生物教案：第四章第节基因指导蛋白质的合成第课时

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第4章基因的表达eq\o(\s\up7（),\s\do5(单元规划）)单元结构课标要求及教学建议内容标准学习要求教学建议1.遗传信息的转录和翻译1.理解转录和翻译的相关内容用课件形象地表达基因表达的内容，并以习题巩固2。能运用相关知识进行计算和推论2。基因与性状的关系1。理解DNA、基因、蛋白质和性状之间的关系用生活中的实例来解释这部分的内容2。运用相关内容解释基因与性状的关系第1节基因指导蛋白质的合成教学设计(一）作者：周丽琴，江苏省镇江中学教师，本文获江苏省新课程教学创新设计大赛一等奖。教材分析在人教版生物教材必修2《遗传与进化》第4章第1节“基因指导蛋白质的合成”中，转录和翻译过程抽象复杂——学生难理解，较多物质和细胞结构参与——学生易混乱，涉及必修1和必修2中多个章节内容——学生已遗忘,而本节的突破对本模块学习起着承前启后的作用，没有本节内容的揭示,很多的现象无法解释，很多的研究无法进行，很多的生物技术无法操作……基于以上考虑，把本节分为2课时，遗传信息的翻译为第2课时.确定本节课的教学目标是：（1）运用数学方法分析推测碱基与氨基酸的对应关系。(2)使用多种方式概述遗传信息的翻译.（3）不同智能倾向的学生得到成功的体验，建立学习的自信心和自尊心。（4)认同与人合作在科学研究中的重要性.确定本节课的重难点是：如何突破将翻译的抽象复杂转化为直观形象？又如何突破将翻译的静止插图转化为动态图形?我们用了flash动画、剪纸模型、打比方的方式，学生不仅看到了，做到了，也想到了，学生有了更多的机会学习.教学准备1．制作PowerPoint演示文稿和翻译过程的flash2．准备翻译的剪纸模型共15套(1套/4人）教学过程学生活动一：运用数学方法分析推测碱基与氨基酸的对应关系【教师导入】flash演示转录过程,那么转录的mRNA进入细胞质以后又是如何合成蛋白质的呢？这节课我们就一起来学习翻译(板书）。首先，了解翻译概念：【学生阅读】教材翻译的概念。【教师提问】mRNA是如何翻译成蛋白质的?mRNA的碱基与氨基酸的对应关系是怎样的？【学生讨论】至少要多少个碱基的不同排列顺序才能够决定20种不同的氨基酸？【学生推测】可能是3个碱基决定1个氨基酸。【教师讲解】1961年英国的克里克和同事用实验证明一个氨基酸是由mRNA的3个相邻碱基即密码子决定的，1967年科学家已将20个氨基酸的密码子全部破译.【教师提问】这段mRNA包含了几个密码子？对应的氨基酸是什么？【学生查表】回答.【教师启发】查表过程中你们发现密码子有什么特点？【学生讨论】回答。【教师指导】补充、归纳。1．1个密码子决定1种氨基酸；1种氨基酸可能有1个或多个密码子.2．有3个终止密码,2个起始密码，在64个遗传密码中,能决定氨基酸的只有61个。3．通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。【教师提问】mRNA进入细胞质后，与核糖体结合起来,形成合成蛋白质的“生产线”。有了“生产线"，还要有“搬运工”，是谁将氨基酸搬到这条“生产线"上的呢？【学生回答】tRNA.【教师出示】图片介绍认识tRNA的反密码子，并查出tRNA携带的氨基酸。【学生查表】查出反密码子对应的密码子对应的氨基酸的种类。学生活动二:使用翻译的剪纸模型动手模拟翻译过程【教师引导】现在我们来看翻译的过程(板书）,flash演示翻译过程.【教师讲解】我们人为地将这个过程分为4个步骤：第一步mRNA与核糖体结合后，携带甲硫氨酸的tRNA首先与mRNA的AUG互补配对，进入位点1；第二步携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2；第三步甲硫氨酸与组氨酸形成肽键，并脱离占据位点1的tRNA而转移到占据位点2的tRNA上；第四步核糖体沿mRNA移动，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,直到核糖体读取到mRNA的终止密码。【学生活动】以小组为单位用翻译的剪纸模型动手模拟翻译过程。【教师指导】注意学生操作中的几个问题：氨基酸如何进入核糖体、肽链如何形成、核糖体移动方向、tRNA重复使用、终止密码不对应氨基酸等，在实物投影仪上展示学生的成果.(鼓掌表扬)学生活动三：使用贴近生活经验的打比方,体验翻译过程的和谐美【教师出示】为了使大家能更好地理解翻译过程，下面我们打个比方。如果我们把tRNA比作大人那么大人(__①__）有2个特异端，即左手和右手，左手拿电影票(__②__)，右手领着自己的孩子(__③__），来到电影院（__④__)，找到座位号（__⑤__）,将自己的小孩安排下，离开电影院。这样,这许多小孩（__⑥__)就通过大人（__⑦__）领着（__⑧__)，按照电影院座位号(__⑨__），排成了一定顺序的(__⑩__）。【学生讨论】回答：①tRNA、②反密码子、③氨基酸、④核糖体、⑤遗传密码、⑥氨基酸、⑦tRNA、⑧携带、⑨mRNA上的遗传密码、⑩多肽.【教师归纳】翻译的条件(板书）.【教师指导】实际上翻译是一个快速的过程，指导学生阅读教材相应部分。学生活动四：使用表格、概念图、图解建构知识框架【教师出示】提供表格比较转录和翻译：场所模板原料产物遗传信息传递方向转录翻译【学生抢答】以4大组为单位。【教师提问】在转录和翻译过程中蛋白质中氨基酸数目与mRNA、DNA中碱基数目的关系.【学生思考】有的回答6∶3∶1，也有的回答3∶3∶1。【教师演示】用幻灯片演示6∶3∶1的关系。蛋白质中氨基酸数目与mRNA、DNA中碱基数目的关系【学生练习】1．右图示属于基因控制蛋白质合成过程的翻译步骤,该步骤发生在细胞的细胞质中的核糖体上。2．图中B是mRNA,E是tRNA,D是核糖体.3．这段mRNA中包含了4个密码子。4．已知tRNA一端的三个碱基是UAC，它所运载的氨基酸是(D)A．组氨酸(CAU)B．甲硫氨酸(AUG)C．酪氨酸（UAC）D．缬氨酸(AUG)5．一个DNA分子含有碱基60个，那么经这一阶段后合成的一条多肽链中氨基酸有10个，最多含有肽键9个.【教师总结】基因的表达过程是在细胞中完成的.肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，经过一系列步骤,被运送到各自的岗位,盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，开始承担细胞生命活动的各项职责.教学反思在基础教育课程改革中，如何真正落实新课标“面向全体学生”的课程理念?本节课中运用数学方法推测、使用模型模拟、贴近生活经验的打比方、小组讨论、抢答问题等方法,调动不同智能倾向学生的学习积极性，给更多学生提供展示自我、表现自我、认可自我的机会，课堂气氛既活跃又严谨，目标达成率高，课后学生愿意与老师交谈,教师的成就感也明显提高。教学设计（二)教材分析本节课的内容从电影《侏罗纪公园》引入，引起学生的兴趣，进而来思考基因是怎样把性状表达出来的.在学习转录和翻译时，都要大量的展示一些直观的图片和动画，帮助学生进行理解和记忆。关于碱基和氨基酸之间的数量关系，要充分利用学生资源,相互带动学习，互帮互助，通过非常直观的举例来理解它们之间的数量关系。本课内容在教学的时候，还要注意把握主干知识与侧枝内容的教学要求。在处理主干知识与侧枝内容的关系时，一定要合理安排时间，明确不同的内容有不同的教学要求.三维目标1．概述遗传信息的转录和翻译.2．理解密码子的概念。3．能够熟练地查阅密码子表.4．能够运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。5．体验基因表达过程的和谐美,基因表达原理的逻辑美、简约美。内容提要教学重点和难点1．遗传信息转录和翻译的过程。2．遗传信息的翻译过程。课时安排2课时。第1课时：遗传信息的转录；第2课时：遗传信息的翻译.第1课时课前准备1．《侏罗纪公园》剧照。2．核糖核苷酸示意图。3．DNA与RNA的比较表格。4．转录过程的动画以及示意图。eq\o(\s\up7（），\s\do5（教学过程））导入新课1．情境导入（展示《侏罗纪公园》电影的片段或者图片）这是我们非常熟悉的一部电影的片段和一些剧照，说的是一位博士在进行恐龙研究过程中发现一只吸了恐龙血、藏在树脂化石中的蚊子。他从恐龙血中提出DNA，复制出恐龙，并建成一个恐龙“侏罗纪公园"的故事。那么，在现实生活中，我们能不能像电影《侏罗纪公园》中描述的那样,利用恐龙的DNA,使恐龙复活呢？如果能利用恐龙的DNA使恐龙复活，你认为主要要解决什么问题？我们已经知道，生物的性状是由蛋白质来体现的，而性状是由基因来进行控制的，今天，我们就来研究关于基因是怎样指导蛋白质合成的。2．复习导入通过我们前面知识的学习，我们了解到基因是有遗传效应DNA片段,在染色体上呈线性排列，并能控制生物的性状。那么，基因到底是怎样发挥它的作用的呢？这一直是一个研究的重点.当人们逐渐认识到性状的形成离不开蛋白质的作用时，人们开始去试着了解基因通过指导蛋白质的合成来控制性状，并把这样的过程叫做基因的表达。推进新课学习目标一：遗传信息的转录1．关于RNA[方法引导]思考:(1)DNA主要存在于哪里?（2）蛋白质是在哪里合成的？学生思考回答。点拨:（1)DNA主要存在于细胞核。(2）蛋白质是在细胞质的核糖体上合成的。再思考:既然DNA主要存在于细胞核,而蛋白质是在细胞质的核糖体上形成的,两者之间是如何联系起来的呢?学生讨论、回答。点拨:由一种非常特殊的RNA来进行联系的，相当于DNA和蛋白质之间的信使.细胞核中的DNA是如何来指导细胞质中核糖体上蛋白质的合成，科学家推测,在DNA和蛋白质之间，还有一种中间物质充当信使，后来发现细胞中的确有这样的物质，它就是RNA.(1)RNA的名称核糖核酸，是除DNA外的另一种核酸。（2）RNA的基本单位RNA的分子结构与DNA很相似，它的基本单位是核糖核苷酸，核糖核苷酸也含有4种碱基，可以储存遗传信息。每一个核糖核苷酸都是由一分子的磷酸、一分子的核糖和一分子的含氮碱基组成的。核糖核苷酸(3）DNA与RNA的比较思考:DNA与RNA之间有哪些不同点？学生完成表格：DNARNA基本单位五碳糖脱氧核糖核糖含氮碱基A、G、C、TA、G、C、U结构双链结构一般为单链结构主要存在部位细胞核细胞质[教师精讲]RNA的五碳糖是比DNA的五碳糖多一个氧的核糖，而且RNA的含氮碱基中没有DNA的胸腺嘧啶，而是由尿嘧啶来代替,所以，在碱基互补配对时，腺嘌呤和尿嘧啶进行碱基互补配对.由于RNA的结构一般都是单链的，所以，要比DNA短，可以顺利地通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。(4）RNA的种类我们一般接触到的RNA有三种类型：作为DNA信使的信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）、核糖体RNA(rRNA)。结构如下图。三种RNA示意图2．遗传信息的转录[合作探究]mRNA是DNA的信使,那么，DNA在细胞核里，是通过怎样的过程把遗传信息传递给mRNA的呢？请同学们看大屏幕上的动画过程，再结合书本上的知识点，来讨论、总结这个过程，完成下列知识点的概括。转录示意图（多媒体展示转录的过程）学生阅读书本，讨论转录的过程.总结整理：转录的定义：在细胞核中以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则，合成mRNA的过程。转录的场所:细胞核。转录时的碱基配对：G-C、C—G、T—A、A—U。转录的结果:形成一个mRNA分子。遗传信息流动：DNA→mRNA。[教师精讲］当细胞开始合成某种蛋白质时,编码这个蛋白质的一段DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露，游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时，两者以氢键结合.新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。转录完成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双链恢复双螺旋结构。［知识拓展］转录是蛋白质生物合成的第一步，也是tRNA和rRNA的合成步骤。转录是以DNA中的一条单链为模板，核糖核苷酸为原料,在DNA依赖的RNA聚合酶催化下合成RNA链的过程。与DNA的复制相比,有很多相同或相似之处,亦有其自己的特点。转录中,一个基因会被读取，被复制为mRNA,以特定的DNA片段作为模板，以RNA合成酶作为催化剂合成前体mRNA。在体内，转录是基因表达的第一阶段，并且是基因调节的主要阶段.转录可产生DNA复制的引物。在反转录病毒感染中也起到重要作用。转录仅以DNA的一条链作模板。DNA上的转录区域称为转录单位.RNA聚合酶合成RNA时不需引物，但无校正功能。思考：试比较DNA复制和转录有何异同之处?学生讨论总结。点拨：[巩固提高]1．烟草、烟草花叶病毒、猪、噬菌体中，所含的核苷酸种类和碱基种类各有多少？答案：所含的核苷酸种类分别是8、4、8、4种，所含的碱基种类分别是5、4、5、4种。详解：烟草和猪是具有细胞结构的真核生物，因此同时具有DNA和RNA，所以有核糖核苷酸4种和脱氧核糖核苷酸4种,一共8种,碱基一共有A、G、C、T、U5种；而烟草花叶病毒和噬菌体分别是RNA病毒和DNA病毒，分别具有4种核糖核苷酸和4种脱氧核糖核苷酸,碱基分别有A、G、C、U和A、G、C、T4种。2．由A、T、C构成的核苷酸有几种？答案：5种。详解：A和C是DNA和RNA都具有的碱基，所以各有2种，一共4种，而T只有DNA具有，所以只有1种，因此，一共5种。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，利用4