2019-2020年高中生物《遗传密码的破译(选学)》教案3新人教版必修2

1、2019-2020 年高中生物遗传密码的破译（选学）教案 3 新人教版必修 2教学目标1、说出遗传密码的阅读方式。2、说出遗传密码的破译过程。教学重点：遗传密码的破译过程。教学难点：尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。教学方法：直观教学法。教学过程导入：1944 年奥地利物理学家薛定谔就在他的生命是什么一书中，最早提出了遗传密码的设想。他猜想染色体中的有机单体严格、精确地排列，构成了遗传密码。遗传密码决定了生物的遗传性状。这个大胆的猜想，吸引了一批优秀的科学家投身到生命科学的研究 中，去破译遗传密码。问题探讨展示教材 P73 莫尔斯密码表及相关问题，学生回答：译成英文为：Where are

2、genes located.用莫尔斯密码回答为一 / / 基因位于 DNA 上。自 1953 年 DNA 双螺旋结构模型提出以后，科学家就围绕遗传密码的破译展开了全方位的探索。一、遗传密码的阅读方式1954 年科普作家伽莫夫对破译密码首先提出了挑战。他设想：若一种碱基与一个氨基酸对应的话，那么只可能产生4 种氨基酸，而已知天然的氨基酸有20 种，因此不可由一个碱基编码一种氨基酸；若 2 个碱基编码一种氨基酸的话，4 种碱基共有 42= 16 种，也不足以编码 20 种氨基酸；因此他认为 3 个碱基，编码一种氨基酸。伽莫夫用数学的排列组合的 方法在理论上作出推测的，后来的实验证实这一推测是完全正

3、确的。接下来，人们不禁又要问在三联体中的每个碱基作为信息只读一次还是重复阅读呢？以重叠和非重叠方式阅读 DNA 序列会有什么不同呢？呈现教材P74 图片。思考与讨论1、学生回答：如密码子是非重叠的可能影响1 个氨基酸，如是重叠的，可能影响 3 个氨基酸。2、学生回答：插入 1 个 A，非重叠将会影响后面所有的氨基酸。插入2个碱基，非重叠则影响后面所有的氨基酸。插入 3 个碱基，非重叠将会在原氨基酸序列中多一个氨基酸；插入 1 个 A，重叠将会影响 3 个氨基酸，多肽比原来正常多肽多1 个氨基酸。插入 2 个碱基，重叠则影响 4 个氨基酸。多肽比原来正常多肽多 2 个氨基酸。插入 3 个碱基，

4、重叠则影响 5 个氨基酸，多肽比原来正常多肽多3 个氨基酸。遗传密码真的是以 3 个碱基为一组吗？阅读方式究竟是重叠的还是非重叠的？必须拿 出实验证据。二、克里克的实验证据学生阅读教材 P74 相关内容，结合有关句子中插入英语字母对语句产生的变化来理解，进行类比分析。克里克对遗传密码提出了4 个特点：3 个碱基一组，编码一个氨基酸。密码是不重叠的。 碱基的顺序是从固定起点解读的。 密码是简并的， 即某个特定的氨基 酸可以由几个碱基三联体来编码。三、遗传密码对应规则的发现如何找出 64 种密码子到底对应哪种氨基酸呢？呈现教材 P75 蛋白质体外合成的实验示意图，结合下列问题讲解：1、尼伦伯格和马

5、太的实验巧妙之处是什么？2、 为什么要除去细胞提取液中的DNA 和 RNA ？3、 如果你是尼伦伯格或马太，你准备如何设计对照组的实验，确保你的重大发现得到 同行的认可？4、 你能想到其他的密码如何破译吗？在以后的六七年里， 科学家沿着蛋白质体外合成的思路， 不断地改进实验方法， 破译了 全部的密码子，并编制出了密码子表。(三)总结教材中安排了蛋白质体外合成的实验示意图， 意在帮助学生理解这个实验的设计思路。 作为示意图，它只画出了 4 种氨基酸。实际实验中，测试的是组成蛋白质的 20 种氨基酸。 在这 20 种氨基酸中，只有加入了苯丙氨酸的试管才出现多聚苯丙氨酸的肽链。教材中的旁 栏思考题意

6、在让学生学会科学实验中对照组的设置。 只有对照设置正确， 实验结果才无懈可 击。在这个实验中，加入的多聚尿嘧啶核苷酸实际上起到了mRNA 勺作用，再结合克里克得出的 3 个碱基决定 1 个氨基酸的实验结论，苯丙氨酸对应的密码子就应是UUU 同理，如果分别加入多聚腺嘌呤核苷酸 (polyA) 、多聚胞嘧啶核苷酸 (polyC) 、多聚鸟嘌呤核苷酸 (polyG) ，在蛋白质体外合成系统中分别出现了多聚赖氨酸、多聚脯氨酸和多聚甘氨酸，则 可推出与赖氨酸对应的密码子应是AAA 与脯氨酸对应的密码子应是 CCC 与甘氨酸对应的密码子应是 GGG。板书设计第 3 节遗传密码的破译（选学）广1944 年薛

7、定谔提出了遗传密码的设想1954 年伽莫夫用数学的方法，推断3 个碱基编码一个氨基酸遗传密码的破译j 1957 年否定了遗传密码重叠阅读的可能性1961 年克里克实验证明了遗传密码中3 个碱基编码一个氨基酸k1961 年尼伦伯格和马太破译了第一个遗传密码1965 年破译了全部的密码2019-2020 年高中生物遗传密码的破译（选学）教案 5 新人教版必修 2一、 教学目标1.说出遗传密码的阅读方式。2说出遗传密码的破译过程。二、 教学重点和难点1. 教学重点遗传密码的破译过程。2. 教学难点尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。三、 教学策略本节内容属于选学， 可用 1 课时，由教师根据实际

8、情况灵活安排。本节的主要内容是遗传密码的破译过程，是对本章第 1 节的重要补充。学生在第 1 节中已经学习了遗传密码， 但并不 了解遗传密码是如何破译的， 本节引导学生认识遗传密码的破译过程，使学生通过这一研究过程学习其中蕴含的科学研究方法。1. 采用类比的学习方法，使复杂的问题更容易理解。遗传密码对于学生而言是比较深奥的，教师可以从教材 问题探讨”栏目提供的 莫尔斯密码入手，切入本节内容。克里克的实验”实际上是相当复杂的，对于其实验结果的分析，教学中可以采用与英文句子类比的方法来帮助学生分析理解，使复杂的问题更容易为学生接受。2. 以分析尼伦伯格和马太实验”的设计思路为突破口，初步理解遗传密

9、码的破译方法。对尼伦伯格和马太实验的理解是本节教学难点。尼伦伯格和马太设计实验的思路与克里克的完全不同。他们的思路跳出了生物体的限制，通过生物化学手段， 他们成功地建立了体外蛋白质合成系统，发现了一个特定的遗传密码所对应的特定的氨基酸，可谓 山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。教材中安排了蛋白质体外合成的实验示意图，意在帮助学生理解这个实验的设计思路。作为示意图，它只画出了 4 种氨基酸。实际实验中，测试的是组成蛋白质的20 种氨基酸。在这20 种氨基酸中，只有加入了苯丙氨酸的试管才出现多聚苯丙氨酸的肽链。教材中的旁栏思 考题意在让学生学会科学实验中对照组的设置。只有对照设置正确，实验结果才无懈

10、可击。在这个实验中，加入的多聚尿嘧啶核苷酸实际上起到了mRNA 的作用，再结合克里克得出的 3 个碱基决定 1 个氨基酸的实验结论，苯丙氨酸对应的密码子就应是UUU。同理，如果分别加入多聚腺嘌呤核苷酸 （polyA） 、多聚胞嘧啶核苷酸 （polyC） 、多聚鸟嘌呤核苷酸 （polyG） ，在蛋白质体外合成系统中分别出现了多聚赖氨酸、 多聚脯氨酸和多聚甘氨酸， 则可推出与赖 氨酸对应的密码子应是 AAA，与脯氨酸对应的密码子应是CCC，与甘氨酸对应的密码子应是 GGG。对学有余力的学生，教师还可以作进一步的引导：以上介绍的是单核苷酸重复序 列（polyU、polyA、polyC、polyG）作模板（mRNA）得到的结果，如果以多核苷酸的重复序列 作模板，其结果又是怎样呢？例如， 以 CUCUCUCUpolyCU）作模板，会得到什么结果呢？具体分析参见 “参考资料 ”部分。四、答案和提示（一）问题探讨1. 翻译成英文是： Where are genes located（ 二 ）思考与讨论1当图中 DNA 的第三个碱基（T）发生改变时，如果密码是非重叠的，将影响1 个氨基酸；如果密码是重叠的，将影响 3 个氨基酸。2提示：先写出改变后的碱基序列，再按照非重叠阅读的方式和重叠阅读的方式分别写出其 对应的氨基酸序列，分别与原序列编码