基因控制蛋白質的合成教學設計

1、教學設計課題第四章遺傳的分子基礎 第三節(jié) 基因控制蛋白質的合成課型新授課教學目標知識目標：1 說明基因和遺傳信息的關系。2.概述遺傳信息的轉錄和翻譯過程。 技能目標：通過對新知識的探求過程，培養(yǎng)學生分析、比較、判斷、綜合思維 能力。情感目標：認同事物的現(xiàn)象是由本質決定的辯證唯物主義觀點。教學 重點 難點基因控制蛋白質的轉錄、翻譯過程。教學 準備自制PPT、教學案、有關轉錄和翻譯的FLASH。教和學的過程教學內(nèi)容 設計意圖教師活動學生活動（第1課時）導入新課（由性狀、DNA基因的關系引入 新課“基因控制 蛋白質的合 成”）（通過步步 設疑，層層深入，引言:有一位哲人說過：“世界上找 不到兩片完全

2、相同的葉片?！睆纳飳W的角 度來看，性狀的不同和決定性狀的蛋白質有 關。那么，蛋白質是怎么合成的呢？思考:1.性狀是由什么控制的？（遺 傳物質，DNA是主要的遺傳物質。）2. DNA分子是怎樣控制遺傳性狀的？3. 基因與DNA的關系是什么？每個 DNA分子上只有一個基因嗎？質疑:針對思考題2質疑一一生物體 細胞核中染色體和DNA分子數(shù)是恒定的，而 生物的性狀卻是多種多樣的，DN做M可控制 這么多性狀？講述:一條染色體上的一個DNA分子 冃疋會控制很多很多性狀。引出基因概念。討論:對于基因大家并不陌生，請你 談談對基因的認識。激發(fā)學習的 興趣?；貞浥f知識 說出DNA控制性 狀。根據(jù)以往的 知識基

3、礎,說出是 DNA上的許多基因 控制狀性。自由發(fā)言，說 出對基因的認識。教學內(nèi)容 設計意圖教師活動學生活動引導學生積極思 考，解讀基因的 概念，達到共識， 培養(yǎng)學生的分 析、綜合能力。）從基因到蛋 白質轉錄（利用FLASH動畫，引導學生自己發(fā)現(xiàn)轉 錄的機制，并能 進行概述。讓抽 象的概念直觀 化，促進學生的 理解。）概念解讀:1.基因是控制生物性狀的 遺傳物質的結構和功能單位。2. 基因是有遺傳效應的DNA片段。3. 基因在染色體上呈線性排列。由于DNA分子是線性結構，基因作為具 有遺傳效應的DNA分子片斷，在DNA分子上 是呈直線排列的。但是DNA分子并不是所有 的片斷都具有遺傳效應，所以基

4、因在DNA分子上的排列是間斷的，不是連續(xù)排列的。小結:每個基因有特定的脫氧核苷酸 排列順序，它代表著遺傳信息。（每一條染 色體只含有一個DNA分子，每個DNA分子上 有很多個基因，每個基因又可以含有成百上 千個脫氧核苷酸，由于不同基因的脫氧核苷 酸的排列順序不同，因此不同的基因就含有 不同的遺傳信息。）基因的遺傳表達是通過基因控制蛋白 質的合成來實現(xiàn)的。引出課題。提問:我們知道，DNA主要存在于細 胞核中，而蛋白質的合成是在細胞質中的核 糖體上進行的。那么，DNA所攜帶的遺傳信 息是怎樣傳遞到細胞質中去的呢？講述:這需要通過RNA乍為媒介。在 細胞核內(nèi)，以DNA勺一條鏈為模板，按照堿 基互補配

5、對的原則合成RNA的過程。播放FLASH：轉錄。你們有沒有發(fā)現(xiàn) 什么？講解:邊分步驟演示邊講解。DNA在 有關酶的作用下解旋，然后以模板DNA雙鏈 中的一條為模板，以周圍環(huán)境中游離的 4 種核糖核苷酸為原料，進行堿基互補配對（DNA與 RNA的堿基互補配對： A U; TC; C G; T A）。組成 RNA 的核 糖核苷酸一個個連接起來，形成 mRNA鏈， DNA上的遺傳信息就傳遞到 mRNAt。在合 成mRN以后DNA分子又恢復原樣。比較:DNA與 RNA的不同點。（略）小結:1. DNA轉錄的場所在細胞核 內(nèi)。把自己的認 識和老師的精講 結合起來理解，對 基因的概念達成.共識。觀看FLA

6、SH發(fā) 現(xiàn)，直觀發(fā)現(xiàn)在以 DNA為模板合成RN 時，以U代替T與 A配對。教學內(nèi)容 設計意圖教師活動學生活動2. 合成時作為模板的僅是 DNA雙鏈中 的一條鏈。3. 模板DNA勺核苷酸順序與mRNA勺核 苷酸順序是互補的，所以DNA所儲存的遺傳遺傳密碼信息可以準確無誤地傳遞給mRNA（引導學生利用講述:當沃森和克里克發(fā)現(xiàn)了 DNA已有的數(shù)學方法分子雙螺紋結構以后，破譯遺傳密碼成了科推測氨基酸種類學界一個重大的研究課題。數(shù)，讓學生自己質疑:RNA只有4種不同的堿基（A嘗試推測密碼子U、G C），而蛋白質含有常見氨基酸20的堿基數(shù)與氨基種。那么怎樣把RNA的遺傳信息翻譯成20酸的對應關系。種氨基酸

7、呢？培養(yǎng)學生的聯(lián)思考:每種氨基酸可能由A、U、G利用已有的想、推理能力，C中的幾個堿基決定？數(shù)學方法推算，明注意學科間的滲講述:用3個堿基的組合作為遺傳密確：1種堿基決定透。）碼，代表1個氨基酸。但是，上述觀點僅僅1個氨基酸，則只是一種假設，必須要用實驗來證明。為此，決定4種氨基酸。1964年美國科學家設計了一個獨特的實（不可行。）（引導學生驗：2種堿基決定閱讀積極思維中閱讀:積極思維“遺傳密碼是怎樣破1個氨基酸，則可的實驗，親歷科譯的？ ”能說出實驗過程。決定42=16種。（不學家的探究過講解:用僅僅含有單一堿基的尿嘧啶可行）程，從而自主構（U），做試管內(nèi)合成蛋白質的研究。這個3種堿基決定建

8、有關遺傳密碼實驗只用了含有單一堿基U的特殊RNA。1個氨基酸，則可的知識。）這樣，就得到了只有UUU編碼的RNA。把決定43=64種。（可這種RNA放到和細胞內(nèi)相似的溶液里，如 果上述觀點止確，應該得到由單 種氨基 酸組成的蛋白質。行）分析:上述科學家的實驗能夠說明什積極參與分么問題？析，親歷科學家的小結:和科學家的預想一樣，這樣合探究思路。成的蛋白質中，只含有苯丙氨酸。于是，人對實驗內(nèi)容們了解了第一個蛋白質的密碼：UUU對應進行推理，引導學苯丙氨酸。說明多聚U可以控制苯丙氨酸的生得出mRNAt的合成。這是人類破譯的第一個遺傳密碼。堿基排列順序為講述:遺傳學上把mRNAt決定一個 氨基酸的3個

9、相鄰的堿基，叫做一個“遺傳 密碼子”。讀圖:P69的“20種氨基酸的遺傳密遺傳密碼的結論。教學內(nèi)容 設計意圖教師活動學生活動碼子表”。教學生學會看圖。練一練:1. 一個密碼子可以決定幾種 氨基酸？學會看“ 202. 一個氨基酸可以有幾個密碼子？種氨基酸的遺傳3.看表回答：密碼子表”，為ACU代表；CGU弋表：下面學習翻譯奠起始密碼：終止密碼：定基礎。翻譯（引導講解:大多數(shù)的氨基酸都有兩種以上 的密碼子。其中AUG是真核細胞惟一的起始 密碼子。而UAA UAG UGAE個密碼子不編 碼任何氨基酸，在這些密碼子的地方，肽鏈 合成停止，蛋白質合成停止，因此稱為終止 密碼子。由于遺傳密碼的破譯，探索基

10、因控制蛋 白質合成的研究也取得了進展。轉錄后的 mRN上的遺傳密碼如何被翻譯成蛋白質？播放FLASH：翻譯的過程。對翻譯有初學生讀圖，訓練介紹:核糖體是活細胞中合成蛋白質步認識。觀看學生將圖群科學的工廠，mRNA分子是藍圖，而把蛋白質的FLASH發(fā)現(xiàn)有一的分割，并從圖原料20種氨基酸搬到工廠核糖體個個來回搬運氨中獲取有效信那兒，并且按照藍圖mRNAE氨基酸一個個基酸的結構。息。在此基礎上，排列起來的是轉運RNA利用FLASH播放每種tRNA只能識別并轉運一種氨基了解tRNA的和分步驟演示精酸。tRNA的一端攜帶氨基酸，另一端有 3功能。講翻譯的過程。）個堿基，這3個堿基只能專一性地與 mRNA

11、上特定的3個堿基配對。閱讀:書P70蛋白質合成的圖群，概仔細閱讀書述翻譯過程。P70的示意圖，并演示:邊分步演示，邊講解：結合文字敘述讀起始階段：mRNAI過核孔進入細胞質，圖。與核糖體相結合。轉運RNA運載著一個氨基 酸進入核糖體以后，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。延伸過程：轉運RNA離開核糖體，又去 運下一個氨基酸。這些運載來的氨基酸通過 肽鍵一個個連接起來，形成肽鏈，不斷延伸。終止階段：核糖體沿著 mRNA動，一 旦遇到終止密碼，翻譯即自行結束。教學內(nèi)容 設計意圖教師活動學生活動(引導學生 歸納翻譯的概 念、場所、原料、 過程，從而加深

12、 對蛋白質合成過 程的理解。)肽鏈合成以后，從核糖體上脫離，再經(jīng) 過一定的盤曲折疊，最終合成一個具有一定 功能的蛋白質分子。播放FLASH：基因控制蛋白質合成全 過程，請同學復述。歸納:翻譯概念：在細胞質中,以mRNA為模板,合 成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程。場所：細胞質內(nèi)核糖體上模板：mRNA條件：tRNA酶原料：氨基酸產(chǎn)物：多肽鏈過程：起始、延伸、終止DNA mRNA tRNA 蛋白質性狀例題:觀看FLASH 并復述轉錄和翻 譯過程，鞏固所 學知識，并進行 歸納總結。DNA雙鏈TT信使RNAU轉運RNAG氨基酸遺傳密碼算一算:蛋白質合成過程中，基因堿 基數(shù)、信使RNA堿基數(shù)、蛋白質中

13、氨基酸 數(shù)目的比例關系6： 3: 1。例題:一條多肽鏈中有氨基酸 1000 個，則作為合成該多肽鏈模的信使 RNA分 子和用來轉錄信使 RNA的DNA分別至少 有堿基(D )A.3000 個和 3000個 B.1000 個和 2000 個C.2000個和 4000個 D.3000 個和 6000 個教學反思教學內(nèi)容 設計意圖教師活動學生活動（第2課時）中心法則（補充有關中心 法則的內(nèi)容，充 分利用中心法則 圖解，引導學生 看圖說出遺傳信 息流的方向，對 RNA復制和逆轉 錄過程進行補充 講解，再輔以習 題訓練。）基因對性狀 的控制（通過例 題的分析，引導 學生認識到基因 的選擇性表達， 與必修

14、一細胞分 化的實質相聯(lián) 系，注意新舊知 識的銜接。）復習提冋:轉錄和翻譯的相關內(nèi)容 （略）。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 家克里克提出的“中心法則”來表示。出示:中心法則圖解。廠、錄f x 耐 CH* ,3 - * 圭白爲提問:你能根據(jù)中心法則的圖解，說 出其中的遺傳信息流動方向嗎？介紹:在某些病毒中，RNA也可以自 我復制?？茖W家還發(fā)現(xiàn)在一些病毒蛋白質的 合成過程中，RNA可以在逆轉錄酶的作用下 合成DNA逆轉錄過程及以及RNA自我復制 過程的發(fā)現(xiàn)，補充和發(fā)展了“中心法則“， 使之更加完整。小結:DNA勺復制：DNA DNA以DNA 作為遺傳物質的

15、生物的DNAI我復制。）DNA的轉錄：DNA RNA（細胞核中的轉 錄過程。）翻譯：RN2蛋白質（細胞質的核糖體 上的翻譯過程。）RNA的復制：RNA RNA（以RNA乍為遺 傳物質的生物的RNA自我復制。）RNA逆轉錄：RNADNA（少數(shù)病毒在其 宿主細胞中的逆轉錄過程。）例題:見學案。引言:生物的一切遺傳性狀都是受基 因控制的。個體發(fā)育過程中產(chǎn)生的眾多體細 胞均來自同一受精卵的有絲分裂，因而含有 相同的遺傳物質或基因，但生物體不同部分 細胞表現(xiàn)出的性狀不同，這是為什么？例題:人的胰島細胞能產(chǎn)生胰島素， 但不能產(chǎn)生血紅蛋白，據(jù)此推測胰島細胞中 （C ） A.只有胰島素基因B. 比人受精卵的基

16、因要少C. 既有胰島素基因，也有血紅蛋白基對照中心法 則說出DNA的復 制，DNA的轉錄、 翻譯。通過習題演 練加深對中心法 則的理解。積極思維，與 必修一中的細胞 分化實質相聯(lián)系， 進一步理解基因 的選擇性表達。教學內(nèi)容 設計意圖教師活動學生活動因和其他基因D.有胰島素基因和其他基因，但沒有血 紅蛋白基因小結:雖然不同的細胞含有相同的基 因，但不同的細胞表達不同的基因，即選擇性表達。白化病是學（利用學生出示:白化病患者圖片白化病患生較為熟悉的，較為熟悉的白化者表現(xiàn)出毛發(fā)白色、膚色呈淡紅色、畏光等能說出相應癥病介紹基因表達癥狀。狀，對病因有強的特點，貼近學介紹:正常人的皮膚、毛發(fā)等外的細烈的探

17、知欲望。生的日常生活，胞中有一種酶，叫做酪氨酸酶，它能夠將酪能激發(fā)學生的探氨酸轉變?yōu)楹谏?。如果一個人由于基因不求知識的欲望。）正常而缺少酪氨酸酶，那么這個人就不能合 成黑色素，而表現(xiàn)出白化病癥狀。小結:基因對性狀的控制往往要經(jīng)過理解基因表系列的代謝過程，而代謝過程中的母 步化學反應都需要酶來催化。因此一些基因就 通過控制酶的合成來控制代謝過程，從而控 制生物性狀的。出示:正常紅細胞與鐮刀型細胞貧血 癥紅細胞比較圖。介紹:正常人的紅細胞是圓餅狀的，達的特點。如果一個人的控制血紅蛋白分子結構的基初步認識鐮因不正常，這個人就會合成結構異常的血紅刀型貧血癥，并蛋白而引起疾病。鐮刀型細胞貧血癥患者紅為

18、下一節(jié)基因的細胞是彎曲的鐮刀狀的。這樣的紅細胞容易 破裂，使人患溶血性貧血，嚴重時會導致死 亡。小結:以上是基因控制性狀的另一種 情況，是通過控制蛋白質分子的結構來直接 影響性狀。突變做準備。人類基因組引言:你知道被喻為人類生命科學史說出人類的計劃上一次偉大的登月行動，與“曼哈頓原子彈 計劃” “阿波羅登月計劃”并稱為人類自然基因組計劃。科學史上的三大計劃的是什么計劃？自由發(fā)言，把交流:你對人類的基因組計劃有哪些平時積累知識與認識？自學:閱讀書上相關內(nèi)容。全班同學分享。教學內(nèi)容 設計意圖教師活動學生活動（通過學生 的自由發(fā)言，了 解學生對人類的 基因組計劃認識 程度，在此基礎 上，引導學生帶

19、著冋題閱讀書本 內(nèi)容。）（介紹人類 基因組計劃繪制 的四張圖，特別 是“轉錄”圖， 書上并未做介 紹，但有必要對 學生交待，利于 知識的完整性。）考考你:閱讀填與。1人類基因組就是2條常染色體、1 條X染色體和1條丫染色體，共24條染色 體上DNA勺總和。人類基因組計劃研究的任 務就是把人類基因組全部基因的核苷酸對 的排列順序定位在染色體上，并進行基因功 能的研究。2.人類基因組計劃的主要內(nèi)容包括繪 制人類四張圖，即遺傳圖、物理圖、序列圖 和轉錄圖。出示:人類的染色體圖解，指導學生 會分辨X和丫染色體。講述:DNA雙螺旋結構的發(fā)現(xiàn)大概 是20世紀生命科學最最偉大的突破。那么 A、T、C、G四種不同的堿基，構成了紛繁 復雜的遺傳學語言，生命信息的最基本的符 號。這個最基本的符號實在是讓我們感到非 常簡單。大自然就用這四種簡單的字符，組 成了讓我們嘆為觀止的大千世界的無數(shù)生 命的多樣性的現(xiàn)象。人類基因組DNA序列圖的繪制工作， 可以做這樣的比喻：假說人們只穿4種顏色 的衣服，紅、黃、白、黑，人類基因組計 戈就相當于把世界上30億人所穿的衣服 都搞清楚，而且注明位置順序，如所在的國 家、城市、街道、樓房、房間。介紹:用圖4-15對人類基因組繪制的 四個圖進行詳細介紹。遺傳圖：遺傳圖是指基因或DNA標記 在染色體上以遺傳距離表示相對位置的圖， 又稱為連鎖圖。物理圖：指表示DNA序列