基因的表达教学目标与建议

基因的表达教学目标与建议

教学目标 知识目标

（1）知道染色体、DNA和基因三者之间的关系以及基因的本质。 （2）理解基因控制蛋白质合成的过程和原理。 能力目标

（1）通过基因概念的学习，培养学生的抽象思维能力。

（2）通过基因控制蛋白质的合成，培养学生的分析综合能力。 （3）通过DNA和RNA的对照，掌握类比方法。

（4）通过信使RNA的碱基决定氨基酸的学习，掌握先逻辑推理再经实验验证的方法。 情感目标

（1）利用我国研究遗传基因及人类基因组计划所取得的成就对学生进行爱国主义教育。 （2）通过介绍遗传工程，对学生进行科学价值观的教育。

教学建议

关于“DNA的功能”的分析表格 贮存遗传信息（脱氧核苷酸的排列顺序） DNA的功表达遗传信息 能 复制遗传信息 转 录 翻 译 在细胞分裂（有丝分裂和时间 在生长发育的过程中 减数分裂）的间期 场所 在细胞核中 在细胞核中 在细胞质的核糖体上 以DNA的一条链模板 以DNA的两条链为模板 以mRNA为模板 为模板 原料 四种脱氧核苷酸 四种核苷酸 约二十种氨基酸 条件 都需要特定的酶和ATP 在细胞核中，以按照A-U、G-C、U-A、在酶的作用下，两条扭成DNA解旋后的一C-G的碱基互补配对螺旋的双链解开；以解开条链为模板， 按原则，与mRNA上每三的每段链为模板，按碱基照A-U、G-C、T-A、个碱基配对的tRNA过程 互补配对原则（A-T、C-G、C-G的碱基互补上的遗传密码顺序，T-A、G-C）合成与模板互配对原则，合成把一定的氨基酸放在补的子链；子链与对应的mRNA；mRNA从细相应的位置，合成有母链盘绕成双螺旋结构 胞核进入细胞质一定氨基酸序列的蛋中，与核糖体结合 白质 具有特定氨基酸顺序产物 两个双链的DNA分子 一条单链的mRNA 的蛋白质 边解旋边转录：一个mRNA分子上可边解旋边复制；半保留复DNA双链分子全连续结合多个核糖特点 制（每个子代DNA含一条保留式转录（转录体，进行多肽链的顺母链和一条子链） 后DNA仍保留原序合成。 来的双链结构） 关于“染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸、碱基的关系”的分析

图1

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图2

（1）每个染色体只含一个DNA分子，如果每个染色体有二个染色单体，则含二个DNA分子。 （2）每个DNA上含有许多个基因。

（3）每个基因可以含有成百上千个脱氧核苷酸。

（4）不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同，携带有不同的遗传信息。 （5）结论：基因是具有遗传效应的DNA片段。

（6）注意：DNA上的部分片段没有遗传效应，不能称之为基因。

关于“中心法则”的分析

1958年克里克（Crick）提出了中心法则，他认为遗传信息的自我复制是从DNA到DNA；遗传信息的传递是从DNA到RNA，最终决定蛋白质分子的结构和功能。后来，人们发现，有些病毒的RNA能自我复制。另外，还发现有些RNA病毒侵染细胞后能产生逆转录酶，逆转录酶以RNA为模板合成双链DNA分子。这个双链DNA分子能整合到寄主细胞的DNA中，可随寄主细胞DNA的复制而复制，同时也可以转录出更多的病毒RNA。考虑以上因素，中心法则可以完善如图所示。

关于遗传密码的分析 1．为什么三个相邻碱基能决定一个氨基酸？

RNA有4种核苷酸，而氨基酸有20种，4种核苷酸如何决定20种氨基酸？ 一种碱基决定一种氨基酸，只能决定 二种碱基决定一种氨基酸，只能决定

种氨基酸； 种氨基酸；

三种碱基决定一种氨基酸，能够决定 种氨基酸。

三联体密码的想法，在1959年被Nirenberg和Ochoa等人用实验证实。 2．遗传密码的特点

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遗传学上把信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基，叫做1个“密码子”。

（1）密码子在RNA上的排列是连续的。两个密码子之间没有任何其他核苷酸予以隔 开。因此要正确地阅读密码必须从一个正确的起点开始，连续不断地往下读，直到终止信号出现。如果在密码上加入一个或删减一个碱基，这一点以后的密码读取将全部发生错误，如基因突变。 （2）遗传密码具有兼并性的特点。遗传密码一共有64个，而生物体中氨基酸总共只有20个，因此多数氨基酸必定有几个密码与之对应。如，与丙氨酸对应的密码有GCU、GCC、GCA、GCG。只有色氨酸及甲硫氨酸各只有一个密码。遗传密码的兼并性特点，能减少生物基因突变造成的损害，有利于遗传的稳定性。

（3）密码有专一性的特点。观察密码子表可知，氨基酸似乎只由前两个碱基决定，第三个碱基的改变常不致于引起氨基酸的改变。

（4）启动子与终止子。UAG、UAA及UGA不编码任何氨基酸，是肽链合成的终止密码。另外，AUG既是甲硫氨酸的密码。又是肽链合成的起始密码，所以肽链合成的第一个氨基酸总是甲硫氨酸。所以与61种密码子相对应，应有61种转运RNA。

（5）密码的通用性。课本中密码子表所列密码，无论对病毒还是原核生物或真核生物都是通用的，这是生物具有同一性的有力证据。但也有个别例外，如，UGA是一个“终止密码”，不翻译成任何氨基酸，但人线粒体DNA中密码子UGA却翻译为色氨酸。AUA通常翻译为异亮氨酸，而在人线粒体中却翻译为甲硫氨酸。

3．遗传信息、密码子、遗传性状的辨析

遗传信息：不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同，因此，不同的基因就含有不同的遗传信息。

密码子：遗传学上把信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基，叫做1个“密码子”。 遗传性状：是指由遗传物质所控制的生物体表现出的各种形态、结构和生理等方面的特征，主要由蛋白质体现。

基因怎样实现对性状的控制？

（1）一些基因是通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状的。例如，酪氨酸酶能将酪氨酸转变为黑色素。如果某人由于基因异常而不能形成酪氨酸酶，那么就不能会成黑色素，而使皮肤、毛发等处表现为白化症状。

（2）一些基因是通过蛋白质的分子结构来直接影响性状。例如，人类的血红蛋白由四条多肽链约几百个氨基酸构成，如果控制血红蛋白分子结构的基因异常，就会合成结构异常的血红蛋白而引起疾病。

总之，生物的形态、结构和生理等方面的性状主要由蛋白质体现，蛋白质的合成又受基因控制。所以生物的性状是由基因控制的。

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