基因的结构　教学设计

课题

基因的结构

日期

课时

1

教法

讲授启发，直观教学

学法

分析，对比

教具

示意图

教材分析

重

点

原核细胞和真核细胞的基因结构。

难

点

原核细胞和真核细胞基因非编码区上的与RNA聚合酶结合位点的作用，以及真核细胞基因的间隔序列。

考

点

原核细胞基因结构和真核细胞基因结构的异同，真核细胞基因结构中的外显子和内含子。

教

学

目

标

知识目标

1．原核细胞的基因结构。

2．真核细胞的基因结构。

3．人类基因组的研究。

能力目标

1．通过对原核细胞和真核细胞基因结构的学习，培养学生运用对比法进行学习的方法。

2．理解编码区，非编码区和RNA聚合酶的作用，培养学生的逻辑思维能力。

情感目标

1．通过对人类基因组研究的学习。培养学生在科研中团结协作的精神。

2．通过介绍我过科学家在人类基因组研究中的重要作用，使学生树立爱国注意的思想。

教学内容

       一、基因的概念

基因是指有遗传效应的DNA片段。

       二、基因的功能

    （1） 传递遗传信息：是通过DNA的复制来实现的。

    （2）  表达遗传信息：是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的。

     三、基因的结构

     1．原核细胞基因的结构

（RNA聚合酶结合位点）

说明：

①　编码区：能转录成相应的mRNA，能编码蛋白质。      　（结构基因）

非编码区：不能转录成相应的mRNA，不能编码蛋白质。　（调控基因）

    启动子：是位于编码区上游的一小段核苷酸序列，是RNA聚合酶的结合位点，是转录的起始点。

   起始密码子：是位于mRNA上三个相临的碱基（AUG，GUG），是肽链增长的起始信号。

         终止子：是位于编码区下游的一小段核苷酸序列，是转录的终止点。

终止密码子：是位于mRNA上三个相临的碱基（UAA，UAG，UGA），是肽链增长的终止信号。

②RNA聚合酶是由多个肽链构成的蛋白质，它的作用是催化DNA转录为信使RNA。RNA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点。转录开始后，RNA聚合酶沿着DNA分子移动，并以DNA分子的一条链为模板合成RNA，转录完成后，RNA链释放出来后，紧接着RNA聚合酶也从DNA模板链上脱落下来。

2．真核细胞的基因结构

①

同：都是由能够编码蛋白质的编码区和具有调控作用的非编码区组成。

   异：原核细胞基因的编码区是连续的，而真核细胞基因的编码区是间隔的，不连续的。

   外显子：能够编码蛋白质的序列。

   内含子：不能编码蛋白质的序列。

             转录                          剪切，拼接                       翻译

②DNA——→不成熟的mRNA ————→成熟的mRNA——→蛋白质

                                                      加工

③关于非编码序列：原核细胞的基因中非编码序列是指非编码区中的核苷酸序列，而真核细胞的基因中非编码序列不仅有非编码区中的核苷酸序列，还有编码区中内含子的核苷酸序列。

④相关计算：

基因中外显子的碱基对／整个基因中的碱基对×100%

＝（外显子编码氨基酸的数量×3）／整个基因中的碱基对×100%

（基因（DNA）的碱基数目：mRNA的碱基数目（密码子的个数）：氨基酸数目=6：3：1）

四．人类基因组研究

1．人类基因组：是指人体DNA分子所携带的全部遗传信息。

2．单倍体基因组： 人：24条，22+X+Y，30亿个碱基对，3~3.5万个基因。

                  　　　　果蝇：5条，3+X+Y。

                  　　　　水稻：12条

3．人类基因组计划

（1）提出：20世纪90年代，美国，参与该计划的还有英国，法国，德国，日本，中国。

（2）概念：分析测定人类基因组的核苷酸序列。

（3）内容：绘制四张图（遗传图，物理图，序列图，转录图）

（4）意义：有利于疾病的诊断和治疗，对于进一步了解基因表达的调控机制，细胞生长，分化和个体发育的机制，以及生物的进化等有重要的意义。

典型例题

1．（2007江苏理综）下图为一个真核基因的结构示意图，根据图中所示，对该基因特点叙述正确的是

A．非编码区是外显子，编码区是内含子    B．非编码区对该基因转录不发挥作用

C．编码区是不连续的                    D．有三个外显子和四个内含子

2．（2005江苏理综）细菌的某个基因发生了突变，导致该基因编码的蛋白质肽链中一个氨基酸替换成了另一个氨基酸。该突变发生在基因的

A、外显子        B、编码区         C、RNA聚合酶结合的位点      D、非编码区

3．（2004天津理综）原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对，在插入位点的附近，再发生下列哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小

A．置换单个碱基对   B．增加4个碱基对　 C．缺失3个碱基对    D．缺失4个碱基对

4．（2007四川理综） 下面是某基因的部分碱基序列，序列I为内含子的一部分，序列II为外显子的一部分。   

上列片段所编码蛋白质的氨基酸序列为“…甲硫氨酸一精氨酸一谷氨酸一丙氨酸一天冬氨酸一撷氨酸 … ”（甲硫氨酸的密码子是 AUG )。

① 该基因表达过程中， RNA 的合成在____________中完成，此过程称为____  ___。

② 请写出编码上述氨基酸序列的 mRNA 序列__________________________________。

③ 如果序列 I 中箭头所指碱基对被替换为，该基因上列片段编码的氨基酸序列为： ________________________________________________________________________。

④如果序列II中箭头所指碱基对缺失，该基因上列片段编码的氨基酸序列为：

______________________________________________________________________________。

【答案】①细胞核    转录    ②AUG CGG GAG GCG GAU GUC

③…甲硫氨酸—精氨酸—谷氨酸—丙氨酸—天冬氨酸—缬氨酸…

④…甲硫氨酸—精氨酸—谷氨酸—精氨酸—甲硫氨酸…

教学后记

本节重点是原核细胞的基因结构和真核细胞的基因结构，可通过对比的方法找出两者的异同点，以加深学生的理解。