高中生物 《基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成》教案1 新人教版必修2

1、第4章 基因的表達(dá)第1節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成一、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)方面：概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。2.能力方面：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。二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程。2.教學(xué)難點(diǎn)：遺傳信息的翻譯過程。三、教學(xué)方法：討論法、演示法、講述法四、教學(xué)課時(shí)：2五、教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教師組織和引導(dǎo)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)意圖問題探討章引言引導(dǎo)組織閱讀P61問當(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

2、決什么問題？提示此節(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。一種生物的整套DNA分子中貯存著該種生物生長(zhǎng)、發(fā)育等生命活動(dòng)所需的全部遺傳信息，也可以說是構(gòu)建生物體的藍(lán)圖。但是，從DNA到具有各種性狀的生物體，需要通過極其復(fù)雜的基因表達(dá)及其調(diào)控過程才能實(shí)現(xiàn)，因此，在可預(yù)見的將來，利用DNA分子來使滅絕的生物復(fù)活仍是難以做到的?？磥硪鉀Q這個(gè)問題，我們還需要研究“基因的表達(dá)”。引導(dǎo)學(xué)生看第4章的章圖。請(qǐng)學(xué)生閱讀章圖中的文字和圖解，詢問學(xué)生看懂了什么，又產(chǎn)生了哪些問題。閱讀思考討論回答閱讀思考討論回答需要使恐龍DNA上的基因表達(dá)出來，表現(xiàn)恐龍的特性。問基因是如何指導(dǎo)蛋白

3、質(zhì)合成的？激起興趣引入新課懂得基因表達(dá)的含義一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄問1.基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段；DNA主要存在于細(xì)胞核中，而蛋白質(zhì)的合成是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行的。那么，DNA攜帶的遺傳信息是怎樣傳遞到細(xì)胞質(zhì)中去的呢？分析推理1：推測(cè)有一種物質(zhì)能夠作為傳達(dá)DNA信息的信使，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)此物質(zhì)就是RNA。問問為什么RNA適于作DNA的信使呢？RNA與DNA的比較項(xiàng)目DNARNA基本單位脫氧核苷酸核氧核苷酸五碳糖脫氧核糖核糖堿基A、G、C、TA、G、C、U無機(jī)酸磷酸磷酸類型常為一種類型信使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

4、核（如核仁）結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)一般是單鏈 （且比DNA短，能通過核孔）閱讀思考閱讀思考列表比較引起思考RNA與DNA的比較想像空間提示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)，使轉(zhuǎn)錄和翻譯過程分隔在細(xì)胞的不同區(qū)域進(jìn)行，有利于這兩項(xiàng)重要生命活動(dòng)的高效、準(zhǔn)確。思考討論回答拓展思維DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的？DNA雙螺旋解開，DNA雙鏈的堿基得以暴露，其中一條鏈提供準(zhǔn)確模板；游離的核苷酸隨機(jī)地與DNA鏈的堿基碰撞，當(dāng)核苷酸的堿基與DNA的堿基互補(bǔ)時(shí)，兩者以氫鍵結(jié)合。新結(jié)合的核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上；合成的mRN

5、A從DNA鏈上釋放，而后，DNA雙鏈恢復(fù)。思考回答聽講授新課思考與討論一提示1.可以從所需條件、過程中的具體步驟和過程中所表現(xiàn)出的規(guī)律等角度來分析。例如，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。堿基互補(bǔ)配對(duì)規(guī)律能夠保證遺傳信息傳遞的準(zhǔn)確性。2.轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列，與作為模板的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雙鏈間堿基互補(bǔ)配對(duì)不同的是，RNA鏈中與DNA鏈的A配對(duì)的是U，不是T；與DNA另一條鏈的堿基序列基本相同，只是DNA鏈上T的位置，RNA鏈上是U。思考討論回答培養(yǎng)思考討論回答問題的能力DNA兩大功能的執(zhí)行情況比較（表二）DNA的功能復(fù)制遺傳信息表達(dá)遺

6、傳信息轉(zhuǎn)錄翻譯（待學(xué)）概念以親代DNA為模板合成子代DNA的過程以DNA中的一條鏈為模板，合成mRNA的過程游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為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)第一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)的核糖體上條件模板以DNA的兩條鏈為模板以DNA的一條鏈為模板以mRNA為模板原料四種游離的脫氧核苷酸四種游離的核糖核苷酸20種氨基酸酶DNA解旋酶，DNA聚合酶等DNA解旋酶，RNA聚合酶等（各種合成酶等）能量需要ATP堿基配對(duì)原則AT，TA，GC，CGAU，UA，GC，CGAU，UA

7、，GC，CG過程DNA雙螺旋解開，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分子DNA雙螺旋解開，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mRNA從DNA鏈上釋放，而后，DNA雙鏈恢復(fù)。mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合，mRNA作為模板；按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則與mRNA上每三個(gè)堿基配對(duì)的tRNA運(yùn)載著氨基酸進(jìn)入核糖體；以mRNA上的遺傳密碼順序，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)

8、，可有多個(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)mRNA分子上可以象機(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，mRNA分解成蛋個(gè)核苷酸。遺傳信息的傳遞方向親代DNA子代DNADNAmRNA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分子中的堿基數(shù)（3n）蛋白質(zhì)“多肽鏈”中氨基酸數(shù)（=參加轉(zhuǎn)運(yùn)的tRNA）（= mRNA分子中的密碼子數(shù)）（n）第二課時(shí)二、遺傳信息的翻譯翻譯的概念思考與討論二思考與討論三翻譯過程思考與討論四問轉(zhuǎn)錄得到的RNA仍是堿基序列，而不是蛋白質(zhì)。那么，RNA上

9、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？mRNA如何將信息翻譯成蛋白質(zhì)？翻譯的概念游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程，稱為遺傳信息的翻譯。提示1.最多能編碼16種氨基酸。2.至少需要3個(gè)堿基。講述讓學(xué)生看密碼子表。講述大家查密碼子表，分析密碼子的特點(diǎn)：(1)一個(gè)密碼子決定一個(gè)特定的氨基酸；(2)有的氨基酸可能有一個(gè)以上的密碼子；(3)起始密碼子、終止密碼子。提示1.對(duì)應(yīng)的氨基酸序列是：甲硫氨酸谷氨酸丙氨酸半胱氨酸脯氨酸絲氨酸賴氨酸脯氨酸。2.這是一道開放性較強(qiáng)的題，答案并不惟一，旨在培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和發(fā)散性思維。通過這一事實(shí)可

10、以想到生物都具有相同的遺傳語言，所有生物可能有共同的起源或生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的，等等。3. 此題具有一定的開放性，旨在促進(jìn)學(xué)生積極思考，不必對(duì)答案作統(tǒng)一要求?？梢詮脑鰪?qiáng)密碼容錯(cuò)性的角度來解釋，當(dāng)密碼子中有一個(gè)堿基改變時(shí)，由于密碼的簡(jiǎn)并性，可能并不會(huì)改變其對(duì)應(yīng)的氨基酸；也可以從密碼子使用頻率來考慮，當(dāng)某種氨基酸使用頻率高時(shí)，幾種不同的密碼子都編碼一種氨基酸可以保證翻譯的速度。游離在細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸，是怎樣運(yùn)送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的？引導(dǎo)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。3.講述圖解、CAI配合：翻譯蛋白質(zhì)的過程。弄清以下問題：1.氨基酸如何進(jìn)入核糖體；2.核糖體移動(dòng)的方向；3.翻譯的位點(diǎn)；4.肽鏈如何形成；5.翻譯與轉(zhuǎn)錄、復(fù)制過程的異同點(diǎn)。（填表二）【提示】1.此題旨在檢查對(duì)蛋白質(zhì)合成過程的理解。可以參照教材中圖46的表示方法來繪制。2.根據(jù)mRNA的堿基序列和密碼子表就可以寫出肽鏈的氨基酸序列。總結(jié)：基因的表達(dá)過程是在細(xì)胞中完成的。DNA分子、RNA分子、氨基酸分子和核糖體，線粒體等眾多細(xì)胞器