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1、第六章 遺傳和變異 第一節(jié) 遺傳的物質基礎 三、基因的表達（第二課時） 教學目的 　　1．了解染色體、 DNA和基因三者之間的關系以及基因的本質。 　　2．了解基因控制蛋白質合成的過程和原理。 　　3．了解基因控制性狀的原理。 　　4．培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，使學生掌握一定的科學研究方法。 　　5．理解結構與功能相適應的生物學原理。 　　6．通過指導學生設計并制作蛋白質合成過程的活動模具，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力。 　　教學重點 　　1．染色體、DNA和基因三者之間的關系和基因的本質。 　　2．基因控制蛋白質合成的過程和原理。 　　教學難點 　　基因控制蛋白質合成的

2、過程和原理。 　　教學用具 　　投影片?！斑z傳工程初探”錄像片。果蠅某一條染色體上的幾個基因圖。DNA轉錄RNA過程的掛圖。20種氨基酸的密碼子表。蛋白質合成示意圖。中心法則圖解。白化癥患兒圖。 　　教學方法 　　教師講述、啟發(fā)與學生討索相結合。 　　課時安排　二課時。 板 書 教學過程 投影片III 　1．什么是基因？ 　它的組成成分是什么？ 　2．什么叫轉錄？怎樣進行？ 　 　3．翻譯 堿基組成個數(shù) 堿基組合數(shù)量 1 41（A、U、G、C） 2 42 AA、AU、AG、AC UA、UU、UG、UC UA、GU、GG、GC CA、CU、CG、

3、CC 3 43（限于篇幅略） （1）密碼子： mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基叫做一個“密碼子 起始密碼子： AUG、GUG 終止密碼子： UAA、UAG、UGA 　 　 　 （2）轉運RNA：簡寫為tRNA 　 　 　 作用：識別密碼子；運載特定的氨基酸。 　 (3)蛋白質的合成 起始—肽鏈增長—終止 小結：基因的表達是基因、mRNA、核糖體、tRNA四者協(xié)同作用的結果。 　 　 　 　 （三）中心法則及其發(fā)展 　 (4)基因對性狀的控制 　 　 　 　 　 　 　 　

4、 　 　 　 　 第二課時 　　復習提問：（見投影片III) 　　啟發(fā)：上節(jié)課我們講到，由DNA轉錄成RNA之后，mRNA就通過核孔到達細胞質的核糖體上，直接指導蛋白質的合成。但是組成蛋自質的氨基酸是20種，而組成mRNA的堿基只有四種。那么，這四種堿基是如何決定20種氨基酸的呢？ 　　討論：教師首先可以引導學生了解電報密碼用四個阿拉伯字母的排列順序代表一個漢字的意義以及電話號碼的位數(shù)與電話擁有數(shù)量的關系。然后轉入正題——如果一個堿基決定一個氨基酸，則四種堿基只能決定四種氨基酸；如果兩個堿基決定一個氨基酸，最多也只能決定16種氨基酸；如果由三個堿基決定一個氨基酸，這樣的堿基組

5、合可以達到64種，這對于決定20種氨基酸來說已經綽綽有余了。 　　講述：按照這樣的設想，科學家們在20世紀60年代初開始了對遺傳密碼的研究工作，幾年后，終于弄清了是哪三個堿基決定哪種氨基酸的。 　　看圖：20種氨基酸的密碼子表 　　講述：例如UUU可以決定苯丙氨酸，CCC可以決定脯氨酸，ACG可以決定蘇氨酸……在遺傳學上把mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基，叫做一個“密碼子”。1967年科學家們破譯了全部遺傳密碼子，并且編制出了我們現(xiàn)在看到的這張密碼子表。 　　啟發(fā)：請同學們仔細看這幅密碼子表，其中的密碼子具有怎樣的特點呢？ 　　討論：從密碼子表中可以發(fā)現(xiàn)：一種氨基酸可以只有一

6、個密碼子，如色氨酸只有UGG一個密碼子；也可以有數(shù)個密碼子，如精氨酸有6個密碼子——CGU、CGC、CGA、CGG、AGA、 AGG。這說明一種氨基酸可以由幾種不同的密碼子決定。此外，還有兩個密碼子AUG和GUG除了分別決定甲硫氨酸和擷氨酸外，還是翻譯的起始信號，遺傳學上將其稱之為起始密碼子。另外，也有三個密碼子UAA、UAG、UGA，它們并不決定任何氨基酸，但在蛋自質合成過程中，卻是肽鏈增長的終止信號，所以又把這三個密碼子叫做終止密碼子。相當于標點符號中的句號。 　　提問：由于每一個mRNA上都有特定的起始密碼子和終止密碼子，那么對于許多個相同的mRNA來講，由它控制合成的許多個蛋白質分

7、子是否也相同呢？（討論：略） 　　提問：mRNA在細胞核中合成之后，從核孔進入到細胞質中，與核糖體結合起來。核糖體是細胞內利用氨基酸合成蛋白質的場所。那么氨基酸存在于細胞內的什么地方呢？ 　　（回答：大量分散在細胞質中。） 　　啟發(fā)：分散在細胞質中的氨基酸是怎樣被運送到核糖體中的mRNA上去的呢？ 　　講述：顯然需要有運載工具。經科學研究表明，這種工具也是一種RNA，叫做轉運RNA，簡寫為tRNA。tRNA與密碼子一樣種類很多，但是，每一種轉運RNA只能識別并轉運一種氨基酸。 　　啟發(fā)：tRNA具有怎樣的結構才能擔負起攜帶運輸特定氨基酸的“歷史使命”呢？ 　　看圖：蛋白質合成示意圖

8、。 　　講述：科學研究表明，tRNA一般由75個核苷組成，其形態(tài)為三葉草形。它的一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有三個堿基，都只能專一地與mRNA上的特定的三個堿基配對。 　　由此看來，我們可以把tRNA比作翻譯過程中的“譯員”。“譯員”必須“認識”兩種文字。一方面它能夠認識mRNA上的密碼子文字；另一方面它還要能夠認識氨基酸文字。 觀看：“遺傳工程初探”錄像片段的翻譯過程。使學生明白:當轉運RNA運載著一個氨基酸進入到核糖體以后，就以信使RNA為模板，按照堿基互補配對原則，把轉運來的氨基酸放在相應的位置上。轉運完畢以后，轉運RNA離開核糖體，又去轉運下一個氨基酸。當核糖體接受兩個氨基酸

9、以后，第二個氨基酸就會被移至第一個氨基酸上，并通過肽鏈與第一個氨基酸連接起來，與此同時，核糖體在信使RNA上也移動三個堿基的位置，為接受新運載來的氨基酸。上述過程如此往復地進行，肽鏈也就不斷地延伸，直到信使RNA上出現(xiàn)終止密碼子為止。 　　講述：肽鏈合成以后，從信使RNA上脫離開來，再經過細胞質內的某些細胞器（如內質網、高爾基體等）的加工如盤曲折疊螺旋，最終合成一個具有一定氨基酸順序的。有一定功能的蛋白質分子。 　　概括：討論并完成左面板書表格內容。 　　小結：由上述過程可以看出：基因的表達過程本質上是基因、mRNA、核糖體、tRNA協(xié)同作用的結果。DNA分子上的基因，其脫氧核苷酸的排列

10、順序決定了mRNA中核糖核苷酸的排列順序， mRNA中核糖核苷酸的排列順序又決定了氨基酸的排列順序，氨基酸的排列順序最終決定了蛋白質的結構和功能的特異性，從而使生物體表現(xiàn)出各種遺傳性狀。從另一角度講，基因的表達過程也反映出了遺傳信息的傳遞規(guī)律。 　　講述：在遺傳學上，把遺傳信息的流動方向叫做信息流。信息流的方向可以用科學家克里克提出的“中心法則”來表示。 　　觀圖：教材16頁中心法則圖解（可制成投影片） 　　講述：從中心法則圖解中可以看出，遺傳信息流可以從DNA流向DNA，即完成DNA的自我復制過程，在傳種接代過程中傳遞遺傳信息；也可以從DNA流向RNA，進而流向蛋白質，即完成遺傳信息的

11、轉錄和翻譯過程。表明了DNA分子（基因）上的遺傳特異性，通過mRNA的媒介，決定了蛋白質的特異性?？梢哉f，中心法則反映了整個生物界的蛋白質合成的一般規(guī)律。 　　講述：在本世紀70年代初，切敏等一些科學家研究發(fā)現(xiàn)，一些RNA病毒在感染某些細胞時，在病毒蛋白質的合成過程中，RNA也可以自我復制，并能在逆轉錄酶的作用下由RNA合成DNA。上述逆轉錄過程以及RNA自我復制過程的發(fā)現(xiàn)，是對中心法則的補充和發(fā)展。 　　講述：通過上面的學習我們知道，生物的一切遺傳性狀都是受基因控制的。但是在生物體內，基因控制性狀是通過控制蛋白質分子的結構即結構蛋白，進而組成細胞結構成分來直接影響性狀的。例如人的雙眼皮和

12、單眼皮，有耳垂和無耳垂等。又如教材48頁中講到的鐮刀型細胞貧血癥。我們知道人類的血紅蛋白分子是由幾百個氨基酸構成的，正是因為這類人的控制血紅蛋白分子結構的結構基因不正常，因而使這類人體內合成了結構異常的血紅蛋白而引起疾病。 　　講述：在生物體內，基因對性狀的控制往往要經過一系列的代謝過程，而代謝過程中的每一步化學反應都需要酶來催化和激素來調節(jié)。因此，還有一些基因就是通過控制酶和激素的合成來控制代謝過程，從而控制生物性狀的。例如，正常人的皮膚、毛發(fā)等處的細胞中有一種酶，叫做酪氨酸酶，它能夠將酪氨酸轉變?yōu)楹谏亍Ｈ绻粋€人由于基因不正常而缺少酪氨酸酶時，這個人的體內就不能合成黑色素，而表現(xiàn)出白化

13、病。 　　看圖：教材17頁圖6-11白化癥患兒。 　　講述：又如以前我們學習過的生長激素是一種多肽類激素，如果幼年時期缺乏這種激素時，就會患佛儒癥。 　　小結：概括他講，基因對生物性狀遺傳的控制作用，可分為直接控制作用和間接控制作用。這是因為基因可分為兩大類；一類是蘊含選擇性表達信息的調節(jié)基因，一類是蘊含編碼蛋白質中氨基酸順序的結構基因。結構基因直接控制性狀，調節(jié)基因則間接控制性狀。所以說，基因是遺傳物質的結構單位和功能單位。 　　設置懸念：有關基因對生物性狀的控制原理到此我們已經作了徹底的了解。是否問題已完全得到解決？且慢下結論！可能有的同學已經想到了這樣一個問題：性狀在遺傳過程中會表現(xiàn)出怎樣的特點？如雙眼皮俗稱“花眼”，人人都喜歡，可是，一對對夫妻怎樣才能生出一個有“花眼”的小孩呢？這里有無規(guī)律可尋？關于這個問題我們將在下節(jié)課開始來討論。 5