陜西省石泉縣高中生物 第四章 遺傳的分子基礎(chǔ) 4.3 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成教案 蘇教版必修2.doc

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4.3.1 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 課標依據(jù) 概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯；舉例說明基因與性狀的關(guān)系。 教材分析 轉(zhuǎn)錄和翻譯過程抽象復(fù)雜——學(xué)生難理解；較多物質(zhì)和細胞結(jié)構(gòu)參與——學(xué)生易混亂；涉及到必修1和必修2中多個章節(jié)內(nèi)容——學(xué)生已遺忘。而本節(jié)的突破對本模塊學(xué)習(xí)起著承前啟后的作用，沒有本節(jié)內(nèi)容的揭示，很多的現(xiàn)象無法解釋，很多的研究無法進行，很多的生物技術(shù)無法操作。 學(xué)情分析 理科一班、二班的同學(xué)大多數(shù)可以通過圖片展示和教師講解大致理解基因控制蛋白質(zhì)合成的過程，老師在授課過程中只需要幫學(xué)生梳理知識點就可以了。 體育班的同學(xué)基礎(chǔ)較差，他們對于前面的知識掌握的就不牢固，授課過程中應(yīng)該多點基礎(chǔ)知識的內(nèi)容。 三 維 學(xué) 目 標 知識與能力 概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。 解釋中心法則 舉例說明基因與性狀的關(guān)系 過程與方法 （1）運用數(shù)學(xué)方法，分析堿基與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生分析綜合能力。 （2）通過對“遺傳信息究竟如何表達？”的探究，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和創(chuàng)造性思維。 （3）引導(dǎo)學(xué)生從遺傳現(xiàn)象得出基因與性狀的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生分析歸納問題的能力。 情感態(tài)度與價值觀 體驗基因表達過程的和諧美，基因表達原理的邏輯美、簡約美。 認同科學(xué)研究是一個不斷深入、完善的過程。 教 學(xué) 重 難 點 教學(xué)重點： 遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程 教學(xué)難點： 遺傳信息的翻譯過程 教法 與 學(xué)法 本課主要利用探究—發(fā)現(xiàn)結(jié)合式的教學(xué)方法，適當(dāng)創(chuàng)設(shè)問題情境和打比方，以問題為主線貫穿轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程，同時利用課本插圖和動畫課件，創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生主動探究知識的情境，展示蛋白質(zhì)合成的動畫過程，啟發(fā)學(xué)生討論、思考問題，引導(dǎo)學(xué)生探究，歸納基因控制蛋白質(zhì)的過程和原理。 教學(xué)資源 課本、教輔資料、網(wǎng)絡(luò)資源 教 學(xué) 過 程 設(shè) 計 師生活動 設(shè)計意圖 批注 課時1 教師講述基因和染色體的關(guān)系 基因、DNA和染色體的關(guān)系 新課講解 PPT材料：1955年有人曾用洋蔥根尖和變形蟲進行實驗，如果加入 RNA酶分解細胞中的 RNA，蛋白質(zhì)合成就停止，而如果再加進從酵母中提取出來的RNA，則又可重新合成一定數(shù)量的蛋白質(zhì)。素材二：同年，拉斯特（Laster Gold）等人將變形蟲用同位素標記的尿嘧啶核苷培養(yǎng)液來培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)標記的RNA分子首先在細胞核中合成。） 師：根據(jù)材料你認為遺傳信息的傳遞途徑中重要的物質(zhì)是什么？ 生:RNA 教師展示三種RNA結(jié)構(gòu)圖，簡單說明RNA的種類及功能：（mRNA、tRNA、 rRNA） 設(shè)疑：DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的？ 3.轉(zhuǎn)錄（重難點） 先播放一次完整的轉(zhuǎn)錄過程的flase動畫， 引導(dǎo)學(xué)生認真觀察每個過程的變化特點。 提問：mRNA在哪里產(chǎn)生？（生回答：細胞核） 再展示教材P77圖4-12“以DNA為模板轉(zhuǎn)錄RNA的圖解” 師生共同分析歸納轉(zhuǎn)錄過程： a.解旋 -–RNA聚合酶結(jié)合在DNA模板區(qū)，DNA雙鏈在RNA聚合酶（解旋酶）的作用下解開，堿基得以暴露。 b. 堿基互補配對--以DNA的一條鏈為模板，利用細胞核內(nèi)游離的核糖核苷酸，按A-U，C-G，T-A，G-C配對。 c、連接合成RNA鏈--組成RNA的核糖核苷酸在RNA聚合酶的作用下一個個連接起來。 d.釋放--合成的mRNA從DNA鏈上釋放，DNA雙鏈恢復(fù)。 利用動畫課件逐步演示轉(zhuǎn)錄過程并講解，加深學(xué)生對轉(zhuǎn)錄過程直觀的理解。 師生歸納轉(zhuǎn)錄的特點（場所、模板、原料、條件、堿基配對、產(chǎn)物、遺傳信息流動等）（課件逐一顯示） 問題提升——思考與討論 得出轉(zhuǎn)錄的意義：保證遺傳信息傳遞的穩(wěn)定性和準確性 課時2 回顧舊知 轉(zhuǎn)錄得到的RNA仍是堿基序列，而不是蛋白質(zhì)。那么，RNA上的堿基序列如何能變成蛋白質(zhì)中氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序呢？mRNA如何將信息翻譯成蛋白質(zhì)？ mRNA通過核孔進入細胞質(zhì)中，開始它新的歷程——翻譯。 師： 科學(xué)家實驗實驗證明mRNA的3個堿基決定，即三聯(lián)體密碼子 顯示密碼子表并總結(jié)密碼子表有何特點） 遺傳密碼的特性： a、 有3個終止密碼，沒有對應(yīng)的氨基酸，所以，在64個遺傳密碼中，能決定氨基酸的遺傳密碼子只有61個。 b、 通用性：地球上幾乎所有的生物共用一套密碼子表。 c、 簡并性：一種氨基酸有兩種以上的密碼子的情況 。 問題：氨基酸被運送到核糖體需要一種工具，這種工具也是一種RNA，叫做轉(zhuǎn)運RNA，簡寫為tRNA。（顯示tRNA示意圖） 師：分子結(jié)構(gòu)呈三葉草形，其“葉柄”端能與一個特定的氨基酸結(jié)合，“葉片”端有三個特殊的堿基稱為“反密碼子”，能與mRNA上的“密碼子”相識別。反密碼子的種類：61種。 師：了解了mRNA上的密碼子和工具tRNA，翻譯是如何進行的呢？（展示翻譯動畫過程并提問：） 生：（仔細觀看動畫）動畫看兩遍。第一遍學(xué)生自主學(xué)習(xí)，第二遍教師講解過程要點 講述：肽鏈合成以后，從信使RNA上脫離開來，再經(jīng)過細胞質(zhì)內(nèi)的某些細胞器（如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等）的加工如盤曲折疊螺旋，最終合成一個具有一定氨基酸順序的。有一定功能的蛋白質(zhì)分子。由上述過程可以看出：基因的表達過程本質(zhì)上是基因、mRNA、核糖體、tRNA協(xié)同作用的結(jié)果。即DNA分子上的基因，其脫氧核苷酸的排列順序決定了mRNA中核糖核苷酸的排列順序， mRNA中核糖核苷酸的排列順序又決定了氨基酸的排列順序，氨基酸的排列順序最終決定了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的特異性，從而使生物體表現(xiàn)出各種遺傳性狀。 基因控制蛋白質(zhì)合成的過程數(shù)量關(guān)系 真核細胞中復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較 課時4 在上一節(jié)課中我們詳細學(xué)習(xí)了基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成過程，你能否根據(jù)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的全過程，試畫一個流程圖，簡要地表示出其中遺傳信息的傳遞方向？ 一、中心法則的提出及其發(fā)展 1、中心法則的提出 1957年，克里克的一個猜想：中心法則 遺傳信息可以從DNA流向DNA，也可以從DNA流向RNA，進而流向蛋白質(zhì)。 中心法則在后來的蛋白質(zhì)的合成過程被揭示后獲得公認，中心法則實質(zhì)上蘊涵著核酸和蛋白質(zhì)這兩類生物大分子之間的相互聯(lián)系和相互作用，而其產(chǎn)生和發(fā)展則與人類對核酸結(jié)構(gòu)和功能的認識密切相關(guān)。 其實生命的本質(zhì)就是遺傳信息的流動，整個生命的核心問題就是如何保證遺傳信息能夠沿著正確的方向準確無誤、順暢及時地進行流動。隨著大量實驗數(shù)據(jù)的積累，人們發(fā)現(xiàn)中心法則也存在一些不足。 [大家試想一下，克里克的猜想存在什么遺漏之處？] 2、中心法則的發(fā)展 [資料分析]大家認為克里克的中心法則應(yīng)該做什么修改？ 資料1： 資料2： 資料3： 這些修改都被證實了嗎？ [討論]你認為這些資料是否推翻了傳統(tǒng)的中心法則？你能不能試著畫修改后的中心法則 3、中心法則的地位 中心法則是生命體系中最核心、最簡約、最本質(zhì)的規(guī)律，掌握這個規(guī)律對生命本質(zhì)的把握有著重要的作用。 （1） 中心法則在信息角度論證了生物界的統(tǒng)一性。 （2）中心法則為現(xiàn)代生物學(xué)理論的大統(tǒng)一奠定了基礎(chǔ)，遺傳、發(fā)育和進化是最基本的三大生命現(xiàn)象。 二、基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系 基因控制蛋白質(zhì)的合成與基因控制生物的性狀有何關(guān)系？與生物遺傳又有什么關(guān)系？實際上我們早已能夠回答，請大家回憶必修一的相關(guān)知識，蛋白質(zhì)與生物性狀有什么關(guān)系？蛋白質(zhì)如何承擔(dān)生命活動？有不同的蛋白質(zhì)就會使生物體呈現(xiàn)出不同的生理特性，而基因也是通過控制合成不同的蛋白質(zhì)，從而來調(diào)控生物的性狀。 [實例分析] a.、豌豆的圓粒和皺粒： b、白化?。喊谆∈且环N較常見的皮膚及其附屬器官黑色素缺乏所引起的疾病。這類病人通常是全身皮膚、毛發(fā)、眼睛缺乏黑色素，表現(xiàn)出怕光等行為。人類的膚色就是由黑色素的含量多少決定的。 由這兩個實例大家可以總結(jié)出什么共同點？ c、囊性纖維?。涸摬∈潜泵腊追N人中常見的一種遺傳病，主要表現(xiàn)為汗液中氯離子的濃度升高，支氣管被異常的黏液堵塞，常于幼年死于肺部感染。研究表明：其病因是一個跨膜蛋白（CFTR蛋白）的基因缺失了3個堿基。 d、鐮刀型細胞貧血癥：正常人的紅細胞呈中央微凹的圓餅狀，而鐮刀型細胞貧血癥的患者的紅細胞是彎曲的鐮刀狀。（P80）這樣紅細胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴重時會導(dǎo)致死亡。 大家再總結(jié)一下，這兩個病例有什么共同點？ 1、基因?qū)π誀畹目刂? （1）間接作用：基因 酶或激素 細胞代謝 性狀 （2）直接作用：基因 結(jié)構(gòu)蛋白 細胞結(jié)構(gòu) 性狀 總之，生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理等方面的性狀主要是由蛋白質(zhì)體現(xiàn)的，蛋白質(zhì)的合成又受基因的控制。所以生物的性狀是由基因控制的。 2、控制生物性狀的因素 生物體的有些性狀是受到單基因控制的，而有些性狀不僅由一個基因控制，可能由多個基因來決定（如人的身高、血壓、智力、長相等）；基因?qū)π誀畹目刂剖峭ㄟ^控制酶的合成、控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的；同一生物在不同環(huán)境中有不同的表現(xiàn)型，基因型是生物發(fā)育的內(nèi)因；而環(huán)境條件是外因，表現(xiàn)型是生物發(fā)育的結(jié)果，是基因型和環(huán)境條件共同作用的結(jié)果。 [問題探討] 三、細胞質(zhì)基因 1、葉綠體、線粒體中的DNA也能進行半自主性自我復(fù)制，并通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制著某些蛋白質(zhì)的合成。我們習(xí)慣上把存在于細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)，叫做細胞質(zhì)基因。 2、由于人和高等動物的受精卵中的細胞質(zhì)幾乎全部來自卵細胞，受細胞質(zhì)內(nèi)遺傳物質(zhì)（線粒體DNA）控制的性狀由母親傳給后代，這一特點稱為母系遺傳。母系遺傳不是指性狀由母親傳給女兒，而是傳給所有子女。 1、 通過圖片導(dǎo)入新課可以吸引學(xué)生的注意力。 2、 圖片展示、學(xué)生帶著問題觀察，教師再做補充說明有利于學(xué)生理解抽象概念。 及時小結(jié)有利于學(xué)會形成系統(tǒng)的知識框架。 利用小故事過渡到下一個知識點，使學(xué)生學(xué)習(xí)新概念更有激情。 學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并總結(jié)特點有利于學(xué)會歸納思維的培養(yǎng)。 課堂總結(jié)既可以總結(jié)本節(jié)課的重點，同時也可以回顧整節(jié)課。 當(dāng)堂檢測 有效練習(xí) 1．構(gòu)成人體的核酸有兩種，構(gòu)成核酸的基本單位——核苷酸有多少種？堿基有多少種？[ ] A．2種 4種 B．4種 4種 C．5種 5種 D．8種 5種 2．細胞內(nèi)與遺傳有關(guān)的物質(zhì)，從復(fù)雜到簡單的結(jié)構(gòu)層次是[ ] A．DNA→染色體→脫氧核苷酸→基因 B．染色體→脫氧核苷酸→DNA→基因 C．DNA→染色體→基因→脫氧核苷酸 D．染色體→DNA→基因→脫氧核苷酸 3．下列哪一組物質(zhì)是RNA的組成成分[ ] A．脫氧核糖核酸和磷酸 B．脫氧核糖、堿基和磷酸 C．核糖、堿基和磷酸 D．核糖、嘧啶和核酸 4．DNA分子的解旋發(fā)生在 過程中[ ] A．復(fù)制 B．轉(zhuǎn)錄 C．翻譯 D．復(fù)制和轉(zhuǎn)錄 5．果蠅的遺傳物質(zhì)由 種核苷酸組成[ ] A．2 B．4 C．5 D．8 6. 一個DNA分子可以轉(zhuǎn)錄出多少種多少個 mRNA [ ] A．一種一個 B．一種多個 C．多種多個 D．無數(shù)種無數(shù)個 7．煙草、煙草花葉病毒、T2噬菌體中含有 的物質(zhì)，下列敘述正確的是[ ] A．核酸的種類依次是2、1、2 B．核苷酸的種類依次是8、5、4 C．五碳糖的種類依次是2、2、1 D．含N堿基的種類依次是5、4、4 8. mRNA上有25％的腺嘌呤，35％的尿嘧 啶，則轉(zhuǎn)錄該mRNA的DNA分子上腺嘌呤占堿基總數(shù)的 A．50% B．25% C．30% D．35% 板書設(shè)計 第一課時 基因的概念： 基因、DNA和染色體的關(guān)系： 第二課時 遺傳密碼、密碼子 翻譯 教學(xué)反思 第一課時 本節(jié)課知識內(nèi)容較為集中，難點內(nèi)容學(xué)生也能夠較快掌握，主要是一些記憶性的知識，比如說轉(zhuǎn)錄過程所需要用到的酶以及場所條件等等，要注意與DNA的復(fù)制加以區(qū)分，這兩個概念有很多過程上相同的要點，其次，注意督促體育班的學(xué)生進行記憶，本節(jié)內(nèi)容對于基礎(chǔ)較差的學(xué)生來說主要就是記憶要點和區(qū)分概念。 第二課時 本節(jié)內(nèi)容比較抽象，主要難點包括了密碼子概念的理解以及翻譯過程中幾個步驟，主要通過向?qū)W生展示翻譯過程的動畫來進行講解，但是我發(fā)現(xiàn)在講解的過程中學(xué)生容易被動畫吸引，對其本質(zhì)含義理解并不深刻透徹，教學(xué)過程中應(yīng)該注重互動和提問。 第三課時 過學(xué)生理解和評價“基因決定生物性狀”活動，培養(yǎng)鍛煉學(xué)生的多種能力。但反思本節(jié)課的教學(xué)，依然存在個別學(xué)生參與活動不夠積極，思考、分析問題自主性不強的現(xiàn)象；教學(xué)中教師對學(xué)生的討論、發(fā)言尚存在總結(jié)點評不到位之處，這是今后教學(xué)設(shè)計和課堂教學(xué)要克服和完善的地方。 備注