高三上生物 基因的结构-人教版[上学期].doc

基因的结构1基因的结构一教学内容基因的结构二教学目的1知识方面认识原核细胞的基因结构真核细胞的基因结构知道人类基因组研究2思想方面正确认识人类基因组草图的价值及人类基因组计划的艰巨性通过阅读分析有关新闻报道理解新闻工作者必须具备广博的知识否则会误导公众3能力方面培养阅读相关生物资料的能力利用已有的生物学知识能够辨析新闻的真实性与宣传的可靠性三教学重点原核细胞和真核细胞的基因结构四教学难点原核细胞和真核细胞基因结构中非编码区上的与RNA聚合酶结合位点的作用以及真核细胞基因的间隔序列五教学用具投影片供学生阅读的文字材料六教学方法教师启发式讲授演示与学生观察阅读探究相结合七教学过程复习导课什么叫基因基因的化学本质是什么基因有什么功能思考唾液淀粉酶和胃蛋白酶的基因存在于人体的什么细胞中为什么细胞含基本相同的基因但只有唾液腺细胞中合成唾液淀粉酶胃腺细胞中合成胃蛋白酶呢这与基因的结构密切相关的那么基因的结构究竟是怎样的呢新授一要求学生带着下列思考题阅读教材原核细胞的基因结构部分内容出示思考题原核细胞基因的结构包括哪几部分基因的结构2什么叫编码区什么叫非编码区其重要作用是什么为什么RNA聚合酶的化学本质及作用分别是什么它是如何催化DNA转录RNA的学生阅读思考回答补充教师归纳基因的概念基因是有遗传效应的片段是控制性状的遗传物质的功能单位遗传效应是指能转录为继而翻译为蛋白质或转录为核糖体转运的功能聚合酶位于编码区上游其作用是催化转录成二再要求学生阅读教材真核细胞的基因结构部分内容并思考下列问题1真核细胞的基因结构如何2与原核细胞基因结构相比较有什么相同和不同3旁栏思考题投影原真核细胞基因结构示意图并比较它们的异同由旁栏思考题的解决过程加深对上述内容的理解基因的结构3真核细胞基因结构特点与原核生物的基因结构基本相似只是编码区是间隔的不连续的可编码蛋白质的序列即外显子被不能编码蛋白质的序列即内含子隔开而且外显子序列在整个基因中所占的比例较小三提供资料指导学生阅读有关人类基因组研究有关内容并分组讨论银屏出示的思考题教师在学生探究的基础上给予适当的点拨归纳材料一人类基因组计划是人类历史上第一次由全世界各国不分大小不分强弱所有科学家一起执行的科研项目实施人类基因组计划伊始发达国家具有远见的科学家即号召全球各个国家的政府都重视这一项目并号召全世界科学家共同参与建议所有的进展所有的数据所有的实验资源应随时公布于众让全世界所有国家兔费享用在实施过程中各国科学家精诚合作共享材料共享数据共同攻关这在人类自然科学史上是史无前例的人类基因组计划与另两个有全球性意义的项目即曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划相比更显示了人类的谐同与进步材料二人类基因组计划HumanGenomeProjectHGP也称人类基因测序计划主要目标是完成对人类的基因组的所有碱基序列的测定阐明人体中全部基因的位置结构功能表达调控方式及致病突变的全部信息材料三20世纪70年代的人类疾病的基因论之说无疑是人类基因组计划的主要思路不仅疾病与基因有关人类的生存出生生长都与基因有关都与DNA的序列有关正如著名的诺贝尔奖获得者意大利的杜伯克在他发表的一篇文章即后来被称为人类基因组计划的标书之中写的人类的DNA序列是人类的真谛这个世界上发生的一切都与之息息相关正如杜伯克说的既然大家都知道基因的重要性那我们就只有两种选择一是零敲碎打大家都去个体作业去研究自己喜欢的认为是重要的基因而另一种选择呢则是前所未有的大胆说法从整体上来搞清楚人类的整个基因组集中力量先认识人类的所有基因资料四1989年美国成立国家人类基因组研究中心诺贝尔奖获得者DNA分子双螺旋模型提出者沃森Jwaston出任第一任主任1990年历经5年辩论之后美国国会批准美国的人类基因组计划于同年10月1日正式启动美国的人类基因组计划总体规划是拟在15年内至少投入30亿美元进行对人类全基因组的分析此计划在1993年作了修改其主要内容包括人类基因组的基因图构建与序列分析人类基因的鉴定基因组研究技术的建立人类基因组研究的模式生物信息系统的建立此外还有人基因的结构4类基因组研究的社会法律与伦理问题交叉学科的技术训练技术的转让研究计划外延等共9方面的内容资料五人类基因组草图也仅仅是草图1990年首先在美国启动的人类基因组计划是为了测定组成人类基因组的核苷酸序列人类基因组大约由30亿个碱基对组成打个比方就像是一部由30亿个由ATCG四个字母交替组成的大书这个计划的目的就是要知道这四个字母的排列顺序但是由于技术的原因在测序之前需要先把这本书撕成许多个片断分别阅读然后再把这些片断拼接起来恢复成一本完整的书所谓完成了工作草图这仅仅指的是初步把这些片断拼凑了起来里面还有空白和错误并不是一本完整准确的书即使在两三年以后得到了完整的书也绝不意味着就读懂了这本书知道了基因组序列并不是就破译人类基因的奥秘人类基因组绝大部分是没有功能意义的DNA序列只有少部分是有意义的包括了大约十万个基因在获得基因组完整序列之后下一步的工作是把其中的全部基因找出来只有找到了这十万个基因了解了其编码的蛋白质的结构和基本功能以及基因调控的机制才可以说初步破译了人类基因的奥秘这是极其艰巨的工作目前已从基因组序列找出来的人类基因已有三万多个但是能跟被编码的蛋白质对上号的也不过数千个最乐观的估计没有几十年的时间不可能初步完成这项破译而如果要把所有蛋白质的相互关系研究透彻那要花上更长久的时间即使到了这个遥遥无期的时刻也绝不意味着我们完全掌握了人类遗传的奥秘人类基因组计划是源于一个并不恰当的观念以为存在着一种典型的纯粹的人可以用少数几个人塞来拉公司用的是5个不同种族的人的基因组来代表人类基因组但是人类的遗传有着无限多的变异性基因的变异远多于蛋白质的变异并不存在一本单一的基因标准密码本如果将某些个特定个体的遗传当成了人类遗传的标准而忽视了人类遗传的多样性是极其危险的人类基因组的完整序列无疑能成为遗传学研究的重要工具至少它有助于我们更快速地鉴定克隆人类基因特别是那些已先在别的生物中发现的基因但是人类基因组序列所起的作用是相当有限的就像一张地图它能给旅行者带来很大的便利却不能保证就能达到目的地何况还存在着无数不尽相同的地图人类基因组序列的获得只是全面破译人类遗传奥秘的起点而不是结束自叩问基因时代的争论方舟子著P35材料六六国科学家公布人类基因组细节研究成果新华网华盛顿2月11日专电记者吴伟农人类基因计划美国塞莱拉遗传信息公司美国科学杂志和英国自然杂志联合宣布继科学家去年绘制成功人类基因组工作框架图之后他们又绘制出了更加准确清晰完整的人类基因组图谱对人类基因的面貌有了新的发现一基因数量少得惊人一些研究人员曾经预测人类约有14万个基因但塞莱拉公司将人类基因总数定在26383万到39114万个之间如果最终确定出的基因数在这个范围内比如3万个左右那么人类只比果蝇多大约13万个基因塞莱拉公司的科学家测出的序列准确地覆盖了基因组的95并已经确定了所有基因的23平均测序精度为9996二人类基因组中存在热点和大片荒漠人类基因组序列中所谓的荒漠就是包含极少或根本不包含基因的部分基因组上大约14的区域是长长的没有基因的片段基因密度在第17第19和第22号染色体上最高在X染色体第4第18号和Y染色体上相对贫瘠三353的基因组包含重复的序列这意味着所有这些重复序列即原来被认为的垃圾DNA应该被进一步研究事实上第19号染色体57是重复的除了重复片段科学家还鉴定了210万个人与人之间不同的基因序列这些序列被称为单核苷酸多态性它们通常是无害的四地球上人与人之间9999的基因密码是相同的研究发现来自不同人种的人比来自同一人种的人在基因上更为相似在整个基因组序列中人与人之间的变异仅为万分之一基因的结构5在谈到这一发现的意义时科学杂志总编肯尼迪说塞莱拉科学家揭示的人类基因组面貌是一项出色的成就它代表了所有迄今完成的最准确的人类基因组也为人类医学新发展提供了崭新的激动人心的前景讨论1人类基因组计划于哪年启动耗资多少有哪些国家参与2人类基因组计划的研究对象是什么3耗此巨资意义何在我国有什么必要参与其中42000年6月26日宣布的人类基因组草图完成的是什么是不是如同中国青年报2000年6月27日所言人类基因密码破译5某报道说当某科学家被记者问到以后是否可能用转基因技术创造出从事特殊服务的新人类如不吃不拉埋头苦干的转基因奴隶时他断言这是可能的南方周未2000年7月7日你的意见呢6由于人类基因组计划的实施某科学家预言不久的几年内人们将看到一份描述人类自身的说明书它是一本完整地讲述人体构造和运转情况的指南届时危害人类健康的5000种遗传病以及与遗传密切相关的癌症心血管疾病关节炎糖尿病高血压精神病等都可以得到早期诊断和治疗你同意此种说法吗研究对象人体号常染色体和两条性染色体上的全部基因研究内容绘制人类基因组四张图即遗传图物理图序列图转录图启动时间年参与国家美英法德日中我国承担其中的测序任务研究意义对各种遗传病的诊断治疗具有划时代的意义进一步了解基因表达的调控机制细胞的生长分化和个体发育的机制以及生物的进化等具有重要意义推动生物高新技术的发展并产生巨大的经济效益八疑难点拔1启动子与起始密码启动子是基因结构中位于编码区上游的核苷酸序列是RNA聚合酶结合位点能够准确地识别转录的起始点并开始转录有调控遗传信息表达的作用而起始密码则是mRNA上的三个相邻碱基启动子不止三个碱基2外显子与内含子一般说真核细胞结构基因都是由外显子和内含子组成但是外显子和内含子的关系并不是完全固定不变的有时同一条DNA链上的某一段DNA序列当它作为编码某多肽链的基因时是外显子而作为编码另一多肽链的基因时则是内含子结果是同一基因可以同时转录为两种或两种以上的mRNA3区分终止子和终止密码基因的结构6终止子位于DNA上确切地说是属于非编码区的核苷酸序列它特殊的碱基排列顺序能够阻碍RNA聚合酶的移动并使其从DNA模板链上脱离下来从而使转录工作结束终止密码位于mRNA上共有三种UAAUAGUGA这三种核苷酸不能决定氨基酸为无字义密码也就是终止密码位子表明一条肽链已经翻译完成4一般说来在一个基因中其编码区的外显子的数目总比内含子的数目多一个即外显子数目内含子数目1九板书设计第二节基因的结构二真核细胞的基因结构编码区间隔的不连续的外显子能编码蛋白质的序列内含子不能编码蛋白质的序列外显子在整个基因中所占比例较小三人类基因组研究一人类基因组概念二人类基因组计划1起始情况2研究内容基因的结构73进展情况4研究意义5中国成就十随堂练习一填充题真核细胞基因结构的主要特点是编码区是也就是说能够编码的序列被不能够编码的序列分隔开来成为一种断裂形式其中能够编码的序列叫做不能够编码的序列叫二选择题下面对基因结构的认识中不正确的是A编码区能够转录为相应有RNA参与蛋白质的合成B启动子终止子包括在非编码区C原核细胞与真核细胞的基因结构中都有存在有外显子和内含子D内含子是不能编码蛋白质的序列2基因的结构包括启动子终止子终止密码外显子内含子等组成真核细胞的基因结构组成是ABCD三分析说明题经研究发现在以DNA为模板的mRNA的碱基序列的末端有一串碱基U这一串碱基U必定与DNA的一串碱基A相对应这样有结构阻碍了RNA聚合酶的移动请分析原因参考答案一间隔的不连续的蛋白质蛋白质蛋白质外显子蛋白质内含子二1C2B三因为A与U之间形成的氢键结合力较弱使mRNA与DNA杂交部分的结合不稳定mRNA就会从模板上脱落下来同时mRNA聚合酶也从DNA上脱离下来使转录终止