从基因到蛋白质板书设计及设计说明

第四章

基因的表达

第1节

基因指导蛋白质的合成（2）

本节课的内容主要是基因指导蛋白质的合成过程。这节课安排在学生学习了生物体的遗传物质，DNA分子的结构与复制，基因是有遗传效应的DNA片段之后。符合学生的认知规律，更容易为学生所理解和接受。它对学生构建生物体、细胞、DNA、基因、蛋白质、生物性状体系具有重要的意义。同时为后面生物体的遗传与变异奠定一定的基础。本节内容抽象复杂，而且涉及的物质种类非常多，主干知识是遗传信息的翻译的过程，侧支是密码子与反密码子的区别，因此教学时应加以区分。

教学目标：

【知识目标】

1．理解密码子与反密码子的概念。

2．概述遗传信息的翻译过程。

【能力目标】

1．运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。

2．尝试利用自制模型演示翻译过程，提高动手及团队合作能力。

【情感、态度与价值观目标】

体验基因表达过程的和谐美，基因表达原理的逻辑美、简约美。

核心素养：

1．生命观念：通过区分密码子与反密码子，理解结构与功能统一的特点。

2．科学思维：能够准确说出遗传信息翻译的过程。

重点：

1．理解密码子与反密码子。

2．遗传信息的翻译过程。

难点：遗传信息的翻译过程。

多媒体课件。

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PPT展示问题情境：

转录后进入细胞质的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质，那么mRNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸酸的种类数目和排列顺序呢？mRNA如何将遗传信息翻译成蛋白质？

四、mRNA与密码子

问题1：组成蛋白质的氨基酸有多少种？

20种。

问题2：信使RNA的碱基有多少种？

4种。

问题3：4种碱基如何决定蛋白质的20种氨基酸呢？

如果1个碱基决定1个氨基酸就只能决定41＝4种；

如果2个碱基决定1个氨基酸就只能决定42＝16种； 如果3个碱基决定1个氨基酸就只能决定43＝64种

。

实验验证：1961年英国的克里克和同事用实验证明一个氨基酸是由mRNA的3个碱基决定，即三联体密码子。 1、密码子

遗传学上把mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基叫做一个密码子。

PPT展示密码子的位置：

PPT展示密码子表并通过实例讲解其使用方法：

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如密码子CCU对应的氨基酸：

找到第一个碱基C对应的区域，再找第二个碱基C对应的区域，两个区域的交集中有4个氨基酸，再根据第三个碱基U确定具体类型，即CCU对应的氨基酸是脯氨酸。

2、密码子表的特点：

（1）密码子总数是64种，

决定氨基酸的密码子是61种（包括2个起始密码子AUG-甲硫氨酸；GUG-缬氨酸）；另3个终止密码子不编码氨基酸。

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（2）一种密码子决定一种氨基酸（专一性）；一种氨基酸可以由一种或几种不同的密码子决定（简并性）。

（3）所有生物的密码子都是相同的（通用性）。

问题4：已知一段mRNA的碱基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，你能写出对应的氨基酸序列吗？

可以，根据密码子序列直接查表即可。

问题5：地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一事实，你能想到什么？

所有的生物存在共同的原始祖先。

问题6：从密码子表中可以看到，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称做密码的简并。你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？

可以减少突变对生物体性状的影响，有利于生物的生存。

五、tRNA与反密码子

PPT展示氨基酸的运输工具――tRNA。

1、形态：三叶草形。

2、结构：一端为氨基酸结合的部位，另一端为反密码子，能与与密码子碱基互补配对。

3、种类：61种。

tRNA具有特异性，即一种tRNA只能识别一种密码子、转运一种氨基酸，共有61种。

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PPT展示反密码子与密码子配对的情况：

列表比较遗传信息、密码子、反密码子：

六、遗传信息的翻译

1、概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫做翻译。

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2、过程：

第1步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。

第2步：携带组氨酸的tRNA以同样方式进入位点2。

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第3步：甲硫氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。

第4步：核糖体读取下一个密码子，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA的终止密码。

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第5步：mRNA 和肽链被释放到细胞质中。

3、小结：

（1）场所：细胞质中的核糖体。

（2）模板：mRNA。

（3）原料：20种游离的氨基酸。

（4）原则：tRNA上的反密码子与

mRNA上的密码子配对（A-U、G-C、U-A、C-G）。

（5）产物：蛋白质。

（6）结果：遗传信息从mRNA转移到了蛋白质。

问题7：DNA转录形成的mRNA从细胞核中出来进入细胞质中，与核糖体结合穿过几层磷脂双分子层？

0层。

问题8：氨基酸如何进入核糖体？哪个氨基酸进入是由什么决定的？

tRNA搬运，由mRNA的密码子决定。

问题9：一个核糖体中有几个tRNA的结合位点？

2个。

问题10：翻译的起始位点是哪里？核糖体中的两个氨基酸形成肽键后转移到占据哪个位点上的tRNA上？肽链是如何形成的？

核糖体读取起始密码子，2号位的tRNA，氨基酸脱水缩合。

PPT展示多聚核糖体现象：

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一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链的现象，叫做多聚核糖体。在细胞质中，翻译是一个快速的过程。通常一个mRNA上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此，少量的mRNA就可以迅速合成大量的蛋白质。

列表比较复制、转录与翻译：

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【课堂练习】

1．DNA复制、转录、翻译分别形成（

）

A．DNA、RNA、蛋白质

B．RNA、DNA、多肽

C．RNA、DNA、核糖体

D．RNA、DNA、蛋白质

2．遗传密码位于（

）

A．蛋白质分子上

B．DNA分子上

C．RNA分子上

D．信使RNA分子上

3．某基因中含有1200个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是（

）

A．198个

B．199个

C．200个

D．201个

4．若某肽链的第一个氨基酸的密码子为AUG，那么控制这个氨基酸的DNA模板链上相应的三个碱基的顺序应为（

）

A．UAC

B．AUG

C．ATG

D．TAC 5．一个转运RNA的3个碱基为CGA，此RNA运载的氨基酸是（

）

A．酪氨酸（UAC）

B．谷氨酸（GAG）

C．精氨酸（CGA）

D．丙氨酸（GCU）

【参考答案】

1．A 2．D 3．B

在这节课的教学中，让学生体验知识获得的过程十分重要，有了对知识的体验，才会有深刻的认识，因此我认为在上课的时候，应给学生留有足够的思考时间，体验知识获得的过程。我觉得在本节的教学中还有一个体会就是，每学完知识点后，要帮助学生归纳总结与所学的知识建立联系，从而形成一个完整的知识体系。

4．D 5．D 学科网新高考·优选资源·源于一线

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