高二生物613基因的表達(dá)

1、6.1.3 基因的表達(dá)一、知識(shí)結(jié)構(gòu)二、教材分析1.本小節(jié)主要講述:基因的本質(zhì)，基因控制蛋白質(zhì)的合成，基因?qū)π誀畹目刂频葍?nèi)容。本小節(jié)的引言指出了DNA是聯(lián)系子代與親代的物質(zhì)，簡要地交代了DNA與基因，以及基因與性狀的關(guān)系。在講述基因的本質(zhì)時(shí)，首先以果蠅的某些基因在染色體上排列的圖例，交代了基因與染色體的關(guān)系-染色體是基因的載體，然后，闡述基因的本質(zhì)-基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。在此基礎(chǔ)上，教材又講述了DNA的另一個(gè)重要功能，即通過基因控制蛋白質(zhì)的合成。首先通過講述兩種RNA在蛋白質(zhì)合成過程中的作用，闡明了遺傳信息的“轉(zhuǎn)錄”和“翻譯”的過程。然后，用遺傳學(xué)的中心法則對(duì)遺傳信息的傳遞(DNA分子

2、的復(fù)制)和表達(dá)(基因控制蛋白質(zhì)合成)的功能進(jìn)行小結(jié)。由于課時(shí)所限，中心法則的內(nèi)容處理為小字。關(guān)于基因?qū)π誀畹目刂?，是使學(xué)生對(duì)基因控制蛋白質(zhì)合成過程理解的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步了解蛋白質(zhì)是如何決定生物性狀的。這部分內(nèi)容主要是通過實(shí)例讓學(xué)生明確兩點(diǎn)：第一，基因是通過控制酶的合成來控制代謝過程的；第二，基因是通過控制蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)來直接影響性狀的。本小節(jié)的教學(xué)內(nèi)容是本節(jié)教材的教學(xué)難點(diǎn)。2.本小節(jié)與他它章節(jié)的聯(lián)系：a.與“生物的遺傳定律”緊密聯(lián)系；b.與“生物的變異”緊密聯(lián)系；c.與高三教材基因的結(jié)構(gòu)及基因表達(dá)的調(diào)控緊密聯(lián)系。本節(jié)內(nèi)容的掌握為后面內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下一定的基礎(chǔ)。三、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)目標(biāo)(1)“中心

3、法則”的概念及發(fā)展(A:知道)。(2)DNA與RNA的異同(B:識(shí)記)。(3)染色體、DNA和基因三者之間的關(guān)系，以及基因的本質(zhì)(B:識(shí)記)。(4)基因控制蛋白質(zhì)合成的過程和原理(B:識(shí)記)。(5)基因控制性狀的原理(B:識(shí)記)。(6)遺傳信息和“密碼子”的概念(C:理解)。2、能力目標(biāo)(1)通過學(xué)習(xí)基因概念培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力。(2)通過基因控制蛋白質(zhì)的合成學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生分析綜合能力。四、重點(diǎn)實(shí)施方案1.重點(diǎn)(1)染色體、DNA和基因三者之間的關(guān)系和基因的本質(zhì)。(2)基因控制蛋白質(zhì)合成的過程和原理。2.實(shí)施方案(1)學(xué)生閱讀、討論結(jié)合教師舉例、圖示進(jìn)行教學(xué)。(2)用多媒體課件顯示真核細(xì)胞基因表

4、達(dá)的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。讓學(xué)生理解轉(zhuǎn)錄和翻譯是在不同的地點(diǎn)進(jìn)行的，是以信使RNA為媒介而進(jìn)行的。五、難點(diǎn)突破策略1.難點(diǎn) 基因控制蛋白質(zhì)合成的過程和原理。2.突破策略用基因控制蛋白質(zhì)合成的多媒體課件顯示出此動(dòng)態(tài)過程，通過列表對(duì)比理解信使RNA和轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致的功能不同，使用細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)掛圖讓學(xué)生明白轉(zhuǎn)錄在核內(nèi)而翻譯在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上進(jìn)行，從而突破本節(jié)的難點(diǎn)內(nèi)容。六、教具準(zhǔn)備1.動(dòng)植物細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)掛圖；2.基因控制蛋白質(zhì)合成的多媒體課件；3.信使RNA和轉(zhuǎn)運(yùn)RNA結(jié)構(gòu)對(duì)比投；4.影片:“基因工程初探”錄像片。七、學(xué)法指導(dǎo)指導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)，發(fā)揮學(xué)生的抽象和邏輯思維能力，從而完成基因的概念及

5、基因的表達(dá)的教學(xué)?；虻母拍钍峭ㄟ^對(duì)DNA分子結(jié)構(gòu)和功能的復(fù)習(xí)引出并點(diǎn)撥來完成的。而基因控制蛋白質(zhì)的合成，應(yīng)以mRNA為紐帶，把基因的堿基與氨基酸聯(lián)系起來，讓學(xué)生最終理解蛋白質(zhì)中氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序是由基因的堿基決定的。八、課時(shí)安排2課時(shí)-第一課時(shí)一 教學(xué)程序?qū)а詮?fù)習(xí)提問：1.從分子角度分析為什么親代和子代在性狀上相似?學(xué)生回憶回答：因親代把自己的DNA分子復(fù)制了一份，通過精子和卵細(xì)胞傳給了子代。2.為什么子代獲得了親代的DNA分子，子代在性狀上就像親代呢?學(xué)生在預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上會(huì)回答：是因?yàn)镈NA分子可以控制遺傳性狀。那么，DNA分子是怎么控制性狀呢?這就是本小節(jié)要解決的內(nèi)容。二 教學(xué)目

6、標(biāo)達(dá)成過程現(xiàn)代遺傳學(xué)的研究認(rèn)為:每個(gè)DNA分子上有很多基因，這些基因分別控制著不同的性狀。教師出示:果蠅某一條染色體上的幾個(gè)基因及基因所控制的性狀的掛圖。學(xué)生觀察思考:教師點(diǎn)評(píng):由圖可說明每種生物都有許多基因(因每種生物有多條染色體)。性狀是由基因所控制的。那么基因與DNA有什么關(guān)系呢?一、基因-有遺傳效應(yīng)的DNA片段學(xué)生活動(dòng)：閱讀教材P12。教師簡介基因的發(fā)展:讓學(xué)生明確人們對(duì)基因的認(rèn)識(shí)是個(gè)不斷發(fā)展完善的過程，是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上隨著理化技術(shù)手段的發(fā)展而發(fā)展的，直到20世紀(jì)50年代人們才真正認(rèn)識(shí)到，成熟體細(xì)胞中的每一條染色體只含有一個(gè)DNA分子，每個(gè)DNA分子上有許多基因，基因是決定生物性狀的基本

7、單位，是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。學(xué)生要對(duì)此概念理解，教師必須對(duì)此概念的三個(gè)要點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)評(píng):1.基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段-即基因是DNA的片段，但必須是有遺傳效應(yīng)，有的DNA片段屬間隔區(qū)段，沒有控制性狀的作用，這樣的DNA片段就不是基因。2.基因是決定性狀的結(jié)構(gòu)單位。學(xué)生活動(dòng):觀看“基因工程初探”錄像片段，讓學(xué)生理解控制某性狀的基因是特定的DNA片段，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA分子上去，從而獲得某種性狀的表達(dá)，所以說基因是決定性狀的結(jié)構(gòu)單位,具有一定的獨(dú)立性。3.基因是決定性狀的功能單位。即生物的特定基因決定生物的特定性狀。如人的黑發(fā)由黑發(fā)基因控制,人的雙眼皮由雙眼皮基因控制。設(shè)疑:

8、基因是有遺傳效應(yīng)的DNA的片段，DNA與蛋白質(zhì)共同構(gòu)成染色體，那么基因與染色體有何關(guān)系呢?學(xué)生思考、教師點(diǎn)撥:基因在染色體上呈直線排列，這就像音樂曲譜，一個(gè)曲譜分成許多小節(jié)，各個(gè)小節(jié)內(nèi)排列著數(shù)目不等的音符，經(jīng)演唱表達(dá)不同的音調(diào)。再回憶:DNA分子的基本單位是什么?有多少種?學(xué)生回答:(略)教師給予肯定并鼓勵(lì)。質(zhì)疑:基因的化學(xué)結(jié)構(gòu)怎樣呢?學(xué)生活動(dòng):閱讀教材并回答“每個(gè)基因含有成百上千個(gè)脫氧核苷酸”。教師講述:基因的脫氧核苷酸排列順序代表遺傳信息。例如:人的雙眼皮基因有特定的脫氧核苷酸排列順序，這樣特定的排列順序就代表人的雙眼皮的遺傳信息，上一代傳給下一代的是遺傳信息而不是雙眼皮本身，下一代就可以

9、將雙眼皮遺傳信息表達(dá)為雙眼皮。不同的基因，四種基本單位的排列順序不同，但是，每個(gè)基因都有特定的排列順序。最后，銀幕顯示進(jìn)行總結(jié):a.基因在染色體上呈直線排列。b.每個(gè)染色體含一個(gè)DNA分子，染色體復(fù)制后在細(xì)胞分裂的間期、前期、中期，每個(gè)染色體包含兩個(gè)姐姐妹染色單體，此時(shí)含有兩個(gè)DNA分子。c.每個(gè)DNA分子有很多基因。d.每個(gè)基因有成百上千個(gè)脫氧核苷酸。e.基因的不同是由于脫氧核苷酸的排列順序不同。通過總結(jié)，讓學(xué)生更進(jìn)一步理解:“基因DNA-染色體”三者之間的關(guān)系。再質(zhì)疑:基因是如何復(fù)制的?基因又是如何控制性狀的呢?學(xué)生閱讀教材P13并思考。教師講述:由于基因是DNA片段，所以基因的復(fù)制是通過

10、DNA分子的復(fù)制來完成的?；虿粌H可以通過復(fù)制把遺傳信息傳遞給下一代，還可以使遺傳信息以定的方式反映到蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)上來，從而使后代表現(xiàn)出與親代相似的性狀。遺傳學(xué)上把這一過程叫做基因的表達(dá)。那么基因如何控制蛋白質(zhì)合成呢?二、基因控制蛋白質(zhì)的合成復(fù)習(xí)提問:(1)DNA分子主要存在于細(xì)胞的什么部位?(2)蛋白質(zhì)在細(xì)胞的什么地方進(jìn)行合成?學(xué)生回答:DNA分子主要存在于細(xì)胞核中的染色體上，而蛋白質(zhì)的合成在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上進(jìn)行。教師給予肯定并鼓勵(lì)。質(zhì)疑:細(xì)胞核中的DNA分子是如何控制細(xì)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)的合成呢?學(xué)生閱讀教材P13并回答:是通過RNA分子作為媒介進(jìn)行的。教師出示:DNA分子與RNA分子比較

11、投影。DNARNA堿基A、G、C、TA、G、C、U五碳糖脫氧核糖(C5H10O4)核糖(C5H10O5)磷酸磷酸磷酸基本單位脫氧核苷酸核糖核苷酸結(jié)構(gòu)通常呈雙螺旋結(jié)構(gòu)通常呈單鏈狀結(jié)構(gòu)思考:構(gòu)成人體的核酸有兩種，構(gòu)成核酸的基本單位-核苷酸有( ) A.2種 D.4種 C.5種 D.8種 答案:D總結(jié):遺傳的主要物質(zhì)是DNA分子；基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段；基因在染色體上呈直線排列；基因的不同是由于脫氧核苷酸的排列順序不同導(dǎo)致的；基因控制性狀就是通過控制蛋白質(zhì)合成來完成的；DNA的遺傳信息又是通過RNA來傳遞的。三 教學(xué)目標(biāo)鞏固l.思考:基因的概念是什么?2.思考:“基因DNA-染色體”三者之間的

12、關(guān)系是什么?3.思考:細(xì)胞核中DNA分子上的基因如何指導(dǎo)細(xì)胞質(zhì)中核糖體上蛋白質(zhì)的合成?四 布置作業(yè)1.P17復(fù)習(xí)題第一、二題。2.細(xì)胞內(nèi)與遺傳有關(guān)的物質(zhì)，從復(fù)雜到簡單的結(jié)構(gòu)層次是( ) 答案:DA.DNA染色體脫氧核苷酸基因 B.染色體脫氧核苷酸DNA基因C.DNA染色體基因脫氧核苷酸 D.染色體DNA基因脫氧核苷酸3.下列哪一組物質(zhì)是RNA的組成成分( ) 答案:CA.脫氧核糖、核酸和磷酸 B.脫氧核糖、堿基和磷酸C.核糖、堿基和磷酸 D.核糖、嘧啶和核酸五 總結(jié): 本節(jié)課重點(diǎn)學(xué)習(xí)了基因的概念-有遺傳效應(yīng)的DNA片段和基因與DNA、染色體之間的關(guān)系，并且提出了“遺傳信息”這一名詞，這將有助于

13、我們理解基因?qū)π誀羁刂?。那么基因如何控制性狀?是通過控制蛋白質(zhì)合成完成，請(qǐng)預(yù)習(xí)下一內(nèi)容：“基因控制蛋白質(zhì)的合成”。六 板書設(shè)計(jì)6.1.3 基因的表達(dá)(一)基因-有遺傳效應(yīng)的DNA片段1.基因的概念:三個(gè)要點(diǎn)2.基因的位置:在染色體上呈直線排列。3.基因的化學(xué)組成:成百上千個(gè)脫氧核苷酸。4.基因不同的實(shí)質(zhì):脫氧核苷酸排列順序不同。 (二)基因控制蛋白質(zhì)的合成1.DNA與RNA的比較。2.轉(zhuǎn)錄過程(出示標(biāo)題，下節(jié)課進(jìn)行)-第二課時(shí)一 教學(xué)程序?qū)а詮?fù)習(xí)提問：1.什么是基因?2.基因的基本功能是什么?3.基因表達(dá)過程中的媒介是什么?學(xué)生大膽地回答：(略)教師給予鼓勵(lì)二 教學(xué)目標(biāo)達(dá)成過程基因是有遺傳效

14、應(yīng)的DNA片段，主要位于細(xì)胞核中，而蛋白質(zhì)是在細(xì)胞質(zhì)的核糖體上合成，此過程需要信使RNA作為媒介，那么信使RNA怎樣完成任務(wù)呢?學(xué)生活動(dòng):(1)閱讀教材P13。(2)觀察基因表達(dá)的多媒體課件。討論提綱:(1)基因表達(dá)整個(gè)過程分幾個(gè)階段?分別叫什么?(2)轉(zhuǎn)錄的場(chǎng)所、過程和目的是什么?(3)翻譯的場(chǎng)所、過程和目的是什么?教師指導(dǎo):a.整個(gè)過程是嚴(yán)格按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則進(jìn)行的。b.轉(zhuǎn)錄是在細(xì)胞核內(nèi)以DNA的一條鏈為模板合成信使RNA過程。c.翻譯是在細(xì)胞質(zhì)中核糖體上以信使RNA為模板合成具有一定氨基酸排列順序的蛋 白質(zhì)過程。學(xué)生回答:(略)教師鼓勵(lì)教師精講:1.轉(zhuǎn)錄中模板DNA鏈的堿基是A、G、C

15、、T是如何與信使RNA中堿基A、G、C、U互補(bǔ)配對(duì)呢?(1)請(qǐng)學(xué)生答出DNA分子中堿基互補(bǔ)配對(duì)原則來；即A與T配對(duì)，G與C配對(duì)。(2)板書DNA的一條鏈，顯示信使RNA的形成過程；即:從形成過程可看出，是mRNA中的U堿基與DNA分子中的A堿基進(jìn)行配對(duì)。(3)通過轉(zhuǎn)錄，DNA分子的遺傳信息(即堿基排列順序)就傳遞給了信使RNA。2.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，而信使RNA只有四種堿基(A、C、C、

16、U)，如何決定20種氨基酸呢?邏輯推理:一個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，只能決定4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，足夠有余。教師簡介密碼子的發(fā)現(xiàn)過程:1961年英國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上的三個(gè)相鄰堿基決定的。美國年輕的生物化學(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。(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)

17、呢?學(xué)生活動(dòng)：閱讀教材P1516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)。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)特定氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)RNA能夠堿基配對(duì)，這樣它才能對(duì)號(hào)入座。也就是說一種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA在哪

18、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(如下圖)突出強(qiáng)調(diào):a.信使RNA的遺傳信息即堿基排列順序是由DNA決定的。b.轉(zhuǎn)運(yùn)RNA攜帶的氨基酸(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的特定片段(基因)決定的，由于DNA分子的多樣性，就決定了蛋白質(zhì)分子的多樣性。師生共同歸納總結(jié):遺傳信息的傳遞。教師簡介中心法則及其發(fā)展。練習(xí):(投影顯示) 一條多肽鏈中有1000個(gè)氨基酸，則作為合成多肽鏈的信使RNA分子和用來轉(zhuǎn)錄該信使RNA分子的基因中，分別至少要有堿基多少個(gè) ( )A.1000和2000 B.2000和4000 C.3000和3000 D.3000和6000答案:D三、基因?qū)π誀畹目刂茖W(xué)生活動(dòng)：閱讀教材P1617教師顯示如下圖解:教師結(jié)合教材白化病和鐮刀型細(xì)胞貧血癥進(jìn)行簡述。三 教學(xué)目標(biāo)鞏固1.請(qǐng)學(xué)生回顧基因控制蛋白質(zhì)合成的階段及過程。2.什么叫密碼子?決定氨基酸的密碼子共有多少種?3.基因?qū)π誀畹目刂朴袔追N情況?分別是什么?四 布置作業(yè)1.P17復(fù)習(xí)題第三、四題。 2.填表并回答(參照課本密碼子表)DNA雙鏈片段a鏈Cb鏈TCA信使RNACAU轉(zhuǎn)運(yùn)RNA密碼子