《从基因到蛋白质》设计

《从基因到蛋白质》教学设计教学目标1．说明基因与遗传信息的关系，以及遗传信息传递和表达的方式。2．了解基因对蛋白质合成的控制作用。了解基因与染色体、基因与性状的关系。了解基因与DNA、与遗传信息的关系。3．通过DNA和RNA的对照掌握类比方法。通过介绍遗传密码的破译过程培养学生的分析问题的能力。4．通过RNA的碱基决定氨基酸的学习，掌握先逻辑推理再经实验验证的方法。5．物质、能量、信息是把握自然世界最基本的三个概念，通过遗传信息的传递与表达的学习，建立信息意识，学会从信息角度认识事物的方法。6．通过学习基因概念的学习培养抽象思维能力。7．通过基因控制蛋白质的合成培养学生的分析综合能力。8．利用我国研究遗传基因所取得的成就进行爱国主义教育。9．介绍遗传工程，进行科学价值观的教育。教学重点基因控制蛋白质的转录、翻译过程。教学难点1.基因的碱基排列顺序代表着遗传信息。2．RNA的碱基排列顺序代表着遗传密码。教具准备按照“转录过程”“蛋白质合成示意图”所做的课件；“20种氨基酸的遗传密码子表”“人类基因组测序示意图”。课时安排3个课时。教学过程第一课时从基因到蛋白质eq\o(\s\up12(),\s\do4(导入新课))师:从分子的角度看为什么子女的性状像父母？生：因为父母把自己的DNA分子复制了一份，通过精子和卵细胞，传给了子女。师:DNA分子怎样控制性状？生：……师:在沃森和克里克提出DNA双螺旋结构模型后，人们才真正认识了基因的本质，生物的性状是由基因控制的，基因是DNA分子上有遗传效应的片段。基因的遗传表达是通过基因控制蛋白质的合成在细胞质中进行的。那么，基因与DNA有什么关系呢？基因与蛋白质又有什么关系呢？eq\o(\s\up12(),\s\do4(推进新课))课件展示：果蝇某一染色体上的几个基因。师:这样一条染色体上有几个DNA？DNA片段都能控制生物的性状吗？它们是特定的片段吗？每个片段中有多少个脱氧核苷酸分子？学生活动：学生小组讨论，代表回答。生甲:果蝇的一条染色体上有一个DNA分子。生乙:从图中信息可知，有些基因的片段可以控制具体的性状，有的则不可以。生丙:这些DNA片段是特定的，而不是任意的。生丁:每个片段中含有成百上千个脱氧核苷酸分子。师:从以上事实可以看出基因是有遗传效应的DNA片段。课件展示：(1)豌豆高茎基因控制高的性状，使豌豆长到大约2m高；豌豆矮茎基因控制矮的性状，使豌豆长到约30cm。(2)紫茉莉红花的基因控制红花性状，开红花。(3)豌豆白花的基因控制白花性状，开白花。(4)狗的直毛由直毛基因控制。(5)人的黑发由黑发基因控制。师:以上信息可以说明什么？生:可以说明基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位。课件展示：控制某种性状的基因有特定的DNA片段，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上去，从而获得某种性状的表达。比如：把牛的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的DNA上，大肠杆菌可生产胰岛素——基因工程。学生活动：阅读文本思考问题，以上事实可以说明什么？生:基因是控制性状的遗传物质的结构单位。课件展示：染色体上的基因师:基因在染色体上是如何排列的？生:基因在染色体上呈线性排列。师:在染色体上呈线性排列。这就像音乐曲谱，一个曲谱分成许多小节，各个小节内排列着数目不等的音符，经演唱表达不同的音调。师:那么，构成DNA的基本单位是什么？生:脱氧核苷酸。师:有几种脱氧核苷酸？生:4种：腺嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸。师:基因的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息，例如：红花基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，这样特定的排列顺序就代表红花的遗传信息。上一代传给下一代的是遗传信息而不是红花的本身，在下一代就可以将红花遗传信息表达为红花。不同的基因，四种脱氧核苷酸的排列顺序不同，但是每个基因都有特定的排列顺序。师:(1)基因在染色体上呈线性排列。(2)每条染色体含一个DNA分子，染色体复制后在细胞分裂的间期、前期、中期，每条染色体包含两条姐妹染色单体，此时含有两个DNA分子。(3)每个DNA分子有很多个基因。(4)每个基因有成百上千个脱氧核苷酸。(5)基因不同是由于脱氧核苷酸排列顺序不同。师:(1)人体共有23对染色体，3.5万个基因，30亿个碱基对。1999年12月1日，由英、美、日等国216位科学家组成的人体基因组计划联合研究小组正式向全世界宣布，他们已完整地破译出人体第22对染色体的遗传密码，确定出该对染色体上所有蛋白质编码基因所含的3340万个碱基对的确切位置。这一发现被认为是继原子弹爆炸和人类登月之后科学的重大突破。2000年5月10日报道，由德国和日本等国科学家组成的国际科研小组近日宣布，他们已经基本完成了人体第21对染色体的基因测序工作。(2)我国承担人类基因组计划1%的任务，最新研究结果显示，人类基因总数将不超过8万个。我国科学家首次发现具有中国人特征的胸腺素原α基因。师:基因控制性状，实际上是通过控制蛋白质合成来实现的。那么，基因是怎么样控制蛋白质合成的呢？师:(1)生物的性状主要通过蛋白质来体现。比如：鱼的肌肉由鱼的肌肉蛋白质来体现；牛的肌肉由牛的肌肉蛋白质来体现；鸡的肌肉由鸡的肌肉蛋白质来体现。我们能吃出鱼肉、牛肉、鸡肉味道的不同，就是因为它们的蛋白质结构不同。因而体现了各自不同的性状。(2)基因控制性状就是通过控制蛋白质合成来实现的。基因可比喻为导演，蛋白质可比喻为演员。基因主要存在于细胞核的染色体上(细胞核基因)。(3)合成蛋白质是在细胞质里进行的。师:遗传信息怎样由细胞核到细胞质呢？学生活动：小组讨论，思考问题。师:这需要通过另一种核酸——RNA(核糖核酸)。课件展示：证明RNA与蛋白质关系的两个实验文本一：1955年有人曾用洋葱根尖和变形虫进行实验，如果加入RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质合成就停止，而如果再加进了从酵母中提取出来的RNA，则又可重新合成一定数量的蛋白质。文本二：1955年拉斯特(LasterGold)等人用变形虫的换核实验。实验过程如下：A组变形虫用同位素标记的尿嘧啶核苷培养液来培养，发现标记的RNA分子首先在细胞核中合成；B组变形虫培养在未标记的尿嘧啶核苷培养液中，变形虫的细胞核和细胞质中均未发现有标记的RNA。在适当的时候，用这两组变形虫进行核移植实验。将A组变形虫的细胞核移植到B组变形虫的细胞质中，将B组变形虫的细胞核移植到A组变形虫的细胞质中，分别进行培养观察。发现大部分标记的RNA相继从细胞核中移入细胞质中。这样看来，把DNA中遗传信息从细胞核中转移到细胞质中控制蛋白质合成的物质，很可能就是RNA。师:这两个实验给我们什么启示？课件展示：比较项目DNARNA全称分布基本组成单位碱基嘌呤嘧啶五碳糖无机酸空间结构学生活动：学生小组讨论，代表回答。生甲:实验结果表明蛋白质合成显然跟RNA有关。生乙:证明RNA是在细胞核中合成的，然后再从细胞核中转移到细胞质中。课件展示：多媒体显示DNA和RNA的区别，让学生比较不同之处。学生活动：自主完成上述表格。师:DNA分子是双链结构，DNA的两条链都可以作模板形成RNA吗？课件展示：(1)Marmur和Duty利用DNARNA杂合技术、采用侵染枯草杆菌的噬菌体SP8为材料进行实验。噬菌体SP8的DNA分子由两条碱基组成很不平均的链构成，其中一条链富含嘌呤，另一条互补链则富含嘧啶。因为嘌呤比嘧啶重，因此富含嘌呤的“重”链与富含嘧啶的“轻”链在加热变性后可用密度梯度离心分开。(2)实验者在SP8侵染后，从枯草杆菌中分离出RNA，分别与DNA的重链和轻链混合并缓慢冷却。他们发现SP8侵染后形成的RNA只跟重链形成DNARNA的杂合分子。学生活动：学生阅读文本，进行思考。生从实验过程可以看出，RNA是枯草杆菌DNA中的一条链转录产生的。课件展示：转录时间场所模板条件过程过程的特点产物产物去向学生活动：自主完成上述表格。eq\o(\s\up12(),\s\do4(课堂小结))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的过程称为转录。在转录过程中，由于在RNA的碱基组成中含U而不含T，因此。以DNA为模板合成RNA时，以U代替T与A配对。转录产生3种RNA：信使RNA、核糖体RNA、转运RNA。通过