基因控制蛋白質(zhì)的合成教材分析共9

1、第 6 頁基因控制蛋白質(zhì)的合成教材分析重點(diǎn)、難點(diǎn)分析及突破時(shí)間:2006-03-13 15:01 作者:張敏玲 點(diǎn)擊:461 次將本文添加到一、“基因控制蛋白質(zhì)的合成”與其他知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系及其重要性第六章遺傳和變異是高二生物教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。雖然遺傳和變異的 現(xiàn)象在我們的生活中隨處可見，但引起遺傳和變異現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)（遺傳物 質(zhì)），對(duì)于學(xué)生來說則是微觀的，抽象的，難以理解的。如何將遺傳和變 異的實(shí)質(zhì)與遺傳變異的現(xiàn)象有機(jī)的聯(lián)系起來，是突破本章教學(xué)的關(guān)鍵，而 基因控制蛋白質(zhì)的合成這一內(nèi)容就是告訴學(xué)生遺傳物質(zhì)到底是怎樣控制 生物的性狀，從而使生物表現(xiàn)出遺傳和變異的現(xiàn)象。學(xué)生掌握了這一點(diǎn)， 還可以為遺傳規(guī)

2、律和生物的變異這些重要內(nèi)容的學(xué)習(xí)作鋪墊。因而對(duì)該內(nèi) 容教學(xué)的成敗會(huì)直接影響整章的教學(xué)效果。二、基本教學(xué)策略 基因控制蛋白質(zhì)的合成這一過程對(duì)于學(xué)生來說是無法用肉眼看到的，可以說是枯燥 抽象理論化的知識(shí)。針對(duì)這一問題，教學(xué)過程中最好采用多媒體輔助。另 一個(gè)問題是，該內(nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn)較多，我個(gè)人認(rèn)為，與其老師來解決重 點(diǎn)、難點(diǎn)，還倒不如老師引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生自己來解決重點(diǎn)、難點(diǎn)，這樣 既可以使學(xué)生更深地掌握知識(shí)，又可以培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，加強(qiáng)學(xué) 生學(xué)習(xí)的自信心。所以對(duì)于該內(nèi)容的教學(xué)策略是充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性， 采取主體性教學(xué)方式。三、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析及突破策略 基因控制蛋白質(zhì)的合成過程包括轉(zhuǎn)錄和翻譯

3、，兩者的重點(diǎn)都是要學(xué)生把握兩個(gè)階段發(fā)生的 場所，模板，原料，產(chǎn)物。難點(diǎn)主要有四個(gè)，一是基因控制蛋白質(zhì)的合成 的動(dòng)態(tài)過程；二是遺傳信息如何在這個(gè)過程中傳遞；三是密碼子；四是基 因控制蛋白質(zhì)合成的相關(guān)計(jì)算題。這些難點(diǎn)的突破是學(xué)生掌握重點(diǎn)的關(guān) 鍵，以下是本人解決這些難點(diǎn)的一些小技巧。 （一）由于轉(zhuǎn)錄和翻譯過 程涉及到 DNA 與 RNA 的相關(guān)知識(shí)，所以在學(xué)習(xí)該過程之前先學(xué)習(xí) RNA 和比較兩者的結(jié)構(gòu)。 1 、 DNA 與 RNA 的結(jié)構(gòu)和區(qū)別 這一內(nèi)容雖然課本 有圖解， 若能將其表格化， 學(xué)生就能更加清晰地掌握這一知識(shí)點(diǎn)。 DNARNA 存在部位 細(xì)胞核 細(xì)胞質(zhì) 基本單位 脫氧核苷酸 核糖核苷酸

4、五碳糖種 類 脫氧核糖 核糖 磷酸種類 磷酸 磷酸 含氮堿基種類 A 、 T 、 G 、 C A 、 U 、 C 、 G 基本單位種類 4 4 分子結(jié)構(gòu)（鏈的條數(shù)） 2 1 2 、 核苷酸的種類 由于不同類型的生物核苷酸的種類是有所不同。學(xué)生已經(jīng) 懂得如何區(qū)分生物的類型，也會(huì)分析不同類型的生物所含核酸種類，利用 這一點(diǎn)可以列出表格讓學(xué)生填寫，將該知識(shí)點(diǎn)細(xì)化和具體化。 真核生物 原核生物 病毒 例子 高等動(dòng)植物、真菌等 細(xì)菌、藍(lán)藻 支原體等 噬菌體 煙草花葉病毒 核酸種類DNA、RNA DNA RNA堿基種類5（ A、T、G 、 C 、 U ） 4 （ A 、 T 、 G 、 C 、） 4 （

5、A 、 U 、 C 、 G ） 核苷酸種類8 4 4 3、RNA的種類可結(jié)合具體的圖解介紹 mRNA和tRNA 的結(jié)構(gòu)和功能，同時(shí)還可以初步介紹密碼子和反密碼子及其之間互補(bǔ)配對(duì) 的關(guān)系。學(xué)生可能會(huì)有這樣的疑問：為什么mRNA上 3個(gè)鄰的堿基是一個(gè)密碼子？一個(gè)堿基或者兩個(gè)堿基代表一個(gè)密碼子不行嗎？那就要學(xué)生 回憶氨基酸有多少種，再結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)可以讓學(xué)生推導(dǎo)。并簡單介紹密碼二）子種類（起始密碼子、終止密碼子、能編碼氨基酸的密碼子）轉(zhuǎn)錄和翻譯 轉(zhuǎn)錄和翻譯過程比較抽象，在學(xué)習(xí)之前列出以下表格，讓學(xué) 生閱讀課本，再利用 FLASH 動(dòng)畫給學(xué)生展示全過程，讓學(xué)生對(duì)該過程有 感性的認(rèn)識(shí)，然后要求學(xué)生完成該表

6、格。 轉(zhuǎn)錄 翻譯 場所 細(xì)胞核 細(xì)胞 質(zhì) 模版DNA的一條鏈mRNA原料 核糖核苷酸 氨基酸 產(chǎn)物mRNA有一 定氨基酸排列順序的蛋白質(zhì) 在這個(gè)表格中，學(xué)生所填寫的答案不一定很 準(zhǔn)確，那就在講解過程中糾正和強(qiáng)調(diào)。 1 、學(xué)生可能不明白為什么要轉(zhuǎn) 錄，明明是基因控制蛋白質(zhì)合成為什么會(huì)牽涉到 mRNA ，給學(xué)生提出以下 問題，明確轉(zhuǎn)錄的目的。 基因主要存在于哪里 ?（ 細(xì)胞核的 DNA 中 ） 蛋白質(zhì)合成的場所是哪里 ? （學(xué)生可能回答細(xì)胞質(zhì)，那就要明確在細(xì) 胞質(zhì)的核糖體中， 即基因和核糖體是被核膜隔開） 兩者所處場所不同 , 基因如何控制蛋白質(zhì)合成 ? 通過以上問題，學(xué)生就會(huì)明白 , 基因主要是

7、 在細(xì)胞核中的 , 基因所攜帶的遺傳信息要轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中才能控制蛋白 質(zhì)的合成，所以基因是借助mRNA,由mRNA間接控制蛋白質(zhì)合成。2 - 知道轉(zhuǎn)錄的目的后就結(jié)合彩圖講解轉(zhuǎn)錄的具體過程。 第一步： DNA 解旋， DNA雙鏈的堿基得以暴露 轉(zhuǎn)錄中DNA的解旋只是某個(gè)片段解旋，學(xué)生可 能會(huì)不明白為什么不像 DNA 復(fù)制時(shí)那樣解旋，對(duì)于這一問題，就需要再 次重溫基因的概念和明確是某個(gè)基因控制蛋白質(zhì)合成，所以只是 DNA 的 某個(gè)有遺傳效應(yīng)的 DNA 片段（基因）解旋。 第二步：游離的核糖核苷酸 隨機(jī)地與 DNA 的一條鏈上的堿基碰撞，當(dāng)核糖核苷酸與 DNA 的堿基互補(bǔ) 配對(duì)時(shí)，兩者以氫鍵結(jié)合 學(xué)

8、生知道只是 DNA 的一條鏈為模版，但是通 常會(huì)誤以為隨便一條都行，所以有必要給學(xué)生明確 DNA 兩條鏈中只有一條可以作為模板， 另一條則不行。 堿基互補(bǔ)配對(duì)時(shí)， 讓學(xué)生觀察 DNA 上 是 A ， mRNA 上要配什么？原因是 RNA 沒有 T ，而是有 U 。這里不妨 多問一個(gè)問題，如果 DNA 上是 T ，那 mRNA 上配什么？問這個(gè)問題是避 免學(xué)生認(rèn)為 DNA 上是 T ， mRNA 上也配 U 。 第三步：新結(jié)合的核糖核 苷酸連接到正在合成的 mRNA分子上 讓學(xué)生觀察mRNA有多少條鏈， 從而驗(yàn)證之前對(duì)mRNA的介紹。引導(dǎo)學(xué)生分析mRNA上堿基的排列順 序和 DNA 模板鏈上堿基

9、排列順序有何聯(lián)系，通常學(xué)生都知道兩者之間是 堿基互補(bǔ)配對(duì)的，但是忽略了 DNA 模板鏈上堿基排列順序決定了 mRNA 上堿基的排列順序，這里可以得出結(jié)論：轉(zhuǎn)錄中 DNA 通過堿基互補(bǔ)配對(duì) 原則準(zhǔn)確地把遺傳信息傳遞給 mRNA 。 明確 DNA 模板鏈上堿基數(shù)目和 mRNA上堿基數(shù)目的等量關(guān)系，但是學(xué)生容易將DNA分子（基因）的堿基數(shù)目誤認(rèn)為等于 mRNA 上堿基數(shù)目，這時(shí)就要強(qiáng)調(diào) DNA 分子（基因）是 雙鏈的， DNA 分子（基因）堿基數(shù)： mRNA 堿基數(shù) =2 ： 1 明確這一點(diǎn) 有助于突破計(jì)算這一難點(diǎn)。第四步：合成的mRNA從DNA鏈上釋放。而后， DNA 雙鏈恢復(fù) mRNA 以什么方

10、式通過核膜？通常學(xué)生會(huì)認(rèn)為是主動(dòng) 運(yùn)輸，這時(shí)就要分析 mRNA是高分子化合物，并回憶核膜的結(jié)構(gòu)，喚醒學(xué) 生的記憶，原來mRNA是從核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。講解完轉(zhuǎn)錄全過程后，利用 課件給學(xué)生展示動(dòng)態(tài)過程，加深理解。 3 、翻譯 該過程也是結(jié)合彩圖具 體講解 第一步：mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合。攜帶甲硫氨酸的 tRNA，通過與堿基AUG互補(bǔ)配對(duì)，進(jìn)入位點(diǎn) 1mRNA與核糖體結(jié)合 處有兩個(gè)密碼子 說明位點(diǎn) 1 是核糖體里面左邊第一個(gè)密碼子，位點(diǎn) 2 是第二個(gè)密碼子學(xué)生容易混淆密碼子和反密碼子，為了解決這個(gè)問題，先不要說 tRNA 攜帶的是甲硫氨酸，讓學(xué)生自己查密碼子表，無論學(xué)生對(duì)錯(cuò)，都會(huì)深刻地記住密

11、碼子是在 mRNA上的。第二步：攜帶組氨酸的tRNA 以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn) 2 第三步：甲硫氨酸通過與組氨酸形成肽鍵而轉(zhuǎn) 移到占據(jù)位點(diǎn) 2 的 tRNA 上第四步：核糖體讀取下一個(gè)密碼子，原占據(jù) 位點(diǎn) 1 的 tRNA 離開核糖體，占據(jù)位點(diǎn) 2 的 tRNA 進(jìn)入位點(diǎn) 1 ，一個(gè) 新的攜帶氨基酸的 tRNA 進(jìn)入位點(diǎn) 2 ，繼續(xù)肽鏈的合成。重復(fù)步驟 2 、 3、4 ,直至核糖體讀取到 mRNA的終止密碼子 第五步：肽鏈合成后， 從核糖體與 mRNA 的復(fù)合物上脫離，經(jīng)過盤曲折疊成為具有特定空間結(jié)構(gòu) 和功能的蛋白質(zhì) 4 、講解完翻譯后有以下幾個(gè)問題是要強(qiáng)調(diào)的： mRNA 上 3 個(gè)堿基（一個(gè)密碼

12、子）決定一個(gè)氨基酸， mRNA 堿基數(shù)：氨基酸數(shù) =3 : 1,這樣做是為計(jì)算打基礎(chǔ)。學(xué)生知道翻譯的產(chǎn)物是蛋白質(zhì)，但往往忽略了是有一定氨基酸排列順序的蛋白質(zhì)。針對(duì)這一問題要求學(xué)生查 出mRNA上全部密碼子所代表的氨基酸，然后觀察這些氨基酸形成的肽鏈 氨基酸的排列順序與密碼子排列順序的關(guān)系，從而知道 DNA 模板鏈上堿 基排列順序決定密碼子的排列順序，密碼子的排列順序決定氨基酸的排列 順序，遺傳信息反映到蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)上， 所以不同的基因控制合成的蛋 白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能是不同的。學(xué)生常有這樣的疑冋，翻譯完成后mRNA和tRNA 會(huì)怎樣？最好能夠明確，兩者不是一次性的，可以循環(huán)再用。利用 這一點(diǎn)還可以對(duì)知

13、識(shí)進(jìn)行加深，mRNA和tRNA循環(huán)再用會(huì)合成怎樣的蛋白質(zhì)？如果學(xué)生不能理解就以復(fù)印資料為例，模板沒變，復(fù)印出來的是一 樣的，一份資料可以復(fù)印多份相同的資料，一個(gè)mRNA也可以翻譯出多個(gè)相同的蛋白質(zhì)。 5 、轉(zhuǎn)錄、翻譯和 DNA 復(fù)制的區(qū)別 講解完轉(zhuǎn)錄翻譯過程后，列出以下表格幫助學(xué)生總結(jié)轉(zhuǎn)錄、翻譯過程及其與 DNA 復(fù)制過程 的區(qū)別 轉(zhuǎn)錄 翻譯 DNA 復(fù)制 場所 細(xì)胞核 細(xì)胞質(zhì) 細(xì)胞核 模板 DNA 的 一條鏈mRNA DNA的兩條鏈原料核糖核苷酸氨基酸脫氧核苷酸堿基 配對(duì)原則 DNA mRNA AU TA CG GC tRNAmRNA AU UA CG GC DNA DNA ATTA CG

14、GC信息傳遞 DNAt mRNA mRNA 蛋白質(zhì)DNAt DNA時(shí)間生物生長發(fā)育的過程中細(xì)胞分裂產(chǎn)物mRNA有 一定氨基酸排列順序的蛋白質(zhì) 2 個(gè)相同的 DNA 6 、小結(jié) （ 1 ）該過程 中有些關(guān)鍵的名詞，如： mRNA、 tRNA 、密碼子、反密碼子、轉(zhuǎn)錄和翻 譯。學(xué)生能理解這些名詞的含義就能更好地掌握整個(gè)過程的實(shí)質(zhì)，而對(duì)這 些抽象名詞的理解最好配以形象的解釋。mRNA可以比喻成信使，這個(gè)信使的作用是把 DNA 中的遺傳信息以遺傳密碼的形式帶到細(xì)胞質(zhì)。 tRNA 可比喻成搬運(yùn)工，它能按照 mRNA 上的密碼子將特定的氨基酸搬運(yùn)到相應(yīng) 的位置。至于轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程可比喻為發(fā)電報(bào)，發(fā)電報(bào)時(shí)

15、要把文字（遺 傳信息）變成電信號(hào)（密碼子），這相當(dāng)于轉(zhuǎn)錄的過程，當(dāng)另一邊接收到 電信號(hào)（密碼子），就會(huì)把電信號(hào)（密碼子）變成具體的文字（蛋白質(zhì)）， 這個(gè)過程相當(dāng)于翻譯。 （ 2 ）要求學(xué)生說出以下名詞的含義和聯(lián)系 細(xì) 胞核、染色體、 DNA 、基因、脫氧核苷酸、遺傳信息、 mRNA 、密碼子、 氨基酸、蛋白質(zhì)、生物性狀 對(duì)于學(xué)生來說完整地描述出來有一定的難度， 因而設(shè)計(jì)以下填空題作為描述的提示： 染色體存在于細(xì)胞核中，染色體 是 DNA 的主要載體，同時(shí)也是基因的主要載體?；蚴蔷哂羞z傳效應(yīng)的 DNA片段，決定生物性狀的基本單位。每個(gè)DNA分子含有許多基因，而每個(gè)基因是由成百上千個(gè)脫氧核苷酸組

16、成。基因中脫氧核苷酸的排列順序代表著遺傳信息，通過轉(zhuǎn)錄，DNA上的遺傳信息就傳遞給信使 RNA。信使RNA上三個(gè)相鄰的堿基叫一個(gè)密碼子，一個(gè)密碼子決定一個(gè)氨基酸， 于是以信使RNA為模板，以轉(zhuǎn)移 RNA為運(yùn)載工具，以堿基互補(bǔ)配對(duì)為原 則，把氨基酸一個(gè)個(gè)地連接起來，合成為具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)。通過蛋白質(zhì)，使生物性狀得以體現(xiàn)。該填空題不僅使學(xué)生明白上面名詞的含義和聯(lián)系，而且把上面名詞和轉(zhuǎn)錄、翻譯過程聯(lián)系起來，幫助學(xué)生更 好地掌握該過程。（3 ）為了鞏固學(xué)生對(duì)轉(zhuǎn)錄和翻譯過程重點(diǎn)、難點(diǎn)的掌握，使用基因控制蛋白質(zhì)合成的演示教具，讓學(xué)生重演整個(gè)過程，在重 演過程中要求學(xué)生加以解說，通過直觀的演示過程

17、，可以加深學(xué)生對(duì)該動(dòng) 態(tài)過程的理解?？偨Y(jié)時(shí)利用以下圖解將兩個(gè)階段有機(jī)的聯(lián)系起來。（基因）狀鬼鏈）(W)（膿叫3nn脫氧核昔酸菲列顧序排列穎序抽列顧序GS傳信勁（密碼子）（穩(wěn)現(xiàn)生物性狀（4 ）基 因控制蛋白質(zhì)合成的相關(guān)計(jì)算題這里既涉及到轉(zhuǎn)錄、翻譯過程中的堿基和氨基酸數(shù)目變化，又涉及到氨基酸脫水縮合的計(jì)算，所以最好再次明確 氨基酸脫水縮合計(jì)算公式：水分子數(shù)二肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)基因中堿基數(shù)： mRNA中堿基數(shù)：氨基酸數(shù) =6:3:1例1 : 一條 信使RNA有30個(gè)堿基，其中A和G有12個(gè)，則“轉(zhuǎn)錄”成該信使RNA的一段DNA分子中應(yīng)有C和T的個(gè)數(shù)以及 “翻譯 第7頁成一條多肽鏈脫去的水分子數(shù)

18、分別是（）A 30 、 10 ； B 18 、9 ； C 12 、 10 ； D 30 、 9 例 2 在一個(gè) DNA 分子中，鳥嘌 呤和胞嘧啶之和占全部堿基含量的 46 ，其中一條鏈的堿基中 28 是 腺嘌呤， 22 是胞嘧啶，求：由它轉(zhuǎn)錄的 mRNA 中，腺嘌呤與胞嘧啶分 別占 mRNA 堿基總數(shù)的（） A 22% 、 28% ； B 23% 、 27% ； C 26% 、 24% ； D 54% 、 6% （ 5 ）密碼子相關(guān)問題 密碼子 數(shù)量：64個(gè)氨基酸種類：約20種一種密碼子只能決定一種氨基 酸，一種氨基酸是否只能由一種密碼子決定？密碼子種類：起始密碼子： 2 個(gè) 終止密碼子： 3 個(gè) 能決定氨基酸的密碼子： 61 個(gè) 一種 tRNA 只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸，一種氨基酸是否只能由一種 tRNA 轉(zhuǎn)運(yùn)？ 對(duì) 于這一問題可以先讓學(xué)生查出亮氨酸的所有密碼子，在根據(jù)其密碼子寫出 反密碼子，那樣學(xué)生就會(huì)明白這一問題。 結(jié)論：每種氨基酸可有一種或 幾種密碼子，因此，一種氨基酸可由一種或幾種轉(zhuǎn)移 RNA 來運(yùn)載，但每 種轉(zhuǎn)移 RNA 只能運(yùn)載一種特定的氨基酸。 四、小結(jié) 基因控制蛋白質(zhì)的 合成，該內(nèi)容較為抽象和理論化，所以對(duì)于該內(nèi)容的教授，我采取的方法 主要是給學(xué)生提出問題，讓學(xué)生多動(dòng)手去解決問題，解決新問題的同時(shí)， 又注意聯(lián)系舊知識(shí)，這樣可以使學(xué)生能形成較完整的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)?？偟膩碚f