高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第4章 基因的表达第1节 基因指导蛋白质的合成评课课件ppt

这是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第4章 基因的表达第1节 基因指导蛋白质的合成评课课件ppt，共31页。PPT课件主要包含了普通棉花，培育出的棉花植株，产生抗虫蛋白，导入课本63页，问题怎样控制的呢，DNA，蛋白质的合成，细胞质的核糖体上，如何控制，请RNA充当信使等内容，欢迎下载使用。

第1节 基因指导蛋白质的合成
1.概述转录和翻译过程，感知基因表达的多层次、协调与配合的动态过程。　 (重难点、科学思维)
2.尝试模拟探究基因表达过程(科学探究)
3.说明密码子、反密码子和遗传信息之间的关系。(重点、生命观念)
4.理解中心法则的主要内容并学以致用。 （生命观念、社会责任）
基因控制蛋白质合成的过程，叫基因的表达。
苏云金杆菌抗虫蛋白基因（Bt抗虫蛋白基因）
主要在细胞核（真核生物）
DNA主要存在哪里？蛋白质在哪里合成？
为什么RNA适于作DNA的信使）
RNA是由基本单位——核苷酸连接而成，跟DNA一样能储存遗传信息；RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中；RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，因此以mRNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？
一、RNA的“那些事”：
2.RNA的基本单位：
3.RNA与DNA在化学组成上的主要区别：
（1）五碳糖不同：RNA的五碳糖是核糖，DNA的五碳糖是脱氧核糖；
（2）碱基不完全相同：RNA的碱基组成中没有T，而有U，DNA与之相反；
**科学家常用同位素分别标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸来研究DNA、RNA的动态变化；
（2017年高考全国1卷T29,10分）根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。 假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出（1）实验思路（2）预期实验结果及结论即可。（要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组）
标答与评分细则：（1）思路（6分）
甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
（2）结果及结论（4分）若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。
山东省阅卷细则（阅卷标准必须出现的要点）1.先看有没有尿嘧啶和胸腺嘧啶，若没有，0分；2.必须是“相互印证”的两组。如：若一组是标记的尿嘧啶，一组是空白对照，0分；3.必须出现“标记”两字，但是“荧光标记”不对；4.必须用宿主细胞培养新病毒，宿主细胞可用大肠杆菌代替；5.思路6分，要么是0分，要么是6分；结果与结论，可以是1、2、3、4分。
→蛋白质合成的“三剑客”
⑴作为某些病毒的遗传物质
⑵某些RNA具有催化作用（酶）
⑷识别并转运氨基酸（tRNA）
⑶作为合成蛋白质的模板（mRNA）。
⑸核糖体的组成成分（rRNA）
【思考·讨论】结合学过的内容,归纳RNA的作用有哪些?
碱基互补配对 A -- U T -- A C -- G G -- C
模板？原料？产物？酶？
在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。
解旋→配对→连接→释放
第1步：DNA双链解开（_________的催化），_____暴露出来；
注意：转录需要解旋，但不需要解旋酶（RNA聚合酶本身具有解旋功能）
2、转录的过程（分步视频）：
第2步：游离的____________与____________上的碱基互补配对， 在___________的作用下开始mRNA的合成；
第3步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。 （____________的催化形成____________）
该过程中，游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞、互补配对；
第4步：合成的_____从______上释放，而后DNA__________。
（1）DNA的两条链都能转录吗？（2）转绿时，DNA链完全解开吗？（3）在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊情况？ （4）假设以b链为模板，则转录出的RNA碱基排列为 。
A—U、T—A、 G—C、 C—G
……A－T－T－C－A－G－A－T－G…………T－A－A－G－T－C－T－A－C……
……A－U－U－C－A－G－A－U－G……
结合视频和课本P63第 3 段及图4－4：
不是，只能以基因为单位解开
1.不是所有的细胞都能进行DNA的复制，但是几乎所有的细胞可以进行转录，例如高度分化的细胞。
2.同种生物的不同细胞中，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量一般是不相同的，但tRNA和rRNA的种类一般没有差异
阅读课本P64-67页
以mRNA为模板，以细胞质中游离的氨基酸为原料， 合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？ 如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？ 如果3个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？
后来科学家又通过一步步的推测和实验，证明了确实是mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，遗传学上将这三个碱基称为密码子
tRNA（转运RNA）
难题二：氨基酸如何识别密码子并被转运到相应位置？
你能据此说出该tRNA转运的氨基酸
每种tRNA只能识别并转运1种氨基酸，但1种氨基酸可由一或多种tRNA携带。
（课本P67表4-1 21种氨基酸的密码子表）
1.密码子表查法
例:CCU
真核只有1种(AUG)
AUG（编码甲硫氨酸）
GUG（编码甲硫氨酸,若该密码子不作为起始密码子时，其编码缬氨酸）
3.终止密码子
一般情况下3个（UAA、UAG、UGA）不决定氨基酸，特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸。
4.编码氨基酸的密码子:一般情况下61种,特殊情况下62种.
3.密码子特点：（P67思考讨论）
一种密码子只决定一种氨基酸
一种氨基酸可由一种或多种密码子决定
地球上几乎所有生物都共用一套密码子
1、从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？2、几乎所有的生物体都共用上述密码子。根据这一事实，你能想到什么？
2、说明当今生物可能有着共同的起源，或生物界具有统一性。
1、答：如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响组成蛋白质的氨基酸的种类，也有可能不影响，这就保证了生物遗传的相对稳定性，又使生物出现变异，从而促进生物的发展进化。
一个mRNA分子同时结合多个核糖体
少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。
注意：多个核糖体翻译的是同一条mRNA，得到的是同一种多肽链。
五、如何加快翻译的速度？
→多个核糖体同时进行翻译
由该图能不能得出翻译的方向（核糖体移动的方向）呢？
真核细胞、原核细胞基因表达差异
你从图中看出了二者的区别吗？
原核生物没有核膜，转录和翻译可以发生在同一空间内，所以可以边转录边翻译
你能根据DNA复制和基因指导蛋白质合成的过程画一张流程图，表示遗传信息的传递方向吗？
不同生物的不同遗传信息传递图解
1.以DNA为遗传物质的生物（原核生物、真核生物、DNA病毒）
（不会存在DNA复制，只有转录和翻译）
⑵哺乳动物成熟的红细胞中，没有遗传信息的传递
2.一般RNA病毒（含RNA复制酶的病毒，如烟草花叶病毒等）
注意：RNA复制产生的是与遗传物质互补的RNA，因此不能直接作为遗传物质；
3.逆转录病毒（HIV病毒等）
注意：该过程需要病毒自己携带逆转录酶进入宿主；逆转录的产物是DNA片段，原料是脱氧核苷酸；逆转录的场所是细胞质！
重要提示：逆转录和RNA复制通常发生在RNA病毒中，一般认为正常细胞不发生逆转录和RNA复制。实际上干细胞中的端粒酶也具有逆转录活性。
“三步法”判断中心法则各过程
七、基因表达过程中的数量关系
DNA碱基数:mRNA碱基数:氨基酸＝6:3:1
说明：因为基因中存在不编码蛋白质的片段，实际上基因（DNA）上所含有的碱基数要大于6n,而mRNA中也存在终止密码子等片段，所以实际上mRNA中所含有的碱基数也要大于3n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样才能使用这个比例关系。
23% 27%
1、(课本P69拓展应用)红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物能够抑制细菌的生长，它们的抗菌机制如下表所示， 请结合本节内容说明这些抗菌药物可用于治疗疾病的道理。
答案：题中的三种抗生素都是通过阻止遗传信息的传递和表达，来干扰 细菌蛋白质的合成，进而抑制细菌生长的。
环丙沙星影响复制过程，
2.原核生物的拟核基因表达速率往往比真核生物的核 基因表达的速率要快很多，为什么？
提示：原核生物基因表达时转录和翻译可以同步进行，真核生物基因表达时先完成转录，再完成翻译。
3.控制某种蛋白质合成的基因刚转录的mRNA含有900个碱基，而翻译后从核糖体上脱离下来的多肽链只由76个氨基酸组成，请提出假说，解释原因？
提示：基因刚转录的mRNA经过了加工。