dna指导蛋白质的合成节选

dna指导蛋白质的合成节选

1教学内容适应了生物的变化和基因的基因“基因特定功能”是高中生物教材《遗传与进化》第四章第1节的第一节课。基因是生命活动的控制者,蛋白质是生命活动的主要承担者和体现者,基因的核苷酸序列中含有遗传信息,这些信息要通过合成蛋白质才能发挥作用。本节内容紧密联系生命活动的两大物质来探索遗传的发生机理,既承接了“DNA的复制”、“基因是有遗传效应的DNA片段”的教学内容,又为后面教学“生物的变异”和“基因工程”埋下了伏笔。其中转录、翻译微观抽象,是重点和难点,教师在教学中可选择性地使用教材,以转录、翻译概念的形成作为主线,通过角色模拟、电码破译小游戏、构建模型、多媒体辅助等多种教学手段,充分发挥学生的主体作用,化微观抽象为宏观形象,以达到较好的教学效果。2教育的目2.1知识目标简述DNA和RNA在结构和化学组成上的区别;概述遗传信息的转录、翻译过程;说明碱基与氨基酸之间的对应关系。2.2绩效目标2.3情感坚持和价值观通过角色模拟获得成功体验,建立学习的自信心和自尊心,认同与人合作在科学研究中的重要性。3教育过程3.1指导蛋白质合成图片展示正常人和白化病人,引入本节课题。DNA主要存在于细胞核,而蛋白质的合成主要在细胞质,让学生猜想DNA上的基因是直接还是间接指导蛋白质合成的。3.2安氏原螯虾细胞的结构和功能在沃森和克里克发表关于DNA双螺旋结构的研究成果后,引起了一场关于DNA功能的研究,并且大家也普遍认为DNA控制蛋白质的合成。“有一天,沃森和克里克收到了物理学家加莫夫的一封信。加莫夫在信中表达了对沃森和克里克工作的欣赏,同时也表示对DNA如何控制蛋白质的合成非常感兴趣,还提出了自己的设想。他认为:DNA结构本身就是蛋白质合成的直接模板。沃森和克里克一考察这个模型,就看出了其中的错误。”你能从细胞的结构和功能的角度分析错在哪里吗?阅读资料:资料11955年拉斯特(LasterGold)等人做了变形虫放射性标记核移植实验。A组变形虫用放射性同位素标记的尿嘧啶核苷培养液培养,发现标记的RNA分子首先在细胞核中产生;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;将A组的核移植到B组去核变形虫的细胞质中,发现放射性物质在细胞质中出现(图1)。资料2有人在1955年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,如果再加入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。组织学生综合分析资料1和2,得出遗传信息的传递途径即DNA→RNA→蛋白质。进一步设问:为什么RNA能作为遗传信息传递的媒介(信使)?引导学生分析出DNA与RNA的区别:RNA是由基本单位———核糖核苷酸连接而成,和DNA一样能储存遗传信息;RNA一般为单链,比DNA短,能通过核孔,从细胞核转移到细胞质中;RNA与DNA的关系中,也遵循“碱基互补配对原则”。3.3抓实碱基、抓酶、抓蛋白在教学“转录”知识过程中,大多是由教师依据学生的最近发展区理论,采用讲授法由复习复制知识引入对转录知识的教学,然后引导学生寻找转录与DNA复制的相似点与不同之处。尝试应用角色模拟这一教学策略,也收到了较好的教学效果。走道两侧12个学生分为两组,代表DNA片段的两条链,考虑学生人数与整体布局,每个学生一手拿3个碱基,另一手握拳代表磷酸,躯体代表脱氧核糖,即每个学生代表3个核苷酸;第1组编码链上的脱氧核苷酸(以碱基代表)为ATG、CAC、TGG、CGT、TGC、TAA,第2组非编码链(模板链)上的脱氧核苷酸(以碱基代表)为TAC、GTG、ACC、GCA、ACG、ATT,第3组学生代表核糖核苷酸(以碱基代表)为AUG、CAC、UGG、CGU、UGC、UAA;第1、2组左右学生手拉手代表分子间的作用力(氢键),教师行走在走道间代表相应的酶;红绸带代表mRNA;第1、2组学生及走道区域代表细胞核,区域外代表细胞质。教师行走在走道间,此过程中第1、2组左右学生逐一松手,学生明白这是解旋过程,教师代表解旋酶。与此同时,第3组学生按照碱基互补配对原则,找到相应位置在教师行走过程中与第2组学生手拉手,且教师与前排第一个学生拉直准备好的红绸带,学生明白这是合成mRNA的过程即转录,教师由解旋酶又变成了RNA聚合酶。第3组学生用回形针将举起的核糖核苷酸系在红绸带上(图2)。3.4编码氨基酸的种类转录形成的mRNA是如何将其碱基序列转变成蛋白质中的氨基酸序列的?教师可为学生提供一个破译电码的小游戏,引导学生发现需要转化代码,进而引申到遗传密码的破译上来(图3)。常见的氨基酸有20种,但mRNA只有4种碱基,如何用4种碱基组成的代码来表示所有氨基酸构成的蛋白质呢?如果一个核苷酸编码一种氨基酸,那么已有的核苷酸只能编码4种氨基酸。编码一种氨基酸到底需要多少核苷酸呢?技能实验:观察图示保险箱,由字母表示的碱基取代了表盘上的数字,把数据表抄在练习本上,根据数据表中的公式,计算打开每个保险箱的可能字母组合。4代表每个表盘,上标表示有多少个表盘。理性思维:(1)运用模型:保险箱1可能的密码有哪几种?可能的密码组合的总数大于常见氨基酸的总数了吗?(2)分析:一次只用一个碱基(A、T、C和G)能代表20种不同的氨基酸吗?(3)数学分析:保险箱2可能的密码有哪几种?可能的密码组合的总数大于常见氨基酸的总数了吗?(4)分析:一次只用两个碱基能代表20种不同的氨基酸吗?(5)分析:一次只用三个碱基能代表20种不同的氨基酸吗?(6)得出结论:这个比喻能否证明一个氨基酸的确由三个核苷酸编码?为什么?3.5氨基酸多肽的形成mR-NA上的核酸信息又是如何转化成蛋白质的呢?教师用磁块将红绸带(mRNA)吸附在黑板上,引导学生查询密码子表,找到对应的氨基酸,然后以密码子的角色发布指令,让手拿反密码子的学生(扮演tRNA的角色)携带对应氨基酸,将其吸附在黑板上,在移动气球(核糖体)的作用下,缩合在一起形成蛋白质(多肽)。由此,蕴藏在mRNA碱基序列中的信息转化成了蛋白质中氨基酸序列,翻译概念自然形成。3.6多媒体动画制作在完成翻译学习后,教师播放基因指导蛋白质合成的多媒体动画,引导学生自主构建遗传信息的传递、表达流程,最后以表格形式归纳比较复制、转录和翻译。3.7让学生思考生活呈现科幻片《侏罗纪公园》中的一个场景图片,让学生思考:“恐龙真的能复活吗?”这样不仅让学生学会对知识的应用与拓展,同时也为后面学习“生物的变异与基因工程”埋下了伏笔。4学生学的问题教学是教与学的双向活动,学生是学习和发展的主体,其有效性最终必将落实在他们的成长过程中。实际上,教师在设计这节课的教学时也是在尝试“不仅要关注教什么,怎样教,更要注重学生为什么学,学什么,怎样学。”但在课堂设施中也遇到了一些问题,例如利用角色模拟突破翻译这一难点时,耗费时间过长,学生显得较茫然,不知道在“学什