基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成教學(xué)設(shè)計(jì)

1、學(xué)習(xí)好資料歡迎下載教學(xué)設(shè)計(jì)表學(xué)科：生物授課年級(jí)：高一 學(xué)校：泌陽(yáng)一高教師姓名：高冰指 導(dǎo)思 想如何使學(xué)生更好地掌握“轉(zhuǎn)錄”和“翻譯”的內(nèi)在 本質(zhì)？如何使他們能真正地理解并應(yīng)用其中的原 理？如何讓概念學(xué)習(xí)的課堂也煥發(fā)出勃勃生機(jī)？ 這是許多教帥困惑的問題。對(duì)此我進(jìn)行了一些嘗 試，通過各種方式讓學(xué)生親自演繹遺傳信息的轉(zhuǎn)錄 和翻譯的過程，體驗(yàn)基因表達(dá)的各個(gè)環(huán)節(jié)，身臨具 境，可能會(huì)使學(xué)生更透徹地，更主動(dòng)地學(xué)習(xí)好本內(nèi) 容。在教育部頒布的基礎(chǔ)教育課程改革綱要 的指導(dǎo)下，我力求：”改變課程過于注重知識(shí)傳授 的側(cè)向，使獲得基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能的過程同時(shí)成 為學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)的過程”。章節(jié)名 稱第四章第1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的

2、合成計(jì)劃學(xué) 時(shí)2學(xué)時(shí)教材內(nèi) 容分析本節(jié)是第四章學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，也是本章教學(xué)的難點(diǎn)所在。本節(jié)內(nèi)容不僅抽象復(fù)雜， 而且涉及的物質(zhì)種類非常多，主干知識(shí)是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程，側(cè)枝內(nèi)容是DNA與RNA結(jié)構(gòu)的比較、核糖與脫氧核糖的比較、三種/、同種類的RNA以及遺傳密碼的組成。在處理主干和側(cè)枝內(nèi)容關(guān)系時(shí)，要合理分配時(shí)間，明確/、同層次的教學(xué)要求。學(xué)情分 析通過第二、三章的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)基因是什么以及基因能夠決定生物體性狀有了一定的科學(xué)認(rèn)識(shí)，并已經(jīng)對(duì)基因究竟是如何起作用的產(chǎn)生了濃厚的興趣，教師可充分利用開頭的“問題探討”、本節(jié)的插圖，設(shè)一些深入淺出、環(huán)環(huán)相扣的問題來引導(dǎo)學(xué) 生進(jìn)行閱讀、思考、討論，讓學(xué)生從

3、中體會(huì)科學(xué)探究的方法和樂趣。教學(xué)目 標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)：知識(shí)方面：概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程理解遺傳信息與“密碼子”的概念運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，分析堿基與氨基酸的對(duì)應(yīng)關(guān)系能力方卸:培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，使學(xué)生掌握一定的科學(xué)研究方法。理解結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)原理。通過指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)普制作蛋白質(zhì)合成過程的活動(dòng)模具，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。教學(xué)重 難點(diǎn)重點(diǎn)：遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程 難點(diǎn)：遺傳信息的翻譯過程教學(xué)方 法教師講述、舉例、圖示、啟發(fā)與學(xué)生閱讀、思考、討論探索相結(jié)合。 學(xué)案導(dǎo)學(xué)課前準(zhǔn) 備學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：完成課前預(yù)習(xí)學(xué)案，提出疑惑教師的教學(xué)準(zhǔn)備：課前預(yù)習(xí)學(xué)案、課內(nèi)探究學(xué)案、課后訓(xùn)練與提高、基因控制

4、蛋白質(zhì)合成的多媒體課件、信使RNA和轉(zhuǎn)運(yùn)RNA結(jié)構(gòu)對(duì)比圖片信息技術(shù)應(yīng)用分析教：利用PPT課件呈現(xiàn)資料圖片、創(chuàng)設(shè)問題情景，從現(xiàn)象到概念，從宏觀到微觀來開展教學(xué)活 動(dòng)。學(xué)：要求學(xué)生充分利用問題情景中的文本和圖片資料；在教師的引導(dǎo)和點(diǎn)撥下，自主學(xué)習(xí)、小 組討論、合作學(xué)習(xí)。教學(xué)過程情境導(dǎo)入、展示目標(biāo)R問1當(dāng)我們認(rèn)識(shí)到基因的本質(zhì)后，能不能利用這一認(rèn)識(shí)，分析現(xiàn)實(shí)生活中一些具體的問題呢？ 例如，在現(xiàn)實(shí)生活中，我們能不能像電影侏羅紀(jì)公園中描述的那樣，利用恐龍的DNA使恐龍復(fù)活呢？如果能利用恐龍的 DNA使恐龍復(fù)活，你認(rèn)為主要要解決什么問題？引導(dǎo)組織學(xué)生閱讀 P61第4章的章圖。請(qǐng)學(xué)生閱讀章圖中的文字和圖解，詢

5、問學(xué)生看懂了 什么，又產(chǎn)生了哪些問題。學(xué)生閱讀思考討論并回答：需要使恐龍DNA±的基因表達(dá)出來，表現(xiàn)恐龍的特性。R設(shè)計(jì)意圖1此節(jié)問題探討意在引導(dǎo)學(xué)生思考DNA在生物體內(nèi)有哪些作用，又是如何發(fā)揮作用的。從而激起學(xué)生興趣并引入新課，即懂得基因表達(dá)的含義 集中學(xué)生注意力，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。合作探究，精講點(diǎn)撥討論：遺傳物質(zhì) DNA 一般都存在于細(xì)胞核中，而蛋白質(zhì)的合成則是在細(xì)胞質(zhì)的核糖體上 進(jìn)行的，那么細(xì)胞核中的 DNA是如何控制細(xì)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)的合成過程的？引導(dǎo)學(xué)生推斷可能 的兩種途徑（直接或間接），然后討論哪種途徑是可行的。好比具有不同語(yǔ)言的兩個(gè)國(guó)家間的 交往一樣，必須時(shí)常委派一些能懂這兩國(guó)語(yǔ)

6、言的使者才能進(jìn)行友好往來。使學(xué)生知道細(xì)胞核中 DNA所攜帶的遺傳信息也必須通過中間媒介傳遞到細(xì)胞質(zhì)中，才能指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。教師講述：大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，信息的傳遞不是由DNA直接傳遞給蛋白質(zhì)的，而是在細(xì)胞核中先把DNA的遺傳信息傳遞給 RNA,然后RNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，在蛋白質(zhì)合成中起模 板作用。我們把這種 RNA形象地叫做信使 RNA,簡(jiǎn)寫為mRNA。此外還用轉(zhuǎn)運(yùn) RNA ,也叫 tRNA,以及核糖體 RNA ,也叫rRNA 。R間1 RNA只什-條鏈，它的結(jié)構(gòu)組成與 DNA有什么異同點(diǎn)呢？學(xué)生閱讀p63圖4-3，師生討論共同完成，教師適時(shí)歸納總結(jié)并演示表格內(nèi)容：RNAf DNA的比較項(xiàng)目D

7、NARNA基本單位脫氧核甘酸核氧核甘酸五碳糖脫氧核糖核糖堿基A G C、TA、G C U無(wú)機(jī)酸磷酸磷酸自常升-種類型信使 RNA(mRNA 轉(zhuǎn)移 RNA (tRNA) 核糖體RNA (rRNA分布主要在細(xì)胞核， 少量在細(xì)胞質(zhì)主要在細(xì)胞質(zhì)，少量在細(xì)胞核（如核仁）結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)一般是單鏈（且比DNAS,能通過核孔）教師講述：DNA相當(dāng)于總司令。在戰(zhàn)爭(zhēng)中，如果總司令總是深入前沿陣地直接指揮，就會(huì) 影響他指揮全局。DNA被核膜限制在細(xì)胞核內(nèi)，必須先把遺傳信息傳給mRNA ,這一過程稱為轉(zhuǎn)錄。R問1為什么m RNA適于作DNA的信使呢？ DNA的遺傳信息是怎樣傳給 mRNA勺？結(jié)合多媒體課件或圖示教師精

8、講點(diǎn)撥：DNA雙螺旋解開，DNAZ鏈的堿基得以暴露，其中一條鏈提供準(zhǔn)確模板；游離的核甘酸隨機(jī)地與 DNAK的堿基碰撞，當(dāng)核甘酸的堿基與DNA勺堿基互補(bǔ)時(shí)，兩者以氫鍵結(jié)合。新結(jié)合的核甘酸連接到正在合成的mRNA>子上；合成的mRNM DNAB1上釋放，而后，DNA雙鏈恢復(fù)。學(xué)生聽講、閱讀、思考，師生討論共同完成以上問題，即mRN徼單鏈，而且比 DNA短，因此能夠通過核孔， 從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中； 轉(zhuǎn)錄成的RNA勺堿基序列，與供轉(zhuǎn)錄用的DNA 單鏈的堿基序列之間的堿基是互補(bǔ)配對(duì)關(guān)系，與DNA>鏈間堿基互補(bǔ)配對(duì)小向的是，RNAi1中與DNA鏈的A配對(duì)的是U,不是To這樣轉(zhuǎn)錄出的這個(gè) m

9、RNAf DNA另一條鏈的堿基序列基本相 同，只是DNAB1上T的位置，RN頌上是U,從而保證了轉(zhuǎn)錄的準(zhǔn)確性。教師講述：轉(zhuǎn)錄與復(fù)制都需要模板、都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)規(guī)律，等等?？梢詮乃钘l件、 過程中的具體步驟和過程中所表現(xiàn)出的規(guī)律等角度進(jìn)行對(duì)比分析。學(xué)生思考、討論，教師指導(dǎo)、補(bǔ)充，最后歸納，并演示以下表格： DN剛大功能的執(zhí)行情況比較（表二）DNA的功能復(fù)制遺傳信息表達(dá)遺傳信息翻譯（待學(xué)）概念以親代DNW模板合 成子代DNA勺過程以DNA中的一條鏈為模 板，合成mRNA勺過程時(shí)間減數(shù)A次分裂前 的間期或有絲分裂 間期在生長(zhǎng)發(fā)育的連續(xù)過程 中場(chǎng)所在細(xì)胞核（主要），線粒體，葉綠體條 件模 板以DNA

10、勺兩條鏈為模 板以DNA勺一條鏈為模板原 料四種游離的脫氧核 昔酸四種游離的核糖核甘酸酶DNAB旋酶，DNAM合酶等DNA軍旋酶，RNAM合酶 等能 量需要ATP堿基配 對(duì)原則A T, T A, Gi- C, C- GAU, U A, GG C G過程DNAtlOI解開， 每條鏈提供準(zhǔn)確模 板；按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，各自合成子 鏈；子、母鏈結(jié)合盤繞 形成兩個(gè)新DNA子DNAZ螺旋解開，其中 一條鏈提供準(zhǔn)確模板； 按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原 則，形成mRNA合成的mRNAA DNA鏈 上釋放，而后，DNA鏈 恢復(fù)。產(chǎn)物兩個(gè)一樣的雙鏈 DNA 分子一條單鏈的mRNA特點(diǎn)邊解旋邊復(fù)制，半保 留式復(fù)制，（半不

11、連 續(xù)連續(xù)，可后多個(gè)起 始點(diǎn)）邊解旋邊轉(zhuǎn)錄，雙鏈DNA 分子全保留式轉(zhuǎn)錄。（可 有多個(gè)基因同時(shí)轉(zhuǎn)錄）遺傳信 息的傳 遞方向親代DNA代DNADNA» mRNA通過RNA將遺傳信息反映到蛋白 質(zhì)分子結(jié)構(gòu)上，使后代重現(xiàn)親代 性狀計(jì)算規(guī) 律DNA（基因）中的堿基數(shù)（6n）mRNA子中的堿基數(shù)（3n）蛋白質(zhì)“多肽鏈”中氨基酸數(shù)（= 參加轉(zhuǎn)運(yùn)的tRNA）（=mRN粉子中的管碼子數(shù)）（n）轉(zhuǎn)錄得到的RNA仍是堿基序列，而不是蛋白質(zhì)。那么，RNA上的堿基序列如何能變成蛋白質(zhì)中氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序呢？ mRNAM可將信息翻譯成蛋白質(zhì)？并展示本節(jié)的學(xué)習(xí)目 標(biāo)。合作探究，精講點(diǎn)撥教師提出翻譯的概

12、念，即游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNM模板合成具有f 氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程，稱為遺傳信息的翻譯。R向1翻譯過程中 mRNA 上的堿基是如何決定蛋白質(zhì)中的氨基酸的？（1）請(qǐng)學(xué)生先答出組成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類以及蛋白質(zhì)多樣性的原因？即：一般有20種；蛋白質(zhì)多樣性是由氨基酸種類、數(shù)量、排列順序及空間結(jié)構(gòu)決定的。（2）思考：氨基酸有20種，血信使 RNA只有四種堿基（A、C、C、U）,如何決定 20種氨基酸 呢？邏輯推理：一個(gè)堿基決7E一個(gè)氨基酸，只能決7E4種，41=4 ,不行；兩個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，只能決定16種，42=16 ,不行；三個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，只能決定64種，43=64

13、,足夠有余。教師簡(jiǎn)介密碼子的發(fā)現(xiàn)過程：1961年英國(guó)的克里克和同事用實(shí)驗(yàn)證明一個(gè)氨基酸是由信使RNA上的二個(gè)相鄰堿基決定的。美國(guó)年輕的生物化學(xué)家尼倫伯格和同事用人工合成方式，首先闡明了遺傳密碼的第一個(gè) 字-UUU ,即決定苯丙氨酸的密碼子。1967年科學(xué)家已將20種氨基酸的密碼子全部破譯。投影顯示20種氨基酸的密碼子表并解說。學(xué)生查密碼子表，分析密碼子的特點(diǎn)，練會(huì)查表。（3）游離于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的氨基酸是怎樣到達(dá)核糖體并按一定排列順序形成蛋白質(zhì)呢？學(xué)生活動(dòng)：閱讀教材P6566并回答：需要一種搬運(yùn)工具搬運(yùn) -即另一種RNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA, 即 tRNA）。教師出示轉(zhuǎn)運(yùn) RNA模型圖并講解：轉(zhuǎn)運(yùn)RNA

14、種類很多，但每種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn) 1種氨基酸。這是因?yàn)樵谵D(zhuǎn)運(yùn) RNA的一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有 3個(gè)堿基，能專一 性地與信使RNA上的特定的3個(gè)堿基（即密碼子）配對(duì)。例如：信使RNA上的三個(gè)堿基 AAA就 是一個(gè)密碼，轉(zhuǎn)運(yùn) RNA中轉(zhuǎn)運(yùn)賴氨酸的轉(zhuǎn)運(yùn) RNA 一端的三個(gè)堿基是 UUU ,只有它才能按照 堿基互補(bǔ)配對(duì)原則配對(duì)。指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行以下比較，師生共同整理歸納：1 .我們?cè)俅伪容^三種 RNA的功能。2 .比較遺傳信息、遺傳密碼和反密碼子。（答案略）教師繼續(xù)講述：由于核糖體中的信使RNA中有許多密碼子，每個(gè)密碼子與轉(zhuǎn)運(yùn)特定氨基酸的車專運(yùn)RNA能夠堿基配對(duì)，這樣它才能對(duì)號(hào)入座。也就

15、是說一種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA在哪個(gè)位置上對(duì)號(hào)人座是靠轉(zhuǎn)運(yùn) RNA的三個(gè)堿基去識(shí)別。而位置則是信使RNA按遺傳信息預(yù)先定了的，同時(shí)課件展示蛋白質(zhì)合成示意圖：mRN融入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合，當(dāng)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA運(yùn)載著一個(gè)氨基酸進(jìn)入到核糖體以后，就以信使RNA為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，把轉(zhuǎn)運(yùn)來的氨基酸放在位點(diǎn)1上，第二個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA攜帶相應(yīng)的氨基酸以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn)2 ,此時(shí)這兩個(gè)氨基酸形成肽鍵，并且第一個(gè)氨基酸與它的轉(zhuǎn)運(yùn) RNA分離，并轉(zhuǎn)移到第二個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn) RNA上。與此同時(shí)，核糖體沿著信使RNA繼續(xù)滑動(dòng)三個(gè)堿基的位置， 并讀取下一個(gè)密碼子， 第一個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA開核糖體，第二個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA 進(jìn)入位點(diǎn)1 ,新的轉(zhuǎn)運(yùn)RNA

16、攜帶相應(yīng)氨基酸進(jìn)入位點(diǎn) 2。上述過程如此往復(fù)地進(jìn)行，肽鏈也就不斷地延伸，直到信使 RNA上出現(xiàn)終止密碼子為止。肽鏈合成以后，從信使 RNA上脫離開來，再經(jīng)過細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的某些細(xì)胞器（如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高 爾基體等）的加工如盤曲折疊螺旋，最終合成一個(gè)具有一定氨基酸順序的。有一定功能的蛋白 質(zhì)分子。學(xué)生聽講、思考，并嘗試歸納以下問題： R問1 1.氨基酸如何進(jìn)入核糖體？2 .核糖體上有幾個(gè)翻譯的位點(diǎn)？3 .核糖體移動(dòng)的方向？4 .肽鏈如何形成？學(xué)生看圖思考、討論回答（答案略），并組織學(xué)生繼續(xù)完成翻譯與轉(zhuǎn)錄、復(fù)制過程的異同 點(diǎn)的對(duì)比。（完成下表）DNA的功能復(fù)制遺傳信息表達(dá)遺傳信息翻譯（待學(xué)）概念以親代DNW模

17、板合 成子代DNA勺過程以DNA中的一條鏈為模 板，合成mRNA勺過程游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸， 以mRN朋模板合成具有一定氨 基酸順序的蛋白質(zhì)的過程時(shí)間減數(shù)A次分裂間 期或有絲分裂間期在生長(zhǎng)發(fā)育的連續(xù)過程 中在生長(zhǎng)發(fā)育的連續(xù)過程中場(chǎng)所在細(xì)胞核（主要），線粒體，葉綠體在細(xì)胞質(zhì)的核糖體上條模 件板以DNA勺兩條鏈為模 板以DNA勺一條鏈為模板以mRN朋模板原 料四種游離的脫氧核 昔酸四種游離的核糖核甘酸20種氨基酸酶DNA軍旋酶，DNAM 合酶等DNA軍旋酶，RNAM合酶 等（各種合成酶等）能 量需要ATP堿基配 對(duì)原則A T, T A, Gi- C, C- GAU, U A, GG C GA

18、 UI,UH A,G- C,C- G過程DNAtlOI解開， 每條鏈提供準(zhǔn)確模 板；按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，各自合成子 鏈；子、母鏈結(jié)合盤繞 形成兩個(gè)新DNA子DNAZ螺旋解開，其中 一條鏈提供準(zhǔn)確模板； 按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原 則，形成mRNA合成的mRNAA DNA鏈 上釋放，而后，DNAM鏈 恢復(fù)。mRN融入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié) 合，mRNA乍為模板；按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則與 mRNAh每三個(gè)堿基配對(duì)的 tRNA 運(yùn)載著氨基酸進(jìn)入核糖體；以 mRNAh的遺傳密碼順序，把一定 的氨基酸放在相應(yīng)的位置，合成 有一定的氨基酸序列的蛋白質(zhì)。產(chǎn)物兩個(gè)一樣的雙鏈 DNA 分子一條單鏈的mRNA具有特定氨基酸序

19、列的蛋白質(zhì)。特點(diǎn)邊解旋邊復(fù)制，半保 留式復(fù)制，（半不連 續(xù)連續(xù)，可后多個(gè)起 始點(diǎn)）邊解旋邊轉(zhuǎn)錄，雙鏈DNA 分子全保留式轉(zhuǎn)錄。（可 有多個(gè)基因同時(shí)轉(zhuǎn)錄）一個(gè)mRN心子上可以象機(jī)結(jié)合 多個(gè)核糖體，同時(shí)進(jìn)行多條肽鏈 的合成，翻譯界素后，mRN心解 成蛋個(gè)核甘酸。遺傳信 息的傳 遞方向親代DNA代DNADNA» mRNA通過RNA將遺傳信息反映到蛋白 質(zhì)分子結(jié)構(gòu)上，使后代重現(xiàn)親代 性狀計(jì)算規(guī) 律DNA（基因）中的堿基數(shù)（6n）mRNA子中的堿基數(shù)（3n）蛋白質(zhì)“多肽鏈”中氨基酸數(shù)（二參加轉(zhuǎn)運(yùn)的tRNA）（=mRNA分子中的管碼子數(shù)）（n）教師歸納，并突出強(qiáng)調(diào)：a.信使RNA勺遺傳信息即堿基排列順序是由DNA決定的。b.轉(zhuǎn)運(yùn)RNA®帶的氨基酸（如賴氨酸、丙氨酸）能在蛋白質(zhì)的氨基酸順序的哪一個(gè)位置上是由信使RNA決定的，歸根到底是由 DNA勺特定片段（基因）決