高中生物-基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

《基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成》教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)設(shè)計(jì)的理念】最大限度地提高學(xué)生的生物學(xué)科素養(yǎng)?！窘虒W(xué)內(nèi)容分析】《基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成》是人教版高中生物必修二第4章第1節(jié)的內(nèi)容。人教版教材關(guān)于翻譯這部分內(nèi)容最大的特點(diǎn)是結(jié)合表格、圖形及文字說明，對(duì)翻譯的過程進(jìn)行介紹，所以教學(xué)中可以充分利用教材?！窘虒W(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)】知識(shí)方面：1.明確mRNA、tRNA在翻譯中的作用；2.正確描述密碼子、反密碼子、翻譯的概念；3.明確密碼子與反密碼子之間的關(guān)系；明確密碼子與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；4.結(jié)合圖形或模型，能用自己的話概述翻譯的過程。能力方面：1.通過對(duì)保險(xiǎn)箱的技能實(shí)驗(yàn)的分析，培養(yǎng)其分析問題及類比分析的能力；2.通過引導(dǎo)學(xué)生自己閱讀課本，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)并描述問題的能力；3.通過課前學(xué)生自己動(dòng)手制作翻譯的模型，培養(yǎng)其動(dòng)手操作能力，提升對(duì)翻譯這一生理過程的理解。情感、態(tài)度、價(jià)值觀方面：1.通過對(duì)密碼子簡并性特點(diǎn)的分析，認(rèn)同生命是一個(gè)智慧的小宇宙；2.通過對(duì)密碼子通用性特點(diǎn)的分析，認(rèn)同生命都是自然而然的生命，無高低貴賤之分；3.通過對(duì)教具翻譯模型的講解，認(rèn)同生物體內(nèi)翻譯裝置的靈巧和精妙，是任何人工模型都無法比擬的；4.通過對(duì)翻譯出的多肽鏈還需進(jìn)行加工的理解，認(rèn)同生命的復(fù)雜性和不可替代性?！緦W(xué)習(xí)者分析】本節(jié)課是本節(jié)的第二課時(shí)，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了轉(zhuǎn)錄的過程，在此基礎(chǔ)上要學(xué)習(xí)的是mRNA中的堿基序列如何成為蛋白質(zhì)中的氨基酸序列，這一過程便是翻譯。高中學(xué)生雖然具備了一定的邏輯分析能力和對(duì)抽象事物的理解能力，但是翻譯的過程太復(fù)雜又抽象，需要mRNA作為模板，20種氨基酸作為原料，ATP提供能量，tRNA作為運(yùn)輸工具，還需要多種酶的參與，所以在理解翻譯的過程時(shí)有一定的難度。結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)，我自制教具和播放動(dòng)畫，盡最大可能幫助學(xué)生理解這一抽象概念?！窘虒W(xué)方法設(shè)計(jì)】本節(jié)課主要采用講授法、自主閱讀法及小組討論法?！窘虒W(xué)過程設(shè)計(jì)】【導(dǎo)入】【PPT】圖片（用電碼符號(hào)編寫的密碼）師：“給你一堆符號(hào)，你知道代表的含義嗎？”生：“不知?！睅煟骸凹偃绺嬖V你這些電碼符號(hào)代表的字符，你能破譯這句密碼嗎？”生經(jīng)分析后，會(huì)發(fā)現(xiàn)是班里的同學(xué)dongzhenye，再播放提前準(zhǔn)備的照片，學(xué)生很開心。師：“那我們體內(nèi)的遺傳密碼是怎樣的呢？這節(jié)課繼續(xù)學(xué)習(xí)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成?！薄景鍟炕蛑笇?dǎo)蛋白質(zhì)的合成一、翻譯的模板——mRNA師：“我們知道，基因在指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程中需要RNA作為信使，即mRNA。”【演示】扯膠帶。師：“假如我手里的是以DNA的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄出來的mRNA，它主要在哪里合成？”生：“細(xì)胞核?！薄井嫼四?、核孔】師：“mRNA在細(xì)胞核中合成以后，通過核孔出細(xì)胞核，到達(dá)細(xì)胞質(zhì)中，具體與核糖體結(jié)合，作為翻譯的模板?！薄举N核糖體和mRNA和上面的堿基】師：“mRNA是單鏈的，由許多核糖核苷酸組成，這是上面的若干放大的堿基。”師：“正如剛才提到的電碼符號(hào)和字符之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系一樣，mRNA上面的堿基和蛋白質(zhì)中的氨基酸之間也存在相應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。思考：如果一種堿基對(duì)應(yīng)一種氨基酸，可不可以？”生：“不可。mRNA上面的堿基只有四種，而自然界中的氨基酸大約二十種?！睅煟骸拔覀円黄鹂匆粋€(gè)技能實(shí)驗(yàn)?！薄綪PT】師：“這里有三個(gè)保險(xiǎn)箱，上面分別有1、2、3個(gè)表盤，表盤上的字母代表開箱情況。請(qǐng)問：哪個(gè)保險(xiǎn)箱的安全系數(shù)最高，請(qǐng)給出數(shù)學(xué)上的說明?！鄙骸暗?個(gè)保險(xiǎn)箱，因?yàn)槿齻€(gè)保險(xiǎn)箱對(duì)應(yīng)的開箱可能性分別是4、16、64.”師：“我們作一類比，將此比作mRNA上面的堿基和蛋白質(zhì)中的氨基酸之間對(duì)應(yīng)關(guān)系，請(qǐng)問哪一個(gè)最合適？”生：“第3個(gè)，因?yàn)榘被?0種，只有第3種情況下才可以?！睅煟骸斑@是我們通過類比，推測(cè)出的結(jié)論，而若驗(yàn)證該結(jié)論，必須通過實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，科學(xué)家經(jīng)過一步步的推測(cè)與實(shí)驗(yàn)，最終確定確實(shí)如此，若感興趣，課下可以自己閱讀本章第3節(jié)遺傳密碼的破譯。我們把mRNA上三個(gè)相鄰的堿基稱為一個(gè)密碼子【板書：密碼子（寫到卡片旁）】，一個(gè)密碼子決定一個(gè)氨基酸?！睅煟骸按蜷_課本P65，看一下科學(xué)家破譯的64種密碼子，以小組為單位，討論P(yáng)PT中的五個(gè)問題?！薄綪PT】展示五個(gè)問題，生討論并分析。1.請(qǐng)說出UCC決定的氨基酸是什么？（絲氨酸。）2.請(qǐng)說出苯丙氨酸的密碼子。（UUU或UUC。這就是一種氨基酸可由兩種不同的密碼子決定的例子。）3.你能再舉例說明某些氨基酸對(duì)應(yīng)多個(gè)密碼子嗎？（亮氨酸、絲氨酸等。）師：“我們把一種氨基酸對(duì)應(yīng)多種密碼子的情況稱為密碼子的簡并性。【板書：簡并性】?！睅煟骸斑@種現(xiàn)象對(duì)于生命活動(dòng)而言，有什么優(yōu)點(diǎn)？”生：“假如基因中的堿基發(fā)生改變，翻譯出的氨基酸可能沒變。”師：“這體現(xiàn)了生命是個(gè)智慧的小宇宙?！?.甲硫氨酸的密碼子是什么？它有什么特殊的地方？（AUG，是起始密碼子，是翻譯開始的地方，當(dāng)然，還有纈氨酸對(duì)應(yīng)的密碼子GUG，也是起始密碼子。）5.那翻譯什么時(shí)候終止呢？（終止密碼子，三個(gè)，分別是UAA、UAG、UGA。和起始密碼子不同的地方？它括號(hào)里沒再寫氨基酸，也就意味著終止密碼子不決定氨基酸，只是終止翻譯的信號(hào)。）【小小翻譯官】師：“現(xiàn)在明確了翻譯開始和結(jié)束的地方，請(qǐng)你做個(gè)小小翻譯官，將PPT中的兩條mRNA鏈對(duì)應(yīng)的氨基酸寫出。”（生寫完后，請(qǐng)生回答，并說出為什么這么寫，第2條mRNA鏈對(duì)應(yīng)的氨基酸請(qǐng)學(xué)生寫到黑板上并解釋。）師：“另外，研究表明，自然界中幾乎所有生物共用一套密碼子，也就是說，無論是高等動(dòng)物的我們或是大腸桿菌這樣的細(xì)菌，只要密碼子是AUG，決定的氨基酸就是甲硫氨酸。這體現(xiàn)了密碼子的通用性?！景鍟和ㄓ眯浴繌倪@個(gè)角度也說明了生物界的統(tǒng)一性：地球上的生命都是自然而然的，無高低貴賤之分。”【引】師：“現(xiàn)在我們明確了mRNA上三個(gè)相鄰的堿基稱作一個(gè)密碼子，決定一個(gè)氨基酸，一個(gè)關(guān)鍵的問題來了：氨基酸是游離在細(xì)胞質(zhì)中的，它是如何來到核糖體發(fā)揮作用的呢？”生：“tRNA攜帶?！倍⑥D(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的工具——tRNA師：“觀察：tRNA的結(jié)構(gòu)還是單鏈狀的嗎？顯然發(fā)生了折疊，樣子像什么呢？”生：“三葉草?！睅煟骸皌RNA有三環(huán)四臂，成臂的地方有堿基互補(bǔ)配對(duì)形成的氫鍵，成環(huán)的地方由于沒有堿基互補(bǔ)配對(duì)，所以凸出來成環(huán)。我們知道生物學(xué)里面有一個(gè)觀點(diǎn)叫結(jié)構(gòu)決定功能，那tRNA具有怎樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，讓它具有運(yùn)輸氨基酸的功能呢？”師：“一端攜帶氨基酸，一端能和mRNA上的密碼子堿基互補(bǔ)配對(duì)，由于這三個(gè)堿基和mRNA上的密碼子堿基互補(bǔ)配對(duì)，所以我們把tRNA上三個(gè)相鄰的堿基稱作反密碼子。”【PPT】思考并討論1.請(qǐng)你推測(cè)，理論上tRNA有多少種？（61.因?yàn)樗兔艽a子互補(bǔ)配對(duì)，可是有三種終止密碼子不決定氨基酸，就沒有相應(yīng)的tRNA?！保?.判斷（1）每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。（對(duì)。體現(xiàn)其專一性。）每種氨基酸只能由一種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)。（錯(cuò)。）3.若tRNA上的反密碼子是CAA，請(qǐng)問它攜帶的氨基酸是什么？（先找到其對(duì)應(yīng)的mRNA上的密碼子，為GUU，所以決定的氨基酸是纈氨酸。）三、翻譯的條件師：“現(xiàn)在明確的翻譯的模板：mRNA，轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的工具：tRNA，你能否總結(jié)出翻譯的條件？”生：“模板：mRNA原料：20種氨基酸能量：ATP運(yùn)輸工具：tRNA酶：多種酶?！睅煟骸澳欠g時(shí)怎樣進(jìn)行的呢？請(qǐng)閱讀課本P66，用黑板上的模型簡練說出翻譯的過程。”（生借助黑板上的模板解讀翻譯的過程。）師補(bǔ)充：“核糖體應(yīng)沿著mRNA鏈移動(dòng)，可我們這個(gè)模型動(dòng)不了，可見，我們體內(nèi)的裝置多么精密和靈巧，是任何人工模型都無法比擬的。翻譯終止后，這條多肽鏈會(huì)進(jìn)一步的盤曲折疊，形成有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，進(jìn)而執(zhí)行相應(yīng)的功能。這體現(xiàn)了生命的復(fù)雜性和不可替代性?！睅煟骸罢?qǐng)思考：在生物體內(nèi)，一條mRNA鏈上，只有一個(gè)核糖體在工作嗎？”【PPT多聚核糖體】師：“一條mRNA鏈上可同時(shí)結(jié)合多個(gè)核糖體，稱為多聚核糖體。這體現(xiàn)了生命的高效性?！薄旧鷮?duì)所做模型講解】師：“課前有同學(xué)自制翻譯的模型，請(qǐng)他們結(jié)合所做模型給大家介紹一下翻譯的過程?！彼?、翻譯的過程【PPT】先播放一遍動(dòng)畫，再請(qǐng)學(xué)生邊看邊描述。五、翻譯的概念【PPT】師：“你能根據(jù)自己的理解，概括出“翻譯”的概念嗎？”生：“游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板，以tRNA為運(yùn)載工具，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程，叫翻譯?！鞭D(zhuǎn)錄翻譯總結(jié)：板書：DNA→RNA→蛋白質(zhì)【PPT】練習(xí)1、2【PPT】總結(jié)提升師：“從DNA到mRNA再到蛋白質(zhì)，遺傳信息在這一過程中流動(dòng)，遺傳密碼的破譯，彰顯著人類的智慧。A、U、C、G，在生物學(xué)家的眼中，不是簡單的字母，而是一個(gè)個(gè)跳動(dòng)的音符，譜寫著生命的樂章?！薄窘虒W(xué)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處】本教學(xué)設(shè)計(jì)思路上最大的突破之處是從一個(gè)智慧小測(cè)驗(yàn)開始導(dǎo)入，以最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，從而引入本節(jié)的第一個(gè)主題：mRNA上的遺傳密碼，根據(jù)自制教具講清出密碼子與對(duì)應(yīng)氨基酸之間的關(guān)系，從而引入運(yùn)輸氨基酸的工具：tRNA，結(jié)合自制教具講清其結(jié)構(gòu)和功能。了解清楚了翻譯的模板和轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的工具就能總結(jié)翻譯的條件，進(jìn)而明確翻譯的過程，總結(jié)翻譯的概念。在過程的講解中，盡可能讓學(xué)生更多地表達(dá)，突出學(xué)生在教學(xué)中的主體地位。另外，教學(xué)設(shè)計(jì)中突出對(duì)學(xué)生進(jìn)行生命哲學(xué)觀點(diǎn)的滲透：生命的復(fù)雜性、不可替代性、生命是自然而然的生命等?！緦W(xué)情分析】本節(jié)課是本節(jié)的第二課時(shí)，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了轉(zhuǎn)錄的過程，在此基礎(chǔ)上要學(xué)習(xí)的是mRNA中的堿基序列如何成為蛋白質(zhì)中的氨基酸序列，這一過程便是翻譯。高中學(xué)生雖然具備了一定的邏輯分析能力和對(duì)抽象事物的理解能力，但是翻譯的過程太復(fù)雜又抽象，需要mRNA作為模板，20種氨基酸作為原料，ATP提供能量，tRNA作為運(yùn)輸工具，還需要多種酶的參與，所以在理解翻譯的過程時(shí)有一定的難度。結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)，我自制教具和播放動(dòng)畫，盡最大可能幫助學(xué)生理解這一抽象概念。【效果分析】本節(jié)內(nèi)容較為抽象，難以理解，借助自制教具、學(xué)生課前自制模型、播放動(dòng)畫、學(xué)生表達(dá)翻譯的過程等方式來突破這一難點(diǎn)，根據(jù)最后學(xué)生的反應(yīng)，對(duì)于翻譯的過程應(yīng)該理解了，效果還是不錯(cuò)的。【教材分析】《基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成》是人教版高中生物必修二第4章第1節(jié)的內(nèi)容。人教版教材關(guān)于翻譯這部分內(nèi)容最大的特點(diǎn)是結(jié)合表格、圖形及文字說明，對(duì)翻譯的過程進(jìn)行介紹，所以教學(xué)中可以充分利用教材。在介紹mRNA時(shí)，要對(duì)密碼子這一概念正確而充分的理解，就可以引導(dǎo)學(xué)生看教材中密碼子的定義，在對(duì)密碼子的讀取方式、特點(diǎn)的分析等都可以借助教材中的密碼子表，既直觀又容易理解。在介紹tRNA時(shí)，要明確其結(jié)構(gòu)，此時(shí)可以借助自制教具，也可引導(dǎo)學(xué)生看課本中tRNA的結(jié)構(gòu)及功能：三葉草結(jié)構(gòu)，每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。關(guān)于翻譯的過程，教材既給出了示意圖，又進(jìn)行了文字說明，完全可以引導(dǎo)學(xué)生自己看課本，再根據(jù)自己的理解，敘述整個(gè)過程。【評(píng)測(cè)練習(xí)】1．DNA分子復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯所需的原料依次是()A．脫氧核苷酸、脫氧核苷酸、氨基酸B．脫氧核苷酸、核糖核苷酸、蛋白質(zhì)C．核糖核苷酸、脫氧核苷酸、氨基酸D．脫氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸2．一種氨基酸可能對(duì)應(yīng)多種密碼子，其意義是()A．不同生物可以共同一套遺傳密碼B．是生物體內(nèi)蛋白質(zhì)多樣性的重要原因C．對(duì)于保持生物性狀的穩(wěn)定具有重要意義D．可以避免生物因氨基酸種類過多而引起的變異3．一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有11個(gè)肽鍵的鏈狀多肽，則此mRNA分子至少含有的堿基個(gè)數(shù)及合成這段多肽需要的tRNA個(gè)數(shù)以及轉(zhuǎn)錄此mRNA的基因中至少含有的堿基數(shù)，依次為()A．32,11,66B．36,12,72C．12,36,24D．11,36,724．在蛋白質(zhì)合成過程中，同一條mRNA分子能夠同多個(gè)核糖體結(jié)合，同時(shí)合成若干條蛋白質(zhì)多肽鏈，結(jié)合在同一條mRNA上的核糖體稱為多聚核糖體。如圖為兩個(gè)核糖體沿同一mRNA分子移動(dòng)翻譯形成多肽鏈的過程。對(duì)此過程的理解不正確的是()A．此過程是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行的B．核糖體移動(dòng)的方向從右向左C．合成多肽鏈的模板是mRNAD．兩條多肽鏈中氨基酸的排列順序相同5．關(guān)于RNA的敘述，錯(cuò)誤的是()A．少數(shù)RNA具有生物催化作用B．真核細(xì)胞內(nèi)mRNA和tRNA都是在細(xì)胞質(zhì)中合成的C．mRNA上決定1個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰堿基稱為密碼子D．細(xì)胞中有多種tRNA，一種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸6．下列對(duì)mRNA的描述，不正確的是()A．mRNA可作為合成蛋白質(zhì)的直接模板B．mRNA上的每三個(gè)相鄰的堿基決定一個(gè)氨基酸C．mRNA上有四種核糖核苷酸、64種密碼子、代表20種氨基酸D．mRNA只有與核糖體結(jié)合后才發(fā)揮作用7．下列關(guān)于蛋白質(zhì)合成過程的敘述中，不正確的是()A．細(xì)胞核內(nèi)的基因控制著蛋白質(zhì)的生物合成B．信使RNA直接指導(dǎo)著蛋白質(zhì)的合成過程C．核糖體在信使RNA上每次移動(dòng)一個(gè)堿基D．轉(zhuǎn)運(yùn)RNA是蛋白質(zhì)合成過程中的翻譯者8．某雙鏈DNA分子中，作為模板鏈的部分堿基的排列順序是：T—A—C—G—T—A—C—C—G—C—G—T—C—A—T。已知某些氨基酸及相應(yīng)的密碼子如下：甲硫氨酸(AUG)、纈氨酸(GUA)、丙氨酸(GCA)、組氨酸(CAU)、脯氨酸(CCG)、甘氨酸(GGC)。(1)寫出由給出的DNA鏈轉(zhuǎn)錄形成的信使RNA中的堿基排列順序：_______________________________________________________________。(2)寫出由給出的DNA鏈最終決定形成的多肽中氨基酸種類及排列順序：___________________________________________________________。(3)寫出運(yùn)載甲硫氨酸的RNA一端的三個(gè)堿基的組合__________________________。答案：1-7DCBBBBC8(1)AUGCAUGGCGCAGUA(2)甲硫氨酸-組氨酸-甘氨酸-丙氨酸-纈氨酸(3)UAC【課后反思】課雖然講完了，但對(duì)于課的反思永遠(yuǎn)在路上，現(xiàn)對(duì)于本節(jié)課的反思如下：一、對(duì)教學(xué)內(nèi)容的處理上本節(jié)課作為本節(jié)內(nèi)容的第二課時(shí)，是在學(xué)生學(xué)習(xí)完轉(zhuǎn)錄的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，翻譯的過程本身抽象、復(fù)雜、難理解，如果僅靠老師的描述或許可以將其講清楚，但是留在學(xué)生腦海中的，或許也是一堆抽象的符號(hào)。所以，我決定自制模型，讓學(xué)生借助形象的圖形更好地理解翻譯的過程，再結(jié)合板書，讓一個(gè)個(gè)鮮明的圖形留在學(xué)生的腦海中。另外，借助課本中的表格和過程圖，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。二、在對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)上注重學(xué)生的自學(xué)、小組討論和表達(dá)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，以達(dá)“教是為了不教之教學(xué)目的?！绷硗猓n前指導(dǎo)學(xué)生制作了翻譯的模型，學(xué)生在參與制作的過程中，既提高了動(dòng)手操作能力，又自然而然對(duì)問題的理解更透徹，對(duì)翻譯的過程印象也更深刻。三、在對(duì)學(xué)生思想的引領(lǐng)上有位大學(xué)教