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1、第四章第1节基因指导蛋白质的合成一、教材分析：本节是第四章学习的基础，也是本章教学的难点所在。本节内容不仅抽象复杂，而且涉 及的物质种类非常多，主干知识是遗传信息的转录和翻译的过程，侧枝内容是DNA与RNA 结构的比较、核糖与脱氧核糖的比较、三种不同种类的RNA以及遗传密码的组成。在处理 主干和侧枝内容关系时，要合理分配时间，明确不同层次的教学要求。 二、教学目标 1、知识目标：概述遗传信息的转录和翻译过程理解遗传信息与“密码子”的概念运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系2、能力目标培养学生的逻辑思维能力，使学生掌握一定的科学研究方法。理解结构与功能相适应的生物学原理。通过指导学生设计并制
2、作蛋白质合成过程的活动模具，培养学生的创新意识和实践能力。 三、教学重难点重点：遗传信息的转录和翻译过程难点：遗传信息的翻译过程 四、学情分析通过第二、三章的学习，学生对基因是什么以及基因能够决定生物体性状有了一定的科 学认识，并已经对基因究竟是如何起作用的产生了浓厚的兴趣，教师可充分利用开头的“问 题探讨”、本节的插图，设计一些深入浅出、环环相扣的问题来引导学生进行阅读、思考、 讨论，让学生从中体会科学探究的方法和乐趣。 五、教学方法1、教师讲述、举例、图示、启发与学生阅读、思考、讨论探索相结合。2、学案导学 六、课前准备 1、学生的学习准备：完成课前预习学案，提出疑惑 2、教师的教学准备：
3、课前预习学案、课内探究学,案、课后训练与提高、基因控制蛋白质合 成的多媒体课件、信使RNA和转运RNA结构对比图片七 .课时安排：2课时八 .教学过程 第一课时 预习检查、总结疑惑情境导入、展示目标问II当我们认识到基因的本质后，能不能利用这一认识，分析现实生活中一些具体的问 题呢？例如，在现实生活中，我们能不能像电影侏罗纪公园中描述的那样，利用恐龙的 DNA,使恐龙复活呢？如果能利用恐龙的DNA使恐龙复活，你认为主要要解决什么问题？引导组织学生阅读P61第4章的章图。请学生阅读章图中的文字和图解，询问学生看懂 了什么，又产生了哪些问题。学生阅读思考讨论并回答：需要使恐龙DNA上的基因表达出来
4、, 表现恐龙的特性。K设计意图1此节问题探讨意在引导学生思考DNA在生物体内有哪些作用，又是如何发 挥作用的。从而激起学生兴趣并引入新课，即懂得基因表达的含义 集中学生注意力，明确学习目标。合作探究，精讲点拨讨论：遗传物质DNA 一般都存在于细胞核中，而蛋白质的合成则是在细胞质的核糖 体上进行的，那么细胞核中的DNA是如何控制细胞质中蛋白质的合成过程的？引导学生推 断可能的两种途径（直接或间接），然后讨论哪种途径是可行的。好比具有不同语言的两 个国家间的交往一样，必须时常委派一些能懂这两国语言的使者才能进行友好往来。使学生 知道细胞核中DNA所携带的遗传信息也必须通过中间媒介传递到细胞质中，才
5、能指导蛋白 质的合成。教师讲述：大量的科学实验表明，信息的传递不是由DNA直接传递给蛋白质的，而是 在细胞核中先把DNA的遗传信息传递给RNA,然后RNA进入细胞质中，在蛋白质合成中 起模板作用。我们把这种RNA形象地叫做信使RNA,简写为mRNAo此外还有转运RNA, 也叫tRNA,以及核糖体RNA,也叫rRNAoK问X RNA只有一条链，它的结构组成与DNA有什么异同点呢？学生阅读p63图4-3,师生讨论共同完成，教师适时归纳总结并演示表格内容：RNA与DNA的比较项目DNARNA基本单位脱氧核甘酸核氧核甘酸五碳糖脱氧核糖核糖碱基A、 G、 C、 TA、 G、 C、 U无机酸磷酸磷酸类型常
6、为一种类型信使 RNA (mRNA) 转移 RNA (tRNA) 核糖体RNA (rRNA)分布主要在细胞核， 少量在细胞质主要在细胞质，少量在细胞核（如核仁）结构双螺旋结构一般是单链（且比DNA短，能通过核孔）教师讲述：DNA相当于总司令。在战争中，如果总司令总是深入前沿阵地直接指挥， 就会影响他指挥全局。DNA被核膜限制在细胞核内，必须先把遗传信息传给mRNA,这一 过程称为转录。K问1为什么mRNA适于作DNA的信使呢？ DNA的遗传信息是怎样传给mRNA 的？结合多媒体课件或图示教师精讲点拨：DNA双螺旋解开，DNA双链的碱基得以暴露，其中一条链提供准确模板；游离的核甘酸随机地与DNA
7、链的碱基碰撞，当核甘酸的碱基与DNA的碱基互补时，两 者以氢键结合。新结合的核甘酸连接到正在合成的mRNA分子上；合成的mRNA从DNA链上释放，而后，DNA双链恢复。学生听讲、阅读、思考，师生讨论共同完成以上问题，即mRNA为单链，而且比DNA 短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中；转录成的RNA的碱基序列，与供转 录用的DNA单链的碱基序列之间的碱基是互补配对关系，与DNA双链间碱基互补配对不 同的是，RNA链中与DNA链的A配对的是U,不是T。这样转录出的这个mRNA与DNA另一条链的碱基序列基本相同，只.是DNA链上T的位置，RNA链上是U,从而保证了转 录的准确性。教师讲述：
8、转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对规律，等等。可以从所需条件、 过程中的具体步骤和过程中所表现出的规律等角度进行对比分析。学生思考、讨论，教师指导、补充，最后归纳，并演示以下表格：DNA两大功能的执行情况比较（表二）DNA 的功能复制遗传信息表达遗传信息翻译（待学）概念以亲代DNA为模板合 成子代DNA的过程以DNA中的一条链为模 板，合成mRXA的过程时间减数第一次分裂间 期或有丝分裂间期在生长发育的连续过程 中场所在细胞核（主要），线粒体，叶绿体条 件模 板以DNA的两条链为模 板以DNA的一条链为模板原 料四种游离的脱氧核 甘酸四种游离的核糖核苜酸酶DNA解旋酶，DNA聚 合酶等D
9、NA解旋酶，RNA聚合酶 等能 量需要ATP碱基配 对原则AT, TA, GC, C-GA一U, UA, G-C, C- G过程DNA双螺旋解开， 每条链提供准确模 板；按照碱基互补配 对原则，各自合成子 链；子、母链结合盘绕 形成两个新DNA分 子DNA双螺旋解开，其中 一条链提供准确模板； 按照碱基互补配对原 则，形成mRNA； 合成的mRNA从 DNA链上释放，而后， DNA双链恢复。产物两个一样的双链DNA 分子一条单链的mRNA特点边解旋边复制，半保 留式复制，（半不连 续连续，可有多个起 始点）边解旋边转录，双链DNA 分子全保留式转录。（可 有多个基因同时转录）遗传信 息的传 递
10、方向亲代DNA-子代DNADNA-mRNA通过RNA将遗传信息反映到蛋白 质分子结构上，使后代重现亲代 性状计算规 律DNA （基因）中的碱 基数mRNA分子中的碱基数（3n）蛋白质“多肽链”中氨基酸数（二 参加转运的tRNA）（=mRNA分子中的密码子数）（n）(6n)反思总结，当堂检测：引导学生反思总结本节主要内容，当堂检测，及时反馈纠正 （五）发导学.案，布置预习：DNA将遗传信息传给mRNA后，后者将通过核孔进入细胞质内，nRNA 又是如何指导蛋白质合成的呢？这节课后大家先预习这一部分，并完成课后延伸拓展作业。第二课时预习检查、总结疑惑情境导入、展示目标转录得到的RNA仍是碱基序列，而
11、不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋 白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？ mRNA如何将信息翻译成蛋白质？并展示本节的 学习目标。合作探究，精讲点拨教师提出翻译的概念，即游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定 氨基酸顺序的蛋白质的过程，称为遗传信息的翻译。K问1翻译过程中mRNA上的碱基是如何决定蛋白质中的氨基酸的？（2）思考:氨基酸有20种，氨基酸呢？逻辑推理：一个碱基决定一个氨基酸, 两个碱基决定一个氨基酸, 三个碱基决定一个氨基酸,（1）请学生先答出组成蛋,白质的氨基酸的种类以及蛋白质多样性的原因？即:一般有20 种；蛋白质多样性是由氨基酸种类、数量、排
12、列顺序及空间结构决定的。而信使RNA只有四种碱基（A、C、C、U）,如何决定20种只能决定4种，41=4,不行；只能决定16种，42 = 16,不行；只能决定64种，43 = 64,足够有余。教师简介密码子的发现过程：1961年英国的克里克和同事用实验证明一个氨基酸是由信使RNA上的三个相邻碱 基决定的。美国年轻的生物化学家尼伦伯格和同事用人工合成方式，首先阐明了遗传密码的 第一个字-UUU,即决定苯丙氨酸的密码子。1967年科学家已将20种氨基酸的密码子 全部破译。投影显示20种氨基酸的密码子表并解说。学生查密码子表，分析密码子的特点，练会查表。（3）游离于细胞质基质中的氨基酸是怎样到达核糖
13、体并按一定排列顺序形成蛋白质呢？学生活动：阅读教材P65-66并回答:需要一种搬运工具搬运-即另一种RNA（转 运 RNA,即 tRNA）。教师出示转运RNA模型图并讲解:转运RNA种类很多，但每种转运RNA只能识 别并转运1种氨基酸。这是因为在转运RNA的一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个碱 基，能专一性地与信使RNA上的特定的3个碱基（即密码子）配对。例如:信使RNA上的三 个碱基AAA就是一个密码，转运RNA中转运赖氨酸的转运RNA 一端的三个碱基是UUU, 只有它才能按照碱基互补配对原则配对。指导学生进行以下比较，师生共同整理归纳：1我们再次比较三种RNA的功能。.2,比较遗传信息、
14、遗传密码和反密码子。（答案略）教师继续讲述：由于核糖体中的信使RNA中有许多密码子，每个密码子与转运特定 氨基酸的转运RNA能够碱基配对，这样它才能对号入座。也就是说一种转运RNA在哪个 位置上对号人座是靠转运RNA的三个碱基去识别。而位置则是信使RNA按遗传信息预先 定了的，同时课件展示蛋白质合成示意图：mRNA进入细胞质，与核糖体结合，当转运RNA运载着一个氨基酸进入到核糖体以后， 就以信使RNA为模板，按照碱基互补配对原则，把转运来的氨基酸放在位点1上，第二个 转运RNA携带相应的氨基酸以同样的方式进入位点2,此时这两个氨基酸形成肽键，并且 第一个氨基酸与它的转运RNA分离，并转移到第二
15、个转运RNA上。与此同时，核糖体沿 着信使RNA继续滑动三个碱基的位置，并读取下一个密码子，第一个转运RNA开核糖体, 第二个转运RNA进入位点1,新的转运RNA携带相应氨基酸进入位点2o上述过程如此往 复地进行，肽链也就不断地延伸，直到信使RNA上出现终止密码子为止。肽链合成以后，从信使RNA上脱离开来，,再经过细胞质内的某些细胞器（如内质 网、高尔基体等）的加工如盘曲折叠螺旋，最终合成一个具有一定氨基酸顺序的。有一定功 能的蛋白质分子。学生听讲、思考，并尝试归纳以下问题：K问U 1 .氨基酸如何进入核糖体？2 .核糖体上有几个翻译的位点？3 .核糖体移动的方向？4 .肽链如何形成？学生看图
16、思考、讨论回答（答案略），并组织学生继续完成翻译与转录、复制过程的异 同点的对比。（完成下表）DNA 的功能复制遗传信息表达遗传信息转录翻译（待学）概念以亲代DNA为模板合 成子代DNA的过程以DNA中的一条链为模 板，合成mRNA的过程游离在细胞质中的各种氨基酸， 以mRNA为模板合成具有一定氨 基酸顺序的蛋白质的过程时间减数第一次分裂问 期或有丝分裂间期在生长发育的连续过程 中在生长发育的连续过程中场所在细胞核（主要），线粒体，叶绿体在细胞质的核糖体上条 件模 板以DNA的两条链为模 板以DNA的一条链为模板以mRNA为模板原 料四种游离的脱氧核昔酸四种游离的核糖核甘酸20种氨基酸酶DNA
17、解旋酶，DNA聚 合酶等DNA解旋酶，RNA聚合酶 等（各种合成酶等）能 量需要ATP碱基配 对原则AT, TA, GC, CGAU, U-A, G-C, C-GAU, UA, GC, CG过程DNA双螺旋解开， 每条链提供准确模 板；按照碱基互补配 对原则，各自合成子 链；学、母链结合盘绕DNA双螺旋解开，其中 一条链提供准确模板； 按照碱基互补配对原 则，形成mRNA； 合成的mRNA从 DNA链上释放，而后， DNA双链恢复。mRNA进入细胞质，与核糖体结 合，mRNA作为模板；按照碱基互补配对原则与 mRNA上每三个碱基配对的tRNA 运载着氨基酸进入核糖体；以 mRNA上的遗传密码顺
18、序，把一定 的氨基酸放在相应的位置，合成形成两个新DNA分 子有一定的氨基酸序列的蛋白质。产物两个一样的双链DNA 分子一条单链的mRNA具有特定氨基酸序列的蛋白质。特点边解旋边复制，半保 留式复制，(半不连 续连续，可有多个起 始点)边解旋边转录，双链DNA 分子全保留式转录。(可 有多个基因同时转录)一个mRNA分子上可以象机结合 多个核糖体，同时进行多条肽链 的合成，翻译界素后，mRNA分解 成蛋个核甘酸。遗传信 息的传 递方向亲代DNA-子代DNADNAfgRNA通过RNA将遗传信息反映到蛋白 质分子结构上，使后代重现亲代 性状计算规律DNA (基因)中的碱 基数(6n)mRNA分子中
19、的碱基数(3n)蛋白质“多肽链”中氨基酸数(二参加转运的tRNA)(=mRNA分子中的密码子数)(n)教师归纳，并突出强调：a.信使RNA的遗传信息即碱基排列顺序是由DNA决定的。b,转运RNA携带的氨基酸(如赖氨酸、丙氨酸)能在蛋白质的氨基酸顺序的哪一个位置上是 由信使RNA决定的，归根到底是由DNA的特定片段(基因)决定的，由于DNA分子的多样 性，就决定了蛋白质分子的多样性。反思总结，当堂检测：师生共同归纳总结遗传信息的传递，当堂检测，及时反馈纠正发导学案，布置预习：九.板书设计第一节基因指导蛋白质的合成1.转录(1)在细胞核中,以DNA双链中的一条为摸板合成mRNA的过程。(2) 信使
20、(mRNA),将基因中的遗传信息传递到蛋白质上，是链状的；RNA 1转运RNA (tRNA),三叶草结构，识别遗传密码和运载特定的氨基酸；(单链)【 核糖体RNA (rRNA),是核糖体中的RNA。(3)过程(场所、摸板、条件、原料、产物、去向等)2.翻译(1)在细胞质的核糖体上，氨基酸以mRNA为摸板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。(2)实质：将mRNA中的碱基序列翻译成蛋白质的氨基酸序列。(3) (64个)密码子：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基。其中AUG,这是起始密码；UAG、UAA、AGA为终止密码。(4)翻译过程小结：遗传信息的传递（基因）琴比4i RNA曳主+蛋白质（性状）J 逆转录一十.教学反思本节教材的特点之一是插图多而复杂。尤其是转录过程流程图、翻译过程流程图和一 个mRNA分子上的多个核糖体同时合成多条肽链示意图等。备课时教师要仔细分辨并揣摩 插图所表达的意思，并能将不同的插图内容与教学流程有机的结合起来，还要分清主次和轻 重。本节教学需要师生之间有良好的互动基础，教师应设计运用好问题串，以利于将问题 步步深入，营造出探求、推理和发现的科学研究氛围，诱导学生积极应答，参与讨论，使 教学活动能够顺利推进。还要注意教学推进的层次感，即问题要从细胞水平深入到分子水平, 最后仍要回归到细胞水平，以此引导学生从不同层次上认识基因表达的意义。