《基因指导蛋白质的合成》教案.pdf

1/6第 1 节 基因指导蛋白质的合成第 1 节 基因指导蛋白质的合成一、学习目标：一、学习目标：1.概述遗传信息的转录和翻译的过程。2.运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。二、教学重点和难点：二、教学重点和难点：1.教学重点：1.教学重点：（1）了解基因控制蛋白质合成的中间物质RNA 的基本单位、化学组成和种类，以及它与 DNA 在组成、结构、功能和分布等方面的异同；（2）理解基因表达的转录和翻译的概念及过程；（3）比较转录和翻译的异同；（4）认知和区分相关概念：遗传信息、遗传密码、密码子与反密码子；（5）计算问题：基因(DNA)碱基、RNA 碱基和氨基酸的对应关系。2.教学重难点：2.教学重难点：（1）理解基因表达的转录和翻译的概念和过程（2）认知和区分相关概念：遗传信息、遗传密码、密码子与反密码子；（3）计算问题：基因(DNA)碱基、RNA 碱基和氨基酸的对应关系，以图解方法解决。三、教学方法：三、教学方法：创设问题情境，结合教材有关转录和翻译的图解、各种对比表及 flash 动画演示，化抽象为具体，达到形象和直观的教学效果。四、课时安排：四、课时安排：1 课时五、教学过程五、教学过程教学内容教学内容 教师的组织和引导学生活动教学意图问题探讨问题探讨引入课题：基因指导蛋白质的引入课题：基因指导蛋白质的播放 5 分钟侏罗纪公园电影。提问：电影中的科学家是怎么使已灭绝的动物复活的？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？教师引导：基因(DNA)就像一张蓝图，生物体就学生观看学生讨论，回答。学生可能会想到，需要使恐龙提出探究的问题，引起悬念，明确探究的 2/6合成合成一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录是根据这张蓝图用蛋白质构建起来的。要解决这个问题，我们还需要研究“基因的表达”。提出问题提出问题：基因是如何指导蛋白质合成的？问题情境问题情境：基因（DNA）在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质的核糖体上进行的，在细胞核的基因如何控制在细胞质中的蛋白质的合成呢？教师指出：在 DNA 和蛋白质之间，有一种中间物质能够作为传达 DNA 信息的信使，科学家发现此物质就是 RNA。问题情境问题情境：RNA 又是如何解读 DNA 的信息呢？解决问题的途径：解决问题的途径：1.看图并列表比较：两种核酸（DNA 和 RNA）在化学元素、基本单位、化学组成、结构、功能和分布等方面的区别2.看图了解：三种 RNA 的结构及功能。3.图示 P63 图 4-4 以 DNA 为模板转录 RNA 的图解。利用视频：显示转录过程。讲解 DNAmRNA的转录过程。讲述：细胞中游离的核糖核苷酸与供转录用的 DNA 的一条链上的碱基互补配对，在 RNA 聚合酶的作用下，依次连接，形成一个 mRNA 分子。设问：设问：DNA 的碱基与 RNA 的碱基如何互补配对？（强调 A-U）转录与复制过程有何异同？小结：场所：细胞核；模板：DNA 解旋，以其中一条链为模板；原料：4 种核糖核苷酸（A、U、C、G）；条件：ATP、酶（RNA 聚合酶）；DNA 上的基因表达出来，表现恐龙的特性。学生思考：有中间物质传递信息。看图表分析比较核糖与脱氧核糖的区别，DNA与 RNA 的区别，通过图形和 CAI 课件的演示，认识遗传信息的转录过程。学生思考完成小结。目标。通过问题的步步深入，学生推理分析，形成结论。结合图解、讲述、CAI课件，认识转录的过程。巩固知识。3/6二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译产物：单链的 mRNA（信使 RNA）。问题情境问题情境：转录得到的 RNA 仍是碱基序列，而不是蛋白质。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？解决问题的途径解决问题的途径：1.学习遗传密码破译的推测过程。思考：mRNA 的 4 种碱基如何决定 20 种氨基酸？推理：1 种碱基决定 1 种氨基酸？（不可能）2 个碱基决定 1 种氨基酸？（16 种组合方式也不能决定 20 种氨基酸，不行。）提出：mRNA上每3个相邻的碱基决定1个氨基酸。密码子：mRNA 上三个相邻的碱基称为一个密码子。2.查密码子表，分析密码子的特点：(1)一个密码子决定一个特定的氨基酸；(2)有的氨基酸可能有一个以上的密码子；(3)起始密码子、终止密码子。64 种密码：61 个编码控制 20种氨基酸合成，另外 3 个（UAG、UAA、UGA）不编码任何氨基酸，而是合成蛋白质的终止信号又称终止密码。3.再次比较三种 RNA（特别是 tRNA）的功能。反密码子：每个 tRNA 上的三个碱基，可以与 mRNA上的密码子互补配对，有 61 种。4.比较遗传信息、遗传密码和反密码子。5.讲述图解、利用动画：显示翻译过程。讲述：核糖体与 mRNA 的结合部位会形成 2思考碱基与氨基酸的对应关系；学会查密码子表，并了解推算密码子的数量和种类的方法；通过看图和CAI 演示，感受和认识遗传信息的翻译过程。学生观看。通过讲述、绘制图解、分析密码子表、CAI动态演示，展示遗传信息的转录和翻译的动态过程。利用表解，4/6问题探讨问题探讨与蛋白质与蛋白质个 tRNA 的结合位点。第一个携带氨基酸的 tRNA的碱基与 mRNA 的碱基互补配对，进入位点 1。第二个携带氨基酸的tRNA的碱基与mRNA的碱基互补配对，进入位点 2。两个氨基酸脱水缩合，第一个氨基酸通过肽键转移到位点2的tRNA上。核糖体沿着 mRNA 移动，位点 1 的 tRNA 离开核糖体，位点 2 的 tRNA 进入位点 1，第三个携带氨基酸的 tRNA 的碱基与 mRNA 的碱基互补配对，进入位点 2，继续肽链的合成，直到读取到 mRNA的终止密码为止。一个 mRNA 分子可以与多个核糖体结合，同时进行多条肽链的合成。肽链合成后，从核糖体与 mRNA 的复合物上脱落离，经过盘曲和折叠等方式形成具有一定空间结构和功能的蛋白质分子。小结小结：场所：细胞质的核糖体；模板：以 mRNA 为模板；原料：20 种氨基酸（由 tRNA 搬运）；条件：ATP、酶产物：有一定氨基酸顺序的肽链。列表比较：翻译与转录、复制过程的异同点。问题探讨问题探讨：大家再来探讨恐龙能否复活的问题。（基因如何表达？基因表达需要什么条件？）教师对本节内容进行总结总结：基因的表达过程是在细胞中完成的。DNA 分子、RNA 分子、氨基酸分子和核糖体，线粒体等众多学生跟随教师讲解，理解翻译的过程。学生思考，回答。进一步讨论、争论利用 DNA 能否复活恐龙，从理论上和引导学生通过观察、思考、归纳获得知识。让学生从细胞水平和分子水平两个层面，整体认识基因表达的意义。知识归纳使学生通过解决问题，灵活运用知识。5/6合成有关的计算合成有关的计算细胞器一道，完成遗传信息的转录和翻译过程。在组成蛋白质的肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，经过一系列步骤，被运送到各自的岗位，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，开始承担细胞生命活动的各项职责。归纳遗传信息流动方向归纳遗传信息流动方向：与蛋白质合成有关的计算与蛋白质合成有关的计算：思考：DNA 的碱基、mRNA 的碱基与氨基酸个数的关系？例：一条多肽链中有氨基酸 1 000 个，则作为合成该多肽链模板的信使 RNA 和用来转录该信使RNA 的基因分子分别至少有碱基多少个？A.3 000 个和 3 000 个 B.1 000 个和 3 000 个 C.1 000 个和 4 000 个 D.3 000 个和 6 000 个小结：DNA的碱基数:mRNA的碱基数:蛋白质的氨基酸数=6:3:1实际情况两种可能性讨论，认识保护物种的意义。完成练习。六、教学反思六、教学反思由于本节内容抽象复杂,插图多,涉及的物质种类也比较多，应要求学生做好课前预习。教学中，在处理主干知识和侧枝内容的关系时，要做到合理分配时间，明确不同内容的教学要求。教师要注意将知识及时进行归纳、比较和总结。要让学生了解各个知识点间的内在关系，又要能简洁、清晰地概述转录和翻译的过程。教师在备课时，一定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地结合起来。在对插图的处理上，还应分清主次和轻重。教材在呈现教学内容时，采用图文并茂的方式来揭示转录与翻译的动态过程。因此，教师不仅要利用插图达到形象和直观的教学效果，还应配合教材中的文字描述作深入浅出的讲解，使文字信息与图形信息结合起来，让学生感知到基因的表 6/6达是一个多层次的、动态的、相互协调和配合的过程。尽可能利用多媒体课件进行教学。多媒体课件可以形象、生动地反映基因表达的过程，这是纸质教材难以做到的。在运用多媒体教学时，教师应注意选择时机，以达到帮助学生化解难点，化抽象为形象的目的。不能整节课由多媒体取代，完全弃图不用，从而忽视了学生识图、辨图和分析释图的技能培养。本节教学需要师生之间有良好的互动基础，教师应设计运用好教材中的问题串，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。教师要注意教材结尾的一段文字，以此引导学生从不同层次上认识基因表达的意义。