沪科版 (2019)必修2《遗传与进化》第四节 遗传信息的表达备课ppt课件

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"红珠斗帐樱桃熟，金尾屏风孔雀闲。"孔雀开屏是其生命篇章中极灿烂的瞬间，令人拍案叫绝。"轻肌弱骨散幽葩，更将金蕊泛流霞。"菊花品种繁多，色艳群英，并被赋予清冷高洁的人文色彩。

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分析遗传信息表达方式，提出问题，分析问题。

 通过孔雀开屏案例，引导学生分析遗传信息表达方式，提出问题，激发学生的学习兴趣。

讲授新课

提出问题

由4 种脱氧核苷酸编码的遗传信息是如何在生命过程中发挥指令作用，从而创造出自然界中如此绚丽多彩、千姿百态的生物性状呢?

一、基因是核酸分子的功能片段

1.基因控制__________，并且摩尔根已经证明了基因位于________上，所以基因是一个___________，同时是控制_________的功能单位。

2.近代遗传学认为，基因在____________上有特定的位置，是一个可以从上一代传递到下一代的遗传信息的___________________________。

3.资料探究：分析基因与 DNA 的关系

【资料1】

1909年，英国医生加罗德（A.Garrod）研究尿黑酸尿症的致病原理时发现，患者由于基因缺陷而缺失尿黑酸氧化酶，因此尿黑酸不能被分解而在尿液中积累。患者排出的尿液在空气中被氧化而变成黑色。

【资料2】

 1978年，科学家将哺乳动物体内与合成胰岛素有关的 DNA 分子片段剪切下来，移植到大肠杆菌体内，结果得到了能产生胰岛素的大肠杆菌新菌株。

【资料3】

人类基因组计划的研究对象是人的 24 条染色体（22 条常染色体+XY染色体）。对这 24 条染色体的 DNA 进行碱基序列测定，发现大约共有 31.6 亿个碱基对，约 2.0万～2.5万个基因，这些基因序列占 DNA序列的约2%。大肠杆菌拟核 DNA 分子约有 470万个碱基对，分布着约 4400个基因。

分析讨论

1. 从上述哪个资料中可看出基因具有特定的功能?

提示：从资料2看出基因具有特定的功能。

2.细胞中的 DNA分子数目远远少于基因数目，而基因数目又远远少于 DNA的碱基对数目。据此分析基因与 DNA 具有怎样的关系?

提示：基因是具有遗传效应的DNA片段。

3.人类基因约占 DNA 碱基序列的2%，你认为其他 98%的 DNA碱基序列有什么功能?

提示：可能起到修饰作用

4.一个基因是控制合成一条有功能的___________所必需的完整的一段_________________。

5.一般来说，基因通过控制_____________实现对生物性状的控制。

6.但也有这样的情况，如脊椎动物的血红蛋白，它由2条 ____________和 2条______________组成，分别由2个不同的__________________。

7.对于某些基因序列，___________就是其终产物，譬如参与蛋白质合成过程中形成__________、_____________等。

8.多数生物的基因是___________。有些病毒的基因是 __________________。

9.大多数基因包括___________、_______________和_______________，其中 RNA 编码区决定转录形成的 _____________________。

二、遗传信息指导蛋白质的合成

1.遗传信息的表达主要是通过______________实现的，此过程包括___________________2个阶段。

2.真核生物中，遗传信息的携带者 DNA 主要存在于______________中，而蛋白质的合成在细胞质中的_______________上进行。

3.遗传信息不能由 _______________，而是需要另一种物质在 DNA 与蛋白质之间充当__________，这种物质就是 ____________。即由___________，RNA 直接指导_____________________。

4.转录（transcription）

以DNA 为_________，通过 _________________合成 RNA的过程。

转录过程和DNA的复制过程极为相似，不同的是∶以DNA分子片段中的_____________作为模板链，合成_____________________，与模板链互补的另一条 DNA分子链叫作_________________。

为什么RNA适于做DNA的信使

  ①RNA的分子与DNA的很相似使得RNA具备准确传递遗传信息的可能。

 ②RNA一般是单链，能通过核孔进入细胞质，去指导蛋白质的合成。

③遵循“碱基互补配对原则”。

这种作为DNA信使的RNA叫信使RNA，也叫mRNA。

RNA的种类和功能

（1）信使RNA（mRNA）

携带着从___________________来的遗传信息，是合成蛋白质的模板。

研究表明，翻译过程中 mRNA上 3个相邻的碱基决定着蛋白质的一个__________________。遗传学上把 mRNA上这样相邻的3个碱基，称为________________（codon）。

（2）转运 RNA（tRNA）

它的一端是______________的结合部位，相对的一端有______________决定着携带氨基酸的种类，并能与 _________________上特定的密码子配对，称为"________________"（anticodon），每种 tRNA只能携带一种_____________________。

（3）核糖体 RNA（rRNA），它是_____________的组成成分，同时催化_________________。

转录的过程

场所：

细胞核、在线粒体、叶绿体中也能发生。

(1)第1步：当细胞开始合成某种蛋白质时，RNA聚合酶与编码这个蛋白质的一段DNA结合，时DNA双链解开，双链的碱基得以暴露。

(2)第2步：游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。在RNA聚合酶的作用下，依次连接，然后形成一个mRNA分子。

(3)第3步(释放)：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。

(4)第4布：合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。

转录的方向：模板链3’→5’  mRNA合成5’→3’

转录时的碱基配对原则：A-U G-C C-G T -A

条件

(1)模板：DNA的一条链。

(2)原料：游离的核糖核苷酸。

(3)能量：ATP。

(4)酶：RNA聚合酶。

5.翻译合成蛋白质

以______________为模板，以____________为运载工具，在___________上合成具有一定__________的蛋白质的过程，称为___________（translation）。

①mRNA进入细胞质，与_____________结合，携带甲硫氨酸的__________通过与mRNA上的_____________，进入P位

②携带___________通过碱基配对进人_________

③甲硫氨酸通过__________与A位点rRNA上的甘氨酸连接，与 P位点的___________分离

4.原来在_________________离开核糖体，核糖体向前移动_________________，原来在A位的tRNA转到P位，空出的A位就可以接受携带下一个____________________

5.重复步骤2、3、4，肽链逐渐延长，直到核糖体读到mRNA上的_______________

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

4种碱基只能决定4种氨基酸，41=4。

如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？

二个碱基编码一个氨基酸最多只能编码16种，42=16。

如果一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？

三个碱基决定一个氨基酸只能决定64种，43=64，足够有余。

遗传密码的特性：

①有3个终止密码，没有对应的氨基酸，所以，在64个遗传密码中，能决定氨基酸的遗传密码子只有61个。

②通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。

③简并性：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况 。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。

6.中心法则

1957年，克里克提出了中心法则，其要点是∶"遗传信息无法从蛋白质传递至蛋白质或核酸。"

基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。

动动手：请完成表格。

三、学业检测与巩固练习

1.如图表示人体骨骼肌细胞内发生的某项生理过程，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表相关物质，请回答下列问题∶

（1）该图表示蛋白质合成中的_____过程，图中Ⅰ表示___，Ⅱ表示的是____，Ⅲ表示___.

（2）该过程不会发生在人体的（ ）。

A.乳腺细胞 B.肝细胞 C. 成熟的红细胞D.神经细胞

（3）请说出细胞内 RNA 的种类，并描述它们在蛋白质合成过程中发挥的作用。

提示：（1）翻译，转运RNA，氨基酸，mRNA

(2).C

(3).mRNA上三个相邻的碱基构成决定氨基酸的密码子；tRNA携带游离的氨基酸移动至相应密码子位置。rRNA，也称为核糖体RNA作为mRNA的支架。

 2.下表是珠蛋白基因表达过程中DNA、RNA、蛋白质上相关信息的关系，请完成相关内容。

3.劳斯肉瘤病毒是一种能引起禽类患恶性肉瘤的病毒，其结构分为三层，外层为脂被膜，中层是蛋白质衣壳，内部含有遗传物质。研究人员破坏掉病毒的脂被膜后，将病毒分成两等份，分别加入培养有鸡胚细胞的A、B两个烧杯中。向A烧杯内加入用H标记的4种脱氧核苷酸， 40℃恒温条件下培养，发现放射性物质进入一种对 RNA酶稳定但能被DNA酶破坏的物质中。向 B 烧杯中加入 RNA 酶，再重复上述实验，结果没有这种物质产生。

（1）A烧杯内合成的这种物质可能是__，B 烧杯内不能合成这种物质的原

______。该实验结果表明，劳斯肉瘤病毒的遗传

因是物质可能是___

（2）请推测劳斯肉瘤病毒遗传信息流动的具体过程。

提示：(1)DNA   起模板作用的RNA被RNA酶催化分解

解析：脱氧核昔酸是合成DNA的原料，以RNA为模板合成DNA的过程为逆转录，需要逆转录酶，是对中心法则的一个重要补充. 先加入RNA酶，会把RNA分解，则不能合成DNA.
(2)该病毒的遗传物质为RNA，产生蛋白质的过程为：RNA→DNA→RNA→蛋白质.

【学习活动一】

学生阅读课本，带着问题，阅读课文，回答问题。

小组讨论，回答相关问题

【学习活动二】学生阅读，分组讨论，分析遗传信息指导蛋白质的合成过程。

图片分析转录和翻译的过程

根据已知识，阅读教材，提取相关信息，完成表格。

根据所学，完成相关练习

带着问题，通过阅读，

了解基因是核酸分子的功能片段，培养学生获取信息的能力，加深学生对概念的认识，激发学生的科学研究的兴趣。

通过资料的讨论，了解现象分析本质，认识生命的统一性与独特性，提高学生分析问题解决问题的能力。

分组辩论蛋白质合成过程，引导学生认识到基于科学可靠的证据，以及合乎逻辑的推理判断，认识生命的统一性与独特性，形成科学的自然观。

图像分析，将抽象转化为直观，使学生更快掌握基因表达过程。

通过完成表格，培养学生获取信息的能力，锻炼学生的语言表达能力，提高学生分析问题，解决问题的能力。

回顾旧知，巩固和应用所学知识。

课堂小结

1.基因控制生物性状，并且摩尔根已经证明了基因位于染色体上，所以基因是一个化学实体，同时是控制生物性状的功能单位。

2.遗传信息的表达主要是通过控制蛋白质的合成实现的，此过程包括转录和翻译 2个阶段。

3.转录合成 RNA ：以 DNA 为模板，通过 RNA聚合酶合成 RNA 的过程叫作转录（transcription）。

4.以mRNA 为模板，以 tRNA 为运载工具，在核糖体上合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程，称为翻译（translation）。

5.中心法则揭示了遗传信息的传递方向，反映了DNA、 RNA 和蛋白质之间的相互关系。基因的表达主要是通过控制蛋白质的合成实现的。

板书

第四节    遗传信息的表达

一、基因是核酸分子的功能片段

基因与DNA的关系

基因的结构

二、遗传信息指导蛋白质的合成

DNA指导RAN的合成（转录）

RNA指导蛋白质合成（翻译）