2019-2020年高中生物 基因指導蛋白質的合成 第2課示范教案 新人教版.doc

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2019-2020年高中生物 基因指導蛋白質的合成 第2課示范教案 新人教版 ●教學過程 ［課前準備］ 教師：1.制作PowerPoint演示文稿和翻譯過程的Flash動畫。 2.檢查學生翻譯剪貼畫材料準備的情況。 學生：以八個人為學習小組，用各色彩紙按教材圖4－6剪出一個核糖體、幾種氨基酸和5個三葉形的tRNA，并準備雙面膠和50 cm50 cm的白紙一張。 ［情境創(chuàng)設］ 教師：從上一節(jié)課的學習，我們認識到mRNA合成之后，通過核孔到達細胞質的核糖體上，直接指導蛋白質的合成。遺傳學上把以信使RNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程叫做翻譯。但是我們知道，蛋白質是由20種氨基酸組成的，氨基酸上有堿基與mRNA的堿基互補配對嗎？ 學生：沒有。 教師：是什么把mRNA和氨基酸聯(lián)系起來的呢？它們有什么對應關系呢？這好比我們把英文翻譯成中文時查閱英漢詞典，正是借助于英文詞與漢字的對應關系，我們才能將一篇英文翻譯成漢語。而信使RNA上的堿基只有四種（A、G、C、U），那么，這四種堿基是怎樣決定蛋白質上的20種氨基酸的呢？下面請同學們用數(shù)學的方法來推測。 ［師生互動］ （二）遺傳信息的翻譯 教師：組成生物體蛋白質的氨基酸有20種，RNA有四種核苷酸，四種堿基AGCU，如何決定20種氨基酸？請各學習小組把推理過程寫出來。 學生的邏輯推理：（用銀幕展示） 一個堿基決定一個氨基酸只能決定4種，41=4，不行。 兩個堿基決定一個氨基酸只能決定14種，42=16，不行。 三個堿基決定一個氨基酸只能決定64種，43=64，足夠有余。 教師：同學們推理得真好！其實同學們所做的也就是破解遺傳密碼過程的一步。1961年英國的克里克和同事用實驗證明一個氨基酸是由信使RNA的三個堿基決定即三聯(lián)體密碼子。也就是說mRNA上3個相鄰的堿基決定1個氨基酸，每3個這樣的堿基又稱作1個密碼子。 1.對應的氨基酸序列為：甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—絲氨酸—賴氨酸—脯氨酸。 2.地球上幾乎所有的生物都共用一套密碼子，這一事實說明地球上的所有生物都有著或遠或近的親緣關系，或者生物都具有相同的遺傳語言，或者生命在本質上是統(tǒng)一的。 3.從密碼的簡并性我們能認識到：如果密碼子中的一個堿基發(fā)生變化，可能影響到蛋白質氨基酸的種類，也有可能蛋白質氨基酸的種類不發(fā)生變化（如GAU→GAC都決定天冬氨酸），這就保證了生物遺傳的相對穩(wěn)定性，又使生物出現(xiàn)變異，從而促進生物的發(fā)展進化。 美國年輕的生物化學家尼倫伯格和同學用人工合成方式，首先闡明了遺傳密碼的第一個字——UUU，即決定苯丙氨酸的密碼子。1967年科學家已將20種氨基酸的密碼全部破譯。銀幕出示密碼表并結合思考和討論三（課本P65）。 各個學習小組展開討論，教師總結討論結果。銀幕展示如下： 教師：討論到這里，請同學們想一想氨基酸是在什么場所合成的？ 學生：核糖體。 教師：mRNA進入細胞質后，就與蛋白質的“裝配機器”——核糖體結合起來，形成合成蛋白質的“生產(chǎn)線”。有了“生產(chǎn)線”，還要有“工人”，才能生產(chǎn)產(chǎn)品。那么，游離在細胞質的氨基酸是怎樣運送到合成蛋白質的“生產(chǎn)線”上的呢？也是說這個“工人”是誰呢？ 學生：tRNA。 教師：用PowerPoint演示教材圖4－5 tRNA的結構示意圖。 教師：細胞質中的氨基酸要進入核糖體是靠搬運工tRNA——搬運來完成的，一種tRNA只能轉運一種特定的氨基酸。轉運RNA的另一端有三個堿基，能與信使RNA堿基相配對。例如：信使RNA上的三個堿基AUG就是一個三聯(lián)體密碼子，轉運RNA中轉運甲硫氨酸的轉運RNA一端的三個堿基是UAC，只有它才能按堿基互補配對原則配對。因此，信使RNA中的AUG，叫做一個“密碼子”，轉運RNA的UAC叫做“反密碼子”，轉運氨基酸的RNA一端的三個堿基是CGA就不能去和信使RNA中的AUG配對。總之，核糖體中的信使RNA有許多“密碼子”，每個“密碼子”與轉運特定氨基酸的RNA能夠堿基配對，才能對號入座。也就是說一種轉運RNA在哪個位置上對號入座是靠轉運RNA的反密碼子去識別，而位置則是信使RNA按遺傳信息預先定了的。（以上內容教師用翻譯過程的Flash動畫展示，邊展示邊講解，講解完讓學生按教材圖4－6蛋白質合成示意圖利用課前準備的材料完成翻譯的過程） 學生：利用上節(jié)課轉錄成的mRNA模型作為翻譯的模板和課前準備的材料按教材圖4－6動手操作蛋白質的合成過程。學生主動完成對翻譯過程的學習。 各個學習小組展示翻譯過程剪貼圖的剪貼成果。 教師：設計下列問題檢查學生自主學習掌握的情況。銀幕展示如下：（劃線的部分由學生填寫） 1.按圖4－6所示的正在合成的肽鏈的氨基酸序列是：甲硫氨酸—組氨酸—色氨酸—精氨酸—半胱氨酸—半胱氨酸—脯氨酸。 2.翻譯的起始碼是：AUG，GUG。 終止碼是：UAA，UAG，UGA。 3.決定氨基酸的密碼子有61種。 4.翻譯的位點：一個核糖體與mRNA的結合部位形成2個tRNA的結合位點。一種tRNA攜帶相應的氨基酸進入相應的位點。 5.肽鏈由各相鄰的氨基酸通過肽鍵連接形成。 6.翻譯的概念：游離在細胞質中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程，稱為遺傳信息的翻譯。 ［教師精講］ 同學們的模擬操作完成得非常出色，從同學們的成果展示和問題的回答可以看到同學們對這部分內容掌握得不錯，同學們的操作用了不少時間，實際上，在細胞質中，翻譯是一個快速的過程。在37 ℃時，細菌細胞內合肽鏈的速度約為每秒連接15個氨基酸。通常，一個mRNA分子上可以相繼結合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成（展示教材的圖），因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白質。 肽鏈合成后，就從核糖體與mRNA復合物脫離，經(jīng)過一系列步驟，被運送到各自的“崗位”，盤曲折疊成具有特定空間結構和功能的蛋白質分子，開始承擔細胞生命活動的各項職責。 我們再回到探討恐龍能否復活的問題上來，答案是再清楚不過了：即使恐龍的DNA確實包含了全部的遺傳信息，復制僅為純技術問題的話，我們也仍然無能為力。因為它并不描述一只恐龍，而是像開了一張?zhí)幏剑从嬎銠C的軟件），必須在另一頭母恐龍體（即計算機的硬件）內去實行，也就是為了獲得子恐龍，仍然需要母恐龍。 ［評價反饋］ 用PowerPoint演示下列題目，學生搶答，統(tǒng)計正誤，進行評價反饋。 1.DNA復制、轉錄、翻譯分別形成 A.DNA、RNA、蛋白質 B.RNA、DNA、多肽 C.RNA、DNA、核糖體 D.RNA、DNA、蛋白質 1.解析：DNA復制的產(chǎn)物是DNA，轉錄的產(chǎn)物是mRNA，翻譯的產(chǎn)物是蛋白質，因此選A。 答案：A 2.一個DNA分子含有堿基60個，那么經(jīng)“翻譯”后合成的一條多肽鏈中最多含有肽鍵 A.10個 B.9個 C.30個 D.29個 解析：基因指導蛋白質的合成中，DNA上的堿基、mRNA上的堿基和氨基酸的數(shù)量關系為6∶3∶1，所以翻譯成的多肽鏈有氨基酸10個，即有9個肽鍵，因此選B。 答案：B 3.遺傳密碼位于 A.蛋白質分子上 B.DNA分子上 C.RNA分子上 D.信使RNA分子上 解析：遺傳學上把mRNA上相鄰的三個堿基稱作一個密碼子，因此選D。 答案：D 4.若某肽鏈的第一個氨基酸的密碼子為AUG，那么控制這個氨基酸的DNA模板鏈上相應的三個堿基的順序應為 A.UAC B.AUG C.ATG D.TAC 解析：根據(jù)堿基互補配對的原則可知控制這個氨基酸的DNA模板鏈上的三個堿基的順序應為：TAC。 答案：D 5.一條多肽鏈中有氨基酸1 000個，則作為合成該多肽的模板信使RNA和用來轉錄信使RNA的DNA分子分別至少要有堿基多少個 A.3 000個和3 000個 B.1 000個和2 000個 C.3 000個和6 000個 D.2 000個和4 000個 解析：利用基因指導蛋白質的合成中，DNA上的堿基、mRNA上的堿基和氨基酸的數(shù)量關系為6∶3∶1，計算可得C是正確的。 答案：C 6.一個轉運RNA的3個堿基為CGA，此RNA運載的氨基酸是 A.酪氨酸（UAC） B.谷氨酸（GAG） C.精氨酸（CGA） D.丙氨酸（GCU） 解析：利用堿基互補配對的原則和密碼子表可知此RNA運載的氨基酸為丙氨酸（GCU）。 答案：D ［課堂小結］ 為了讓同學們能更好地理解本節(jié)的內容，利用下表來概括本節(jié)的主要內容，基因指導蛋白質的合成的轉錄和翻譯，如下： 階 段 項 目 轉 錄 翻 譯 定 義 在細胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過程 以信使RNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程 場 所 細胞核 細胞質的核糖體 模 板 DNA的一條鏈 信使RNA 信息傳遞的方向 DNA→mRNA mRNA→蛋白質 原 料 含A、U、C、G的4種核苷酸 合成蛋白質的20種氨基酸 產(chǎn) 物 信使RNA 有一定氨基酸排列順序的蛋白質 實 質 是遺傳信息的轉錄 是遺傳信息的表達 ［布置作業(yè)］ 1.練習（課本P67）。 2.自我檢測（課本P77）一、概念檢測。 ［課后拓展］ 1.用概念圖的形式畫出遺傳信息和基因的表達過程的實質性聯(lián)系。 2.圖4－1－1為人體內蛋白質合成的一個過程。據(jù)圖分析并回答問題： 圖4－1－1 （1）圖中所合成多肽鏈的原料來自___________和___________。 （2）圖中所示屬于基因控制蛋白質合成過程中的___________步驟，該步驟發(fā)生在細胞的___________部分。 （3）圖中（Ⅰ）是___________。按從左到右次序寫出（Ⅱ）_____________內mRNA區(qū)段所對應的DNA堿基的排列順序：____________________。 （4）該過程不可能發(fā)生在 A.神經(jīng)細 胞B.肝細胞 C.成熟的紅細胞 D.脂肪細胞 解析：本題所指的蛋白質合成過程即基因指導蛋白質的合成，可分為轉錄和翻譯兩個階段。從給出的圖形上看，有帶有堿基U的單鏈結構，此為RNA；與球形結構相結合，并有帶三個堿基的RNA在攜帶物質運輸，因此，判斷此過程為翻譯階段。 （1）蛋白質分子的結構單位是氨基酸，由氨基酸縮合形成多肽鏈。由蛋白質在體內代謝過程可知，氨基酸可由食物經(jīng)小腸吸收而得到，也可以是自身蛋白質分解而得的氨基酸再次加入到合成組織蛋白的過程中來，或經(jīng)氨基轉換作用自身合成。 （2）翻譯過程發(fā)生在細胞質中，圖中所示的箭頭形結構代表氨基酸，Ⅰ則代表運輸氨基酸的轉運RNA（tRNA），從核中出來的長鏈狀信使RNA與（Ⅱ）核糖體結合，與轉運RNA進行堿基互補配對。因信使RNA在核中是以DNA的一條鏈為模板轉錄出來的，因而，信使RNA中的堿基排列順序與所對應的DNA堿基排列順序是互補關系。 （3）基因控制蛋白質合成發(fā)生在正常細胞的細胞核與細胞質中，轉錄為翻譯提供了信息上的準備。本題所給的四類細胞中，唯成熟的紅細胞無細胞核，因而不能完成此過程。 答案：（1）食物 人體自身的分解 （2）翻譯 細胞質（或核糖體） （3）tRNA（或轉運RNA） 核糖體 TGATTCGAA （4）C ●板書設計 （二）基因指導蛋白質的合成