第三节 基因的表达 教案.doc

第三节 基因的表达 教案

一、 教学目标
1、知识目标
1) 基因的本质；
2) 染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸四者的关系；
3) 基因控制蛋白质合成的过程；
4) DNA和RNA的异同；
5) 中心法则；
6) 基因控制性状的方式。
2、技能目标
1、通过学习概念和观看视频培养学生抽象思维的能力；
2、通过基因控制蛋白质合成的学习培养学生思维分析的能力。
3、情感目标
学生更加关注一些人类遗传性疾病，并试着用遗传学的观点——基因表达的相关知识去解释相关的病理。
二、 教学重点和难点
（1） 重点：染色体、DNA和基因三者之间的关系和基因的本质；
基因控制蛋白质合成的过程和原理；
DNA和RNA的比较。
（2） 难点：基因的本质；
基因控制蛋白质合成的过程和原理；
DNA、RNA的碱基和氨基酸的数量关系。
三、 教具：果蝇一条染色体上几个基因图；
蛋白质合成示意图；
转移RNA结构图；
多媒体课件。
四、 教学方法
指导学生预习，发挥学生的抽象和逻辑思维能力，从而完成基因的概念及基因的表达
教学；
通过对DNA分子结构和复制的复习引出基因的概念；
基因控制蛋白质的合成，应以mRNA为纽带，把基因的碱基与氨基酸联系起来，即通过密码子，让学生最终理解蛋白质中氨基酸的排列顺序是由基因的碱基决定的；
利用图将转移RNA的结构明显的呈现出来；
利用基因控制蛋白质和成的图或多媒体课件将这一过程演绎出来，使学生更能理解并牢牢记住。
五、 教学课时
一个课时
六、 教学过程
【复习】：
上一节课我们已经学习了DNA的结构和复制，下面我们一起来回顾一下。首先是DNA的结构，DNA的结构是双螺旋结构，这种结构有三大特点，他们分别是：稳定性，多样性和特异性（学生一起回答）。首先稳定性主要表现在DNA的两条链是以反向平行的方式排列而成的双螺旋，排列在在外侧的是脱氧核糖和磷酸，排列在内侧的是碱基，两条链上的碱基严格的遵循互补配对的原则，这就是它的特异性性，而且一条链上的碱基可以有很多中排列方式，这也就体现了它的多样性。
接下来我们再来复习DNA的复制，DNA复制的方式是半保留复制（学生一起回答），那么什么是半保留复制呢？（请一个学生回答）刚刚那位同学已经告诉我们了，半保留复制就是指新合成的每个DNA分子都保留了原来DNA分子中的一条链，我们把这种复制方式称为半保留复制。
【导入】：
正是由于有了DNA的复制，子代就从亲代那里获得了亲代复制的一份DNA，从而子代和亲代在性状上就表现出相似性。那么为什么子代获得了亲代的一份DNA，子代在性状上就像亲代了呢？DNA是怎样控制性状的呢？让我们带着这个问题进行我们今天这节课的学习，基因的表达。
【基因的概念】：
首先老师要向大家介绍一个词，也是我们今天这节课的主角——基因，相信大家对这个词都是不陌生的，比如说基因工程、基因制药、转基因食品等等。那么基因究竟是什么呢？在我们书上对基因的概念做了一个阐述，基因是有遗传效应的DNA片段。可别小看这样一句短小的话，人们可是花了将近一个世纪的时间才认识到基因的本质。这样一句话不仅精辟，而且含金量高。让我们一起对这一概念做一个深入的了解。首先基因是一个DNA片段，请大家看到书本上第13页右下方图6-8果蝇一条染色体上的几个基因图，也可以看到黑板上老师画的这幅图，从这幅图中我们可以看出在一条染色体上呈线性排列着几个基因，并且像棒眼、截翅、红眼、白眼等这些性状都是由相应的基因控制的。那么，大家看到黑板上这四个词：染色体、DNA、基因、脱氧核糖。我们试着理解一下这四个词之间的关系，我们知道，染色体是由蛋白质和DNA组成的，我们可以说染色体是DNA的载体；在看到DNA和基因的关系，从基因的概念我们可以知道基因是有遗传效应的DNA片段，这就是它们之间的关系；那么基因和脱氧核苷酸呢？脱氧核苷酸是DNA的基本单位，很显然，它也是基因的基本单位。这只是它们的位置关系，我们在看一下它们之间的数量关系：在一条染色体上呈线性排列着一个DNA分子，而一个DNA分子中又排列着很多个基因，基因又是由成百上千的脱氧核苷酸排列而成的，这就是它们的数量关系。
我们再回到基因的概念，基因是有遗传效应的DNA片段，那么遗传效应又是指的什么呢？我们刚说了基因是由成百上千的脱氧核苷酸排列而成的，不同的排列方式就代表了不同的遗传信息，从而决定相应的形状。这里遗传性息即使指它携带遗传信息，可以控制性状。基因的概念我们就学到这里。
【基因控制蛋白质的过程】：
我们已经知道DNA是可以进行复制的，可想而知，基因在DNA复制的时候也完成了复制，从而使遗传信息从上一代传递到下一代并使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质的分子结构上，从而使子代与亲代在性状上表现出相似性，这就是我们这节课的又一个重点——基因的表达。也许有同学会问遗传信息为什么要放映到蛋白质的分子结构上呢？我们可别忘了，蛋白质可是性状的表现者，基因通过控制蛋白质的合成，就可以控制相应的性状。
下面我们就来学习DNA控制蛋白质的合成。首先老师有个问题想要问大家，在一个细胞中，染色体DNA是位于哪里的？蛋白质的合成又是在哪里进行的？（请学生回答）对的，在一个细胞中，染色体DNA是位于细胞核中的，蛋白质的合成是在细胞质的核糖体上进行的。那么这里老师又有一个问题了，细胞核中的DNA是怎样控制细胞质中蛋白质的合成的呢？在自然界中有很多异花授粉的植物，一朵花的花粉要传到另一朵花的柱头上往往都需要风、昆虫等作为媒介，在这里细胞核中的DNA要控制细胞质中蛋白质的合成也是需要媒介的，这种媒介就是RNA，下面我们通过RNA和DNA的比较来了解一下RNA的结构组成。DNA的基本单位是脱氧核苷酸，碱基为A、C、T、G，结构通常是双螺旋，无机酸是磷酸，五碳糖是脱氧核糖；而RNA的基本单位是核糖核苷酸，碱基为A、U、T、G，这里大家要注意RNA没有T，而是U代替，结构通常是单链状，无机酸也是磷酸，五碳糖是脱氧核糖。通过对比，我们对RNA的结构就有了大致的了解。那么，RNA为媒介，它连接的是DNA和蛋白质，我们把基因控制蛋白质的合成分为两个阶段：从DNA到RNA我们成为转录，它是在细胞核中进行的；从RNA到蛋白质的过程我们成为翻译，它是在细胞质中进行的。
【转录】：下面请大家阅读课本第14页的中间关于转录的这两段文字，先只看转录部分，结合图6-10DNA转录RNA的图解，试着构想一下转录的过程。（2分钟后）好了，现在大家看到黑板上，转录是指以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则，合成RNA的过程。大家看到黑板上这幅图，这是一条DNA双链的平面结构，中间的是它的碱基。转录是以DNA的一条链为模板，作为模板的这条链我们称为模板链，另一条链我们称为编码链。转录时先要将DNA双链解开，然后以模板链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA。在这里，由于RNA中没有T，所以A只能与U配对。那么合成的RNA链中碱基应该是ACGGCUAAG。我们把通过转录合成的RNA称为信使RNA，这就是转录的过程。
【翻译】：下面在庆大家看到课本第15页到低17页关于翻译的这几段文字，密码子表先不看，并结合书上16页图6-11蛋白质合成示意图，想象一下翻译的过程。（3分钟后）好了，那我们就来学习一下翻译的过程。翻译是指以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。我们知道，组成蛋白质的氨基酸有20种，而信使RNA的碱基只有四种，如果一个碱基决定一种氨基酸，那么就只能决定四种氨基酸，这相对20种来说是远远不够的；如果是两个碱基决定一种氨基酸，那么就有四的平方也就是16中氨基酸，还是不够；如果是三个碱基决定一种氨基酸，那么就有四的立方也就是64种氨基酸，这样就绰绰有余了。那么遗传学上就把信使RNA决定一个氨基酸的三个相邻的碱基叫做一个密码子。一定要注意是三个相邻的碱基，因为特定的脱氧核苷酸顺序决定的了特定的遗传信息，已决定了特定的氨基酸顺序。我们看到书上表6-1 20中氨基酸的密码子表。大家看到第一个字母是U，第二个字母是U，第三个字母还是U的密码子代表的苯丙氨酸，在比如，第一个字母是U，第二个字母是C，第三个字母是C的密码子，代表的是丝氨酸。现在大家按照这种方法找到3个终止密码子，和2个起始密码子。终止密码子是：UAA、UAG、UGA，起始密码子是：AUG、GUG。顾名思义，终止密码子是终止转录的，也就是说当翻译遇到终止密码子的时候，翻译过程就结束了，而起始密码子自然是起始转录的。从这个密码子表，我们会发现有绝大多数氨基酸都可以有一种以上的密码子，比如丝氨酸就有四种密码子。
讲完密码子再回到翻译的过程。在这条信使RNA中，这三个碱基决定一种氨基酸，这三个决定一种氨基酸，这三个也决定一种氨基酸。但是氨基酸会自己主动跑过来，并按号入座吗？显然不会。这里我们又需要一种工具——tRNA。它的结构大致是这样的，这边的三个碱基与信使RNA上的密码子是互补的，tRNA就是通过这种互补的密码子找到mRNA上密码子所决定的氨基酸。在每种转移RNA上的碱基都是特定的，所以一种tRNA只能携带一种氨基酸，这样通过tRNA的作用，将氨基酸一次排列到相应的位置上，合成肽链，肽链合成以后，从信使RNA上脱落，最后合成具有一定氨基酸序列和一定功能的到哪白纸。这就是翻译的过程。
【中心法则】：我们看到整个过程，DNA上脱氧核苷酸的排列顺序决定了mRNA上核糖核苷酸的排列顺序，又决定了蛋白质中氨基酸的排列顺序，最后决定了蛋白质的结构和功能。那么遗传信息从DNA到RNA到蛋白质是有一定方向的，这种遗传信息流动的方向我们就用中心法则来表示：DNA可以进行自我复制，DNA转录为RNA，RNA再翻译为蛋白质，后来经过研究发现，再某些病毒中，RNA也是可以进行自我复制的，并且可以在逆转录酶的作用下逆转录为DNA，从而对中心法则进行了进一步的补充。
【关系】：请同学们认真再思考转录和翻译的过程，思考基因上碱基数、信使RNA上碱基数、氨基酸数目的比例关系？（请同学回答）基因上碱基数：信使RNA上碱基数：氨基酸数=6：3：1
【基因对性状的控制】：
基因可以通过两种途径控制性状，一是，基因通过控制酶的合成控制代谢过程。有一种遗传病——白化病，患这种病的人全身皮肤是白色的，连汗毛和头发也是，眼睛带红色，不能晒太阳。患这种病的人是因为体内缺少合成一种叫做酪氨酸酶的基因，它能够合成酪氨酸酶，将酪氨酸转变为黑色素，缺少这种酶的人由于不能合成黑色素而患白化病。二是，基因通过控制蛋白质的结构直接影响性状。例如，人类的血红蛋白分子是由几百个氨基酸构成的，如果一个人的控制血红蛋白分子结构的基因不正常，那么这个人就会合成结构异常的血红蛋白而引起疾病。
七、 板书设计
第三节、基因的表达
一、 基因——有遗传效应的DNA片段。
1、 染色体——DNA——基因——脱氧核苷酸
2、 遗传效应：特定减排列顺序 决定 遗传信息 控制 相应性状
二、 基因的表达
1、 基因控制蛋白质的合成
1） 媒介：RNA
2） 比较 DNA RNA
基本单位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸
碱基 A G T C A G U C
结构 通常是双螺旋状 通常呈单链
五碳糖 脱氧核糖 核糖
无机酸 磷酸 磷酸

转录 翻译
2、 DNA——RNA——蛋白质

l 转录：是指在细胞核中，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程
l 翻译：是指在细胞质中，以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
l 密码子：信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。
终止密码子：UAA UGA UAG
起始密码子：AUG GUG
工具：转移RNA
3、 基因对性状的控制
1） 基因通过控制酶的合成控制代谢过程。
2） 基因通过控制蛋白质分子的结构直接影响性状。
副板书：
[复习]
稳定性
1、DNA的结构：双螺旋 多样性
特异性
2、DNA的复制：半保留复制