《從基因到蛋白質(zhì)》設(shè)計

《從基因到蛋白質(zhì)》教學設(shè)計教學目標1．說明基因與遺傳信息的關(guān)系，以及遺傳信息傳遞和表達的方式。2．了解基因?qū)Φ鞍踪|(zhì)合成的控制作用。了解基因與染色體、基因與性狀的關(guān)系。了解基因與DNA、與遺傳信息的關(guān)系。3．通過DNA和RNA的對照掌握類比方法。通過介紹遺傳密碼的破譯過程培養(yǎng)學生的分析問題的能力。4．通過RNA的堿基決定氨基酸的學習，掌握先邏輯推理再經(jīng)實驗驗證的方法。5．物質(zhì)、能量、信息是把握自然世界最基本的三個概念，通過遺傳信息的傳遞與表達的學習，建立信息意識，學會從信息角度認識事物的方法。6．通過學習基因概念的學習培養(yǎng)抽象思維能力。7．通過基因控制蛋白質(zhì)的合成培養(yǎng)學生的分析綜合能力。8．利用我國研究遺傳基因所取得的成就進行愛國主義教育。9．介紹遺傳工程，進行科學價值觀的教育。教學重點基因控制蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄、翻譯過程。教學難點1.基因的堿基排列順序代表著遺傳信息。2．RNA的堿基排列順序代表著遺傳密碼。教具準備按照“轉(zhuǎn)錄過程”“蛋白質(zhì)合成示意圖”所做的課件；“20種氨基酸的遺傳密碼子表”“人類基因組測序示意圖”。課時安排3個課時。教學過程第一課時從基因到蛋白質(zhì)eq\o(\s\up12(),\s\do4(導入新課))師:從分子的角度看為什么子女的性狀像父母？生：因為父母把自己的DNA分子復制了一份，通過精子和卵細胞，傳給了子女。師:DNA分子怎樣控制性狀？生：……師:在沃森和克里克提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型后，人們才真正認識了基因的本質(zhì)，生物的性狀是由基因控制的，基因是DNA分子上有遺傳效應的片段?；虻倪z傳表達是通過基因控制蛋白質(zhì)的合成在細胞質(zhì)中進行的。那么，基因與DNA有什么關(guān)系呢？基因與蛋白質(zhì)又有什么關(guān)系呢？eq\o(\s\up12(),\s\do4(推進新課))課件展示：果蠅某一染色體上的幾個基因。師:這樣一條染色體上有幾個DNA？DNA片段都能控制生物的性狀嗎？它們是特定的片段嗎？每個片段中有多少個脫氧核苷酸分子？學生活動：學生小組討論，代表回答。生甲:果蠅的一條染色體上有一個DNA分子。生乙:從圖中信息可知，有些基因的片段可以控制具體的性狀，有的則不可以。生丙:這些DNA片段是特定的，而不是任意的。生丁:每個片段中含有成百上千個脫氧核苷酸分子。師:從以上事實可以看出基因是有遺傳效應的DNA片段。課件展示：(1)豌豆高莖基因控制高的性狀，使豌豆長到大約2m高；豌豆矮莖基因控制矮的性狀，使豌豆長到約30cm。(2)紫茉莉紅花的基因控制紅花性狀，開紅花。(3)豌豆白花的基因控制白花性狀，開白花。(4)狗的直毛由直毛基因控制。(5)人的黑發(fā)由黑發(fā)基因控制。師:以上信息可以說明什么？生:可以說明基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的功能單位。課件展示：控制某種性狀的基因有特定的DNA片段，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上去，從而獲得某種性狀的表達。比如：把牛的胰島素基因拼接到大腸桿菌的DNA上，大腸桿菌可生產(chǎn)胰島素——基因工程。學生活動：閱讀文本思考問題，以上事實可以說明什么？生:基因是控制性狀的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位。課件展示：染色體上的基因師:基因在染色體上是如何排列的？生:基因在染色體上呈線性排列。師:在染色體上呈線性排列。這就像音樂曲譜，一個曲譜分成許多小節(jié)，各個小節(jié)內(nèi)排列著數(shù)目不等的音符，經(jīng)演唱表達不同的音調(diào)。師:那么，構(gòu)成DNA的基本單位是什么？生:脫氧核苷酸。師:有幾種脫氧核苷酸？生:4種：腺嘌呤脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸。師:基因的脫氧核苷酸排列順序代表遺傳信息，例如：紅花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紅花的遺傳信息。上一代傳給下一代的是遺傳信息而不是紅花的本身，在下一代就可以將紅花遺傳信息表達為紅花。不同的基因，四種脫氧核苷酸的排列順序不同，但是每個基因都有特定的排列順序。師:(1)基因在染色體上呈線性排列。(2)每條染色體含一個DNA分子，染色體復制后在細胞分裂的間期、前期、中期，每條染色體包含兩條姐妹染色單體，此時含有兩個DNA分子。(3)每個DNA分子有很多個基因。(4)每個基因有成百上千個脫氧核苷酸。(5)基因不同是由于脫氧核苷酸排列順序不同。師:(1)人體共有23對染色體，3.5萬個基因，30億個堿基對。1999年12月1日，由英、美、日等國216位科學家組成的人體基因組計劃聯(lián)合研究小組正式向全世界宣布，他們已完整地破譯出人體第22對染色體的遺傳密碼，確定出該對染色體上所有蛋白質(zhì)編碼基因所含的3340萬個堿基對的確切位置。這一發(fā)現(xiàn)被認為是繼原子彈爆炸和人類登月之后科學的重大突破。2000年5月10日報道，由德國和日本等國科學家組成的國際科研小組近日宣布，他們已經(jīng)基本完成了人體第21對染色體的基因測序工作。(2)我國承擔人類基因組計劃1%的任務，最新研究結(jié)果顯示，人類基因總數(shù)將不超過8萬個。我國科學家首次發(fā)現(xiàn)具有中國人特征的胸腺素原α基因。師:基因控制性狀，實際上是通過控制蛋白質(zhì)合成來實現(xiàn)的。那么，基因是怎么樣控制蛋白質(zhì)合成的呢？師:(1)生物的性狀主要通過蛋白質(zhì)來體現(xiàn)。比如：魚的肌肉由魚的肌肉蛋白質(zhì)來體現(xiàn)；牛的肌肉由牛的肌肉蛋白質(zhì)來體現(xiàn)；雞的肌肉由雞的肌肉蛋白質(zhì)來體現(xiàn)。我們能吃出魚肉、牛肉、雞肉味道的不同，就是因為它們的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)不同。因而體現(xiàn)了各自不同的性狀。(2)基因控制性狀就是通過控制蛋白質(zhì)合成來實現(xiàn)的?；蚩杀扔鳛閷а?，蛋白質(zhì)可比喻為演員。基因主要存在于細胞核的染色體上(細胞核基因)。(3)合成蛋白質(zhì)是在細胞質(zhì)里進行的。師:遺傳信息怎樣由細胞核到細胞質(zhì)呢？學生活動：小組討論，思考問題。師:這需要通過另一種核酸——RNA(核糖核酸)。課件展示：證明RNA與蛋白質(zhì)關(guān)系的兩個實驗文本一：1955年有人曾用洋蔥根尖和變形蟲進行實驗，如果加入RNA酶分解細胞中的RNA，蛋白質(zhì)合成就停止，而如果再加進了從酵母中提取出來的RNA，則又可重新合成一定數(shù)量的蛋白質(zhì)。文本二：1955年拉斯特(LasterGold)等人用變形蟲的換核實驗。實驗過程如下：A組變形蟲用同位素標記的尿嘧啶核苷培養(yǎng)液來培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)標記的RNA分子首先在細胞核中合成；B組變形蟲培養(yǎng)在未標記的尿嘧啶核苷培養(yǎng)液中，變形蟲的細胞核和細胞質(zhì)中均未發(fā)現(xiàn)有標記的RNA。在適當?shù)臅r候，用這兩組變形蟲進行核移植實驗。將A組變形蟲的細胞核移植到B組變形蟲的細胞質(zhì)中，將B組變形蟲的細胞核移植到A組變形蟲的細胞質(zhì)中，分別進行培養(yǎng)觀察。發(fā)現(xiàn)大部分標記的RNA相繼從細胞核中移入細胞質(zhì)中。這樣看來，把DNA中遺傳信息從細胞核中轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)中控制蛋白質(zhì)合成的物質(zhì)，很可能就是RNA。師:這兩個實驗給我們什么啟示？課件展示：比較項目DNARNA全稱分布基本組成單位堿基嘌呤嘧啶五碳糖無機酸空間結(jié)構(gòu)學生活動：學生小組討論，代表回答。生甲:實驗結(jié)果表明蛋白質(zhì)合成顯然跟RNA有關(guān)。生乙:證明RNA是在細胞核中合成的，然后再從細胞核中轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)中。課件展示：多媒體顯示DNA和RNA的區(qū)別，讓學生比較不同之處。學生活動：自主完成上述表格。師:DNA分子是雙鏈結(jié)構(gòu)，DNA的兩條鏈都可以作模板形成RNA嗎？課件展示：(1)Marmur和Duty利用DNARNA雜合技術(shù)、采用侵染枯草桿菌的噬菌體SP8為材料進行實驗。噬菌體SP8的DNA分子由兩條堿基組成很不平均的鏈構(gòu)成，其中一條鏈富含嘌呤，另一條互補鏈則富含嘧啶。因為嘌呤比嘧啶重，因此富含嘌呤的“重”鏈與富含嘧啶的“輕”鏈在加熱變性后可用密度梯度離心分開。(2)實驗者在SP8侵染后，從枯草桿菌中分離出RNA，分別與DNA的重鏈和輕鏈混合并緩慢冷卻。他們發(fā)現(xiàn)SP8侵染后形成的RNA只跟重鏈形成DNARNA的雜合分子。學生活動：學生閱讀文本，進行思考。生從實驗過程可以看出，RNA是枯草桿菌DNA中的一條鏈轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的。課件展示：轉(zhuǎn)錄時間場所模板條件過程過程的特點產(chǎn)物產(chǎn)物去向?qū)W生活動：自主完成上述表格。eq\o(\s\up12(),\s\do4(課堂小結(jié)))在細胞核中，以DNA的一條鏈為模板。按照堿基互補配對原則，合成RNA的過程稱為轉(zhuǎn)錄。在轉(zhuǎn)錄過程中，由于在RNA的堿基組成中含U而不含T，因此。以DNA為模板合成RNA時，以U代替T與A配對。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生3種RNA：信使RNA、核糖體RNA、轉(zhuǎn)運RNA。通過