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1、第第4 4章章 基因的表达基因的表达第第1 1节节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成利用已利用已灭绝的恐的恐龙的的DNA分子，真的能使恐分子，真的能使恐龙复活复活吗？第4章 基因的表达第1节 基因指导蛋白质的合成l概述概述遗传信息的信息的转录和翻和翻译的的场所、所、过程、条件和原程、条件和原则等等l运用数学方法，分析碱基运用数学方法，分析碱基与氨基酸的与氨基酸的对应关系关系l中心法中心法则的主要内容。的主要内容。为什么转入荧光蛋白基因的猕猴会发出荧光呢？转入的是基因，得到的却是蛋白质！为什么？基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。（1）基因主要存在哪里？（2）蛋白质在哪里合成？基因主
2、要在细胞核蛋白质的合成在细胞质进行指导通过RNA 思考：RNA为什么能够充当DNA的信使？问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？【任【任务一】一】阅读教科教科书P62P63P62P63，同，同时思考以下思考以下问题：1.RNA1.RNA为什么适于作什么适于作DNADNA的信使呢？的信使呢？2.DNA2.DNA和和RNARNA的区的区别是什么？是什么？3.RNA3.RNA的种的种类。（2）RNA一般是一般是_链，而且比，而且比 DNA 短，因此能短，因此能够通通过_，从从_转移到移到_中。中。（1）RNA的分子的分子结构和构和DNA很相似，也是由基本很相似，也是由基本单位位_ 连接而成，跟接而成，
3、跟DNA一一样可以可以_。核糖核苷酸储存遗传信息单核孔细胞核细胞质核糖体核糖体RNA(rRNA)RNA(rRNA)转运转运RNA(tRNA)RNA(tRNA)信使信使RNA(mRNA)RNA(mRNA)：核糖体的核糖体的组成成分成成分:传递遗传信息信息:识别、转运运氨基酸氨基酸基因表达的基本过程：第一步 基因的遗传信息传递给RNA，此步称为“转录”；RNA基因转录蛋白质翻译第二步 RNA移入细胞质通过指导蛋白质合成来表达遗传信息，此步可称为“翻译”。细胞核 核糖体细胞质 RNA基因DNA的遗传信息是怎样传递给mRNA的？一、遗传信息的转录【任【任务二】二】：结合教材P63最后一段及图4-4概括
4、转录过程、归纳转录的概念以及所需要的条件；1、过程：解旋：_解开，碱基得以暴露。配对：游离的_随机地与转录用的DNA的一条链上的碱基互补配对。连接：在_酶的作用下，依次连接，形成一个mRNA分子。释放：合成的_从DNA链上释放，DNA双链恢复。2、转录的定义？3、场所？4、条件？5、产物？a.解旋b.配对场所：主要在细胞核,少发生在线粒体和叶绿体过程：条件：模板：酶：原料：能量：DNA的一条链RNA聚合酶四种游离的核糖核苷酸ATP形成一条RNA转录小结c.连接d.释放 结果：时间：细胞需要合成蛋白质时碱基互补配对：A-U,T-A,C-G,G-C边解旋边转录相对于DNA复制的“全或无”的特性；转
5、录具有选择性。P64“思考与讨论”：转录不是不是转录整个整个DNA，而是其中的基因，而是其中的基因基因A基因B基因C模板链：有转录功能编码链：无转录功能模板链：有转录功能编码链：无转录功能注：在一条含若干基因的注：在一条含若干基因的DNA中，不同基因作中，不同基因作为模板的模板的链不一定在不一定在同一同一链上上遗传信息转录的实验资料资料1：1955年有人曾用洋葱根尖和变形虫进行如下实验：如果加入RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质的合成就停止；如果再加进了从酵母菌中提取出来的RNA，则又可重新合成一定数量的蛋白质蛋白质的合成与RNA有关资料2：1955年拉斯特等人做的变形虫换核实验A组：变形虫用
6、同位素标记的尿嘧啶核苷培养液来培养，发现标记物首先出现在细胞核中B组：变形虫培养在未标记的尿嘧啶核苷培养液中，变形虫的细胞核和细胞质中均未有放射性 将A组变形虫的细胞核移植到B组变形虫去掉细胞核的细胞质中，进行培养观察，发现大部分被标记的物质相继从细胞核中移入细胞质中说明RNA在细胞核中合成，从细胞核转移到细胞质中资料3：Marmur和Duty利用DNA和RNA杂合技术，用侵染枯草杆菌的噬菌体SP8为材料进行实验，噬菌体SP8的遗传物质是DNA，组成其DNA分子的两条链碱基组成很不平均，其中一条链富含嘌呤，另一条链富含嘧啶。1、噬菌体SP8侵染枯草杆菌后，从枯草杆菌中分离出RNA2、将噬菌体D
7、NA分子加热、离心，使DNA双链分开3、将1步骤中分离出来的RNA分别与双链打开的DNA分子混合并缓慢冷却，实验结果，噬菌体SP8侵染细菌后形成的RNA只与富含嘌呤的碱基互补配对形成的杂合分子 说明RNA是以DNA的一条链为模板合成的mRNA：碱基的数量排列顺序种类蛋白质：氨基酸的数量排列顺序种类决定决定决定?种?种4种20种问题1：组成生物体蛋白质的氨基酸有20种，而RNA只有4种核苷酸，4种碱基AGCU如何决定20种氨基酸呢？转录得到的mRNA仍是碱基序列,而不是蛋白质.那么,mRNA如何将遗传信息传递给蛋白质呢？运用数学方法运用数学方法进行行逻辑推理：推理：一个碱基决定一个氨基酸，编码
8、种氨基酸两个碱基决定一个氨基酸，编码 种氨基酸三个碱基决定一个氨基酸，编码 种氨基酸 4 416166464U U AG A U A U CmRNA密码子密码子密码子1961年英国的克里克和同事用实验证明一个氨基酸是由mRNA上的3个相邻碱基决定的，每3个这样的碱基称为密码子。实验验证-阅读教材教材P74-75克里克的克里克的实验证据据和和“遗传密密码对应规则的的发现”1967年科学家已将20种氨基酸的密码子全部破译。表4-1密码子表。阅读P65表4-1及思考讨论，分析归纳密码子的特点。1、相、相邻的密的密码子之子之间无无间隔，不重叠；隔，不重叠；2、64个密个密码子都有作用，子都有作用，有有
9、3个个终止密止密码子（一般不子（一般不编码氨基酸），氨基酸），2个起始密个起始密码子（子（编码氨基酸）；氨基酸）；3、绝大多数氨基酸都有几个密大多数氨基酸都有几个密码子；子；这一一现象称象称为密密码子的子的简并；并；4、地球上几乎所有的生物共用一套密、地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。子表。（1）增）增强密密码子的容子的容错性：当密性：当密码子中有一个碱基改子中有一个碱基改变时，由于密，由于密码子子的的简并性，可能并不会改并性，可能并不会改变其其对应的氨基酸；的氨基酸；（2）当某种氨基酸使用）当某种氨基酸使用频率率较高高时，几种不同的密，几种不同的密码子都子都编码同一种氨同一种氨基酸，可以
10、保基酸，可以保证翻翻译的速度。的速度。当今生物可能有共同的起源；生命在本当今生物可能有共同的起源；生命在本质上是上是统一的。一的。问题2：游离在细胞质中的氨基酸是怎样运送到合成蛋白质的核糖体上的呢？思考：每种tRNA能识别并转运几种氨基酸?为什么？（可从酶专一性角度思考）细胞内特定的胞内特定的酶催化催化每种每种tRNA与其与其转运的运的氨基酸氨基酸结合。合。二、遗传信息的翻译阅读P66图4-6及相关文字内容 概述翻译的过程。思考：1、mRNA上的什么信息决定翻译的起始和终止？2、根据遗传密码的阅读方式分析，图中mRNA上共有几个密码子？3、翻译合成的肽链的氨基酸序列是怎样的？4、翻译过程中是核
11、糖体沿mRNA移动还是mRNA在移动？场所：细胞质的核糖体上过程：条件：模板：酶：原料：能量：mRNA多种酶20种氨基酸ATP翻译小结肽链起始：肽链延伸：肽链终止：识别起始密码按照密码子加上对应氨基酸终止密码出现，肽链合成结束转运工具：tRNA产物？时间？碱基配对原则？一个mRNA可同时结合_核糖体。mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图多个目的意义：方向：数量关系：少量的mRNA可以迅速合成出大量的蛋白质。从左向右，判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。问题3：翻译合成的肽链能够直接承担相应的生物学功能吗？肽链合成后，通常需要合成后，通常需要盘曲折叠成具有特定空曲折叠成具有特定空间结构的
12、蛋构的蛋白白质，才能承担特定的功能。，才能承担特定的功能。亲代信息复制子代信息表达子代性状有性生殖个体发育归纳提升-比较DNA复制、转录和翻译三、中心法则尝试从信息的角度，用流程图总结出遗传信息传递的一般规律：阅读分析P69的三个资料，你认为这些资料是否推翻了传统的中心法则？为什么？写出不同生物体内遗传信息传递规律：在在遗传信息的流信息的流动过程中，程中，DNADNA、RNARNA是信息的是信息的载体，蛋白体，蛋白质是是信息的表达信息的表达产物，而物，而ATPATP为信息的流信息的流动提供能量。可提供能量。可见，生命是，生命是物物质、能量和信息的、能量和信息的统一体。一体。利用已利用已灭绝的恐
13、的恐龙的的DNA分子，分子，真的能使恐真的能使恐龙复复活活吗？【课堂练习1】某一多肽链共有100个氨基酸，则控制合成该肽链的基因中的碱基数至少有 A、600 B、300 C、297 D、594基因碱基：信使RNA碱基：氨基酸数目（双链）（单链）1个密码子 1个氨基酸 6 3 ：1A 密码子精氨酸氨基酸 转运RNA G 信使RNA G GDNA双链【课堂练习2】根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，在下面表格数码中填入相应的字母：CCCAAT C GU C G构建知识网络RNA和DNA的比较脱氧核苷酸脱氧核糖A、T、G、C双链核糖核苷酸核糖A、U、G、C一般单链前体mRNA成熟mRNA外显子转录出来的部分内含子转录出来的部分内含子转录出来的部分转录拓展