4.1.2基因指导蛋白质的合成导学案-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

本文围绕基因指导蛋白质合成中的翻译过程及中心法则展开，承接基因表达相关知识，为深入理解遗传机制奠基。通过资料分析、阅读教材等环节，培养学生生命观念、科学思维等核心素养，如在分析密码子特点时渗透进化与适应观。 该设计亮点在于以任务驱动引导学生自主探究，特色教法凸显学生主体地位。从学生层面看，提升其分析归纳能力；从教师层面看，提供清晰授课框架；从课堂效果看，有效突破翻译过程这一教学难点。

4.1.2　基因指导蛋白质的合成（二） 【学习目标】 1. 概述翻译的定义、场所、过程和结果 2. 阐明中心法则的具体内容，认同科学是不断发展的 3. 基于地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码的事实，认同当今生物可能有着共同的起源 【重难点】 1.遗传信息的翻译过程（难点） 2.中心法则的具体内容 学习任务一 碱基与氨基酸之间的对应关系 阅读资料“三联体密码的实验证据”回答下列问题。 【资料1】遗传密码的破译是生物学史上一个伟大的里程碑。下图是尼伦伯格和马太破译第一个遗传密码的实验。利用蛋白质的体外合成技术。每支试管中加入了一种氨基酸，再加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液（含有核糖体和线粒体，能为多肽的合成提供能量、酶、核糖体、rRNA等 ）。 除去了DNA和mRNA的目的：防止DNA和mRNA中的遗传信息起作用。 （1）用UGUGUGUGUGUGUGUGUG作模板合成了由两种氨基酸交替连接的6肽， 说明了一个氨基酸是由 个碱基决定。同时表明：遗传密码的阅读方式是重叠的还是非重叠的? 遗传密码的阅读是连续的还是存在有分隔符? （2）人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸只含U的核苷酸链，合成的多肽只有苯丙氨酸，说明苯丙氨酸的密码子是 。 密码子的概念： 上决定 的 个 的 。 注意：相邻的密码子不重叠，无间隔。密码子认读是从mRNA的 端到 端。 学习任务二 阅读教材P67表4-1，归纳密码子的特点 （1） 64种密码子都有作用吗?每种密码子都有与之对应的氨基酸吗? （2） 终止密码子有 个？分别有： ，编码氨基酸吗？ （3） 起始密码子有 个？分别有： ，编码氨基酸吗？ 若编码，编码哪种氨基酸？ （4） 每种氨基酸都只与一种密码子对应吗? 若不是，对生物体的生存发展有什么意义？ （5） 将水母绿色荧光蛋白基因导入小鼠体内，小鼠体内合成了绿色荧光蛋白，小鼠在紫外线的照射下，也能像水母一样发光。为什么同样的一个基因在不同的生物中表达出相同的蛋白质呢?根据这一事实，从生物进化的角度上你能想到什么? （6） 总结出密码子的特点：①专一性：一般情况下，一种密码子只决定 种氨基酸；②简并性：一种氨基酸可由 密码子决定；③通用性：地球上几乎所有的生物体都共用 密码子。 游离在细胞质的氨基酸是如何识别密码子并被转运到相应位置? 学习任务三 阅读教材P67文字及图4-6，识别并理解tRNA的结构特点和功能特点 “搬运工”——tRNA （1） 功能： 并 氨基酸。 （2） （2）tRNA的形态：RNA链经过折叠，像 的形状。其一端（3’-OH端）是结合 的部位 （3）反密码子： 上，与 发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。（4）功能特点：一种tRNA只能识别转运 种氨基酸。 一种氨基酸是由 种tRNA来转运。 注意：反密码子的认读是从tRNA的 端到 端。 学习任务四 阅读教材P68内容，概述翻译的过程 （1） 翻译的过程中参与的RNA有哪些？作用？ （2） mRNA上的什么信息决定翻译的起始和终止? （3） 翻译时，是mRNA移动还是核糖体移动？ （4） 根据学习任务四的内容总结出翻译的相关内容： ①场所： ②条件：a.模板： ；b.能量： c.酶：蛋白质合成相关的酶；d.原料： e.工具：“搬运工” ③产物：产生 ④碱基互补配对原则： ⑤翻译的方向： （5）在翻译过程中会观察到如课本P69图所示的一个mRNA分子结合多个核糖体现象，观察图片后回答下列问题： ①图中显示有 条肽链正在同时合成?每条肽链合成结束后，它们都相同吗? 为什么？ ②这样的翻译方式对生命体具有怎样的意义? ③核糖体在mRNA上移动的方向是怎样的? （从左向右还是从右向左） 学习任务五 阅读课本P69内容，从信息传递的角度，用流程图总结和修正中心法则 【资料2】1965 年，科学家在某种 RNA 病毒中发现了 RNA复制酶，RNA复制酶能催化RNA 的复制。1970 年，科学家在致癌的 RNA 病毒中发现了逆转录酶，它能以 RNA 为模板合成 DNA。 （1） 请根据上述材料以小组合作的形式修正中心法则，并将完整的中心法则写在右侧。[注:修正后的箭头以虚线形式画出] （2）完成以下生物的遗传信息的传递过程 生物种类 遗传信息的传递过程 以DNA作为遗传物质的生物 原核生物 真核生物 DNA病毒 以RNA作为遗传物质的生物 RNA复制病毒（如烟草花叶病毒） 逆转录的RNA病毒（如HIV） （3）对于同一个体内不同细胞中的遗传信息的流动是一样吗？比如人的口腔上皮细胞、人的造血干细胞、人成熟的红细胞？ 【课堂检测】 课本P69练习与应用 1.下图表示基因控制蛋白质合成的某个阶段。决定图中氨基酸“M”的密码子是（　　） A．AUG B．UAC C．TAC D．ATG 2.下列关于如图所示生理过程的叙述，正确的是（　） A．物质1上的三个相邻碱基叫作反密码子 B．物质2的合成只能在结构1上完成 C．多个结构1共同完成一条物质2的合成 D．结构1的运动方向是从右向左 归纳总结:　1.DNA复制、转录和翻译的比较 遗传信息的传递 遗传信息的表达 复制 转录 翻译 场所 主要是细胞核 主要是细胞核 细胞质 模板 亲代DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA 原料 4种游离的脱氧核苷酸 4种游离的核糖核苷酸 21种氨基酸 模板去向 子代DNA分子中 DNA链重新聚合 降解成核糖核苷酸 产物 完全相同的两个DNA分子 一个基因转录除一个mRNA 多肽 碱基配对 A—T、T—A、C—G、G—C A—U、T—A、C—G、G—C A—U、U—A、C—G、G—C 特点 ①半保留复制 ②边解旋边复制 边解旋边转录，DNA双链全保留 一条mRNA上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链 信息传递 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋白质 2.遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子的概念辨析： 3.DNA碱基总数、mRNA碱基数和氨基酸数的数量关系 比较(不考虑终止密码子) 数目/个 DNA中的碱基数(脱氧核苷酸数) 6n mRNA中的碱基数(核糖核苷酸数) 3n 蛋白质中的氨基酸数 n 参与转运氨基酸的tRNA数 n 蛋白质中的肽链数 m 蛋白质中的肽键数(脱水数) n-m 注意：因为DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA;转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，所以实际上基因（DNA）上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目小于n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。 4.1.2　基因指导蛋白质的合成（二）导学案参考答案 学习任务一 （1）3，非重叠，连续 （2）UUU 学习任务二 （1）有，通常都对应1种氨基酸，注意终止密码子不对应氨基酸 （2）3，UAA，UAG，UGA，一般不编码氨基酸，注意UGA在正常情况下是终止密码子，在特殊情况下，编码硒代半胱氨酸。 （3）2，AUG，GUG（原核生物中作为起始密码子，此时它编码甲硫氨酸） （4）1种或多种，可以从增强密码子容错性的角度来解释，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸;也可以从密码子的使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，儿种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。 （5）根据这一事实能想到地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码，说明当今生物可能有着共同的起源，或生命在本质上是统一的，等等。 （6）一；一种或多种；一套 学习任务四 （1）翻译的过程中参与的RNA有哪些？作用？ mRNA：模板；tRNA：识别并转运氨基酸；rRNA：组成核糖体 （2）mRNA上的起始密码子、终止密码子分别决定翻译的起始和终止。 （3）翻译时，是核糖体沿着mRNA移动 （4）①场所：核糖体 ②条件： a. 模板：mRNA； b.能量：ATP c.酶：蛋白质合成相关的酶； d.原料：氨基酸 e.工具：“搬运工”：tRNA ③产物：产生 多肽 ④碱基互补配对原则： A-U、U-A、G-C、C-G ⑤翻译的方向： mRNA的5’端到3’端 （5）①4；相同；模板相同③核糖体在mRNA上移动的方向是从左向右 学习任务五 对于同一个体内不同细胞中的遗传信息的流动是不一样，比如人的口腔上皮细胞（高度分化的细胞，不能进行细胞分裂，不进行DNA的复制，但是转录和翻译过程正常进行）、人的造血干细胞（能进行细胞分裂，进行DNA的复制，转录和翻译过程也正常进行）、人成熟的红细胞（高度分化的细胞，无细胞核和各种细胞器，不进行DNA的复制、转录和翻译过程） 【课堂检测】 课本P69练习与应用 1、 ××2、D 拓展应用：题中的三种抗生素都是通过阻止遗传信息的传递和表达，来干扰细菌蛋白质的合成进而抑制细菌生长的。具体而言，红霉素影响翻译过程、环丙沙星影响复制过程，利福平影响转录过程。 1.【答案】A 【解析】该图表示基因控制蛋白质合成的翻译阶段，由于转运氨基酸M的反密码子是UAC，其模板mRNA上的密码子是AUG，又mRNA上的密码子决定氨基酸种类，所以决定图中氨基酸“M”的密码子是AUG。 2.【答案】B 【解析】物质1是mRNA，mRNA上决定氨基酸的三个相邻碱基是密码子，A错误；结构1是核糖体，物质2多肽的合成只能在结构1上完成，B正确；结构1是核糖体，一条mRNA上连接多个核糖体形成多聚核糖体，可以合成多条相同的肽链，C错误；由图可知：最右边的核糖体上肽链最长，是最先开始合成的，说明核糖体的运动方向是从左向右，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$