基因控制蛋白质的合成》教材分析

1、基因控制蛋白质的合成教材分析-重点、难点分析及突破时间：2006-03-13 15:01 作者：张敏玲 点击：匡461次将本文添加到一、“基因控制蛋白质的合成”与其他知识点的联系及其重要性第六章遗传和变异是高二生物教学中的重点和难点。虽然遗传和变异的现象在我们的生活中随处可见，但引起遗传和变异现象的实质（遗 传物质），对于学生来说则是微观的，抽象的，难以理解的。如何将遗传和变异的实质与遗传变异的现象 有机的联系起来，是突破本章教学的关键，而基因控制蛋白质的合成这一内容就是告诉学生遗传物质到底 是怎样控制生物的性状，从而使生物表现岀遗传和变异的现象。学生掌握了这一点，还可以为遗传规律和 生物的变

2、异这些重要内容的学习作铺垫。因而对该内容教学的成败会直接影响整章的教学效果。二、基本教学策略 基因控制蛋白质的合成这一过程对于学生来说是无法用肉眼看到的，可以说是枯燥抽象理论化的知识。针对这一问题，教学过程中最好采用多媒体辅助。另一个问题是，该内容的重点、难点较多，我个 人认为，与其老师来解决重点、难点，还倒不如老师引导学生，让学生自己来解决重点、难点，这样既可 以使学生更深地掌握知识，又可以培养学生解决问题的能力，加强学生学习的自信心。所以对于该内容的 教学策略是充分发挥学生的主动性，采取主体性教学方式。三、重点、难点分析及突破策略基因控制蛋白质的合成过程包括转录和翻译，两者的重点都是要学生

3、把握两个阶段发生的场所，模板，原料，产物。 难点主要有四个，一是基因控制蛋白质的合成的动态过程；二是遗传信息如何在这个过程中传递；三是密 码子；四是基因控制蛋白质合成的相关计算题。这些难点的突破是学生掌握重点的关键，以下是本人解决 这些难点的一些小技巧。（一）由于转录和翻译过程涉及到 DNA与RNA的相关知识，所以在学习该过程之前先学习RNA和比较两者的结构。1 、DNA与RNA的结构和区别 这一内容虽然课本有图解， 若能将 其表格化，学生就能更加清晰地掌握这一知识点。DNA RNA存在部位 细胞核 细胞质 基本单位 脱氧核苷酸核糖核苷酸五碳糖种类脱氧核糖核糖磷酸种类磷酸磷酸含氮碱基种类A、T

4、、G、C A、U、 C、G基本单位种类4 4分子结构（链的条数） 2 1 2 、核苷酸的种类 由于不同类型的生物核苷酸的 种类是有所不同。学生已经懂得如何区分生物的类型，也会分析不同类型的生物所含核酸种类，利用这一 点可以列岀表格让学生填写，将该知识点细化和具体化。真核生物原核生物病毒例子高等动植物、真菌等细菌、蓝藻支原体等噬菌体烟草花叶病毒 核酸种类DNA、RNA DNARNA碱基种类5 （ A、T、G、C、U）4（A、T、G、C、）4（A、U、C、G）核苷酸种类 8 4 4 3、RNA 的种类 可结合具体的图解介绍 mRNA 和 tRNA 的结构和功能， 同时还可以初步介绍密码子和反密码子

5、及其之 间互补配对的关系。 学生可能会有这样的疑问：为什么 mRNA 上 3 个邻的碱基是一个密码子？一个碱基 或者两个碱基代表一个密码子不行吗？那就要学生回忆氨基酸有多少种， 再结合数学知识可以让学生推导。 并简单介绍密码子种类（起始密码子、终止密码子、能编码氨基酸的密码子）。 （二）转录和翻译 转录 和翻译过程比较抽象， 在学习之前列出以下表格， 让学生阅读课本， 再利用 FLASH 动画给学生展示全过程， 让学生对该过程有感性的认识， 然后要求学生完成该表格。 转录 翻译 场所 细胞核 细胞质 模版 DNA 的 一条链 mRNA 原料 核糖核苷酸 氨基酸 产物 mRNA 有一定氨基酸排列

6、顺序的蛋白质在这个表格中，学生所填写的答案不一定很准确，那就在讲解过程中纠正和强调。 1 、学生可能不明白为什么要转录，明明是 基因控制蛋白质合成为什么会牵涉到mRNA ，给学生提出以下问题， 明确转录的目的。 基因主要存在于哪里 ?（ 细胞核的 DNA 中 ） 蛋白质合成的场所是哪里 ? （学生可能回答细胞质，那就要明确在细胞质 的核糖体中， 即基因和核糖体是被核膜隔开） 两者所处场所不同 , 基因如何控制蛋白质合成 ? 通过以 上问题，学生就会明白 , 基因主要是在细胞核中的 , 基因所携带的遗传信息要转移到细胞质中才能控制 蛋白质的合成 , 所以基因是借助 mRNA ，由 mRNA 间接

7、控制蛋白质合成。 2 、知道转录的目的后就结合 彩图讲解转录的具体过程。 第一步： DNA 解旋， DNA 双链的碱基得以暴露 转录中 DNA 的解旋只是某个 片段解旋， 学生可能会不明白为什么不像 DNA 复制时那样解旋， 对于这一问题， 就需要再次重温基因的概 念和明确是某个基因控制蛋白质合成，所以只是 DNA 的某个有遗传效应的 DNA 片段（基因）解旋。 第二 步：游离的核糖核苷酸随机地与 DNA 的一条链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与 DNA 的碱基互补配对时， 两者以氢键结合 学生知道只是 DNA 的一条链为模版，但是通常会误以为随便一条都行，所以有必要给 学生明确 DNA 两条链中

8、只有一条可以作为模板，另一条则不行。 碱基互补配对时， 让学生观察 DNA 上 是 A ，mRNA 上要配什么？原因是 RNA 没有 T ，而是有 U 。这里不妨多问一个问题， 如果 DNA 上是 T ， 那 mRNA 上配什么？问这个问题是避免学生认为DNA 上是 T ， mRNA 上也配 U 。 第三步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的 mRNA分子上让学生观察mRNA有多少条链，从而验证之前对mRNA的介绍。 引导学生分析 mRNA 上碱基的排列顺序和 DNA 模板链上碱基排列顺序有何联系，通常学生都知道 两者之间是碱基互补配对的， 但是忽略了 DNA 模板链上碱基排列顺序决定了 mR

9、NA 上碱基的排列顺序， 这 里可以得出结论： 转录中 DNA 通过碱基互补配对原则准确地把遗传信息传递给 mRNA 。 明确 DNA 模板 链上碱基数目和 mRNA 上碱基数目的等量关系，但是学生容易将 DNA 分子（基因）的碱基数目误认为等于 mRNA上碱基数目，这时就要强调 DNA分子（基因）是双链的，DNA分子（基因）碱基数： mRNA碱基数=2 ： 1 明确这一点有助于突破计算这一难点。 第四步：合成的 mRNA 从 DNA 链上释放。而后， DNA 双链恢复 mRNA 以什么方式通过核膜？通常学生会认为是主动运输，这时就要分析mRNA 是高分子化合物，并回忆核膜的结构，唤醒学生的记

10、忆，原来 mRNA 是从核孔进入细胞质。讲解完转录全过程后，利用课件 给学生展示动态过程，加深理解。 3 、翻译该过程也是结合彩图具体讲解 第一步： mRNA 进入细胞质， 与核糖体结合。携带甲硫氨酸的 tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点 1mRNA与核糖体结合 处有两个密码子 说明位点 1 是核糖体里面左边第一个密码子，位点 2 是第二个密码子 学生容易混 淆密码子和反密码子，为了解决这个问题，先不要说 tRNA 携带的是甲硫氨酸，让学生自己查密码子表， 无论学生对错，都会深刻地记住密码子是在 mRNA 上的。第二步：携带组氨酸的 tRNA 以同样的方式进入 位点 2 第三步：甲硫

11、氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移到占据位点 2 的 tRNA 上第四步：核糖体读取下 一个密码子，原占据位点 1 的 tRNA 离开核糖体，占据位点 2 的 tRNA 进入位点 1 ，一个新的携带氨基 酸的 tRNA 进入位点 2 ，继续肽链的合成。重复步骤 2 、 3 、 4 ，直至核糖体读取到 mRNA 的终止密 码子第五步：肽链合成后，从核糖体与 mRNA 的复合物上脱离，经过盘曲折叠成为具有特定空间结构和功 能的蛋白质4、讲解完翻译后有以下几个问题是要强调的：mRNAh 3个碱基（一个密码子）决定一个氨基酸， mRNA 碱基数：氨基酸数 =3 ：1, 这样做是为计算打基础。 学生知道翻译

12、的产物是蛋白质， 但往往忽略了是有一定氨基酸排列顺序的蛋白质。针对这一问题要求学生查出mRNA上全部密码子所代表的氨基酸，然后观察这些氨基酸形成的肽链氨基酸的排列顺序与密码子排列顺序的关系，从而知道 DNA 模板链上碱基排列顺序决定密码子的排列顺序，密码子的排列顺序决定氨基酸的排列顺序，遗传信息反映到 蛋白质的结构上， 所以不同的基因控制合成的蛋白质结构功能是不同的。学生常有这样的疑问，翻译完成后 mRNA 和 tRNA 会怎样？最好能够明确，两者不是一次性的，可以循环再用。利用这一点还可以对 知识进行加深， mRNA 和 tRNA 循环再用会合成怎样的蛋白质？如果学生不能理解就以复印资料为例

13、，模 板没变，复印出来的是一样的，一份资料可以复印多份相同的资料，一个mRNA 也可以翻译出多个相同的蛋白质。 5 、转录、翻译和 DNA 复制的区别 讲解完转录翻译过程后，列出以下表格帮助学生总结转录、 翻译过程及其与 DNA 复制过程的区别 转录翻译 DNA 复制场所细胞核细胞质细胞核模板 DNA 的一 条链mRNA DNA的两条链 原料 核糖核苷酸 氨基酸 脱氧核苷酸 碱基配对原则DNA mRNA AUTA CG GC tRNA mRNA AU UA CG GC DNA DNAAT TA CG GC信息传递DNA mRNA mRNA> 蛋白质DNA DNA 时间生物生长发育的过程中

14、 细胞分裂产物 mRNA 有一定氨基酸排列顺序的蛋白质 2 个相同的 DNA 6 、小结（ 1 ）该过程中有些关键的名词，如： mRNA 、 tRNA 、密码子、反密码子、转录和翻译。学生能理解这 些名词的含义就能更好地掌握整个过程的实质，而对这些抽象名词的理解最好配以形象的解释。mRNA 可以比喻成信使，这个信使的作用是把 DNA中的遗传信息以遗传密码的形式带到细胞质。tRNA可比喻成搬运工，它能按照 mRNA上的密码子将特定的氨基酸搬运到相应的位置。至于转录和翻译的过程可比喻为发 电报，发电报时要把文字（遗传信息）变成电信号（密码子），这相当于转录的过程，当另一边接收到电 信号（密码子），

15、就会把电信号（密码子）变成具体的文字（蛋白质），这个过程相当于翻译。（2）要求学生说出以下名词的含义和联系细胞核、染色体、 DNA、基因、脱氧核苷酸、遗传信息、mRNA、密码子、氨基酸、蛋白质、生物性状对于学生来说完整地描述岀来有一定的难度，因而设计以下填空题作为描述的提示：染色体存在于细胞核中，染色体是 DNA的主要载体，同时也是基因的主要载体。基因是具有遗传效应的DNA片段，决定生物性状的基本单位。每个DNA分子含有许多基因，而每个基因是由成百上千个脱氧核苷酸组成。基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表着遗传信息，通过转录，DNA上的遗传信息就传递给信使RNA。信使RNA上三个相邻的碱基叫一个密码

16、子，一个密码子决定一个氨基酸，于是以信 使RNA为模板，以转移RNA为运载工具，以碱基互补配对为原则，把氨基酸一个个地连接起来，合成为 具有一定氨基酸顺序的蛋白质。通过蛋白质，使生物性状得以体现。该填空题不仅使学生明白上面名词的含义和联系，而且把上面名词和转录、翻译过程联系起来，帮助学生更好地掌握该过程。（3 ）为了巩固学生对转录和翻译过程重点、难点的掌握，使用基因控制蛋白质合成的演示教具，让学生重演整个过程，在重演过程中要求学生加以解说，通过直观的演示过程，可以加深学生对该动态过程的理解。总结时利用 以下图解将两个阶段有机的联系起来。转录DNA （基因）n排列烦序遗传信息）nRNA（单3n核

17、糖核昔酸排列顺序（密码子）翻译量白质生物性n氨基酸擀列额序（衰现生物性扰）（4 ）基因控制蛋白质合成的相关计算题这里既涉及到转录、翻译过程中的碱基和氨基酸数目变化,又涉及到氨基酸脱水缩合的计算，所以最好再次明确氨基酸脱水缩合计算公式：水分子数=肽键数=氨基酸数-肽链数 基因中碱基数：mRNA中碱基数：氨基酸数=6:3:1例1 : 一条信使RNA有30个碱基，其中A和G有12个，则“转录”成该信使RNA的一段DNA分子中应有C和T的个数以及“翻译”合成一条多肽链脱去的水分子数分别是（）A . 30、10 ; B . 18、9 ; C . 12、10 ; D . 30、9 例 2 在一个 DNA

18、分子中，鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基含量的 46 ，其中一条链的碱基中 28 是腺嘌呤， 22 是胞嘧啶，求：由它转录的 mRNA 中，腺嘌呤与胞嘧啶分别占 mRNA 碱基总数的（） A 22% 、 28% ； B 23% 、 27% ； C 26% 、 24% ； D 54% 、 6% （ 5 ）密码子相关问题 密码子数量：64个 氨基酸种类：约20种 一种密码子只能决定一种氨基酸，一种氨基酸是否只 能由一种密码子决定？密码子种类：起始密码子：2个 终止密码子：3个 能决定氨基酸的密码子：61 个 一种 tRNA 只能转运一种氨基酸， 一种氨基酸是否只能由一种 tRNA 转运？ 对于这一问题可以先 让学生查出亮氨酸的所有密码子，在根据其密码子写出反密码子，那样学生就会明白这一问题。结论：每种氨基酸可有一种或几种密码子， 因此，一种氨基酸可由一种或几种转移 RNA 来运载，但每种转移 RNA 只 能运载一种特定的氨基酸。 四、小结