内蒙古开鲁县高中生物 第四章 基因的表达 4.1 基因指导蛋白质的合成教学实录1 新人教版必修2

内蒙古开鲁县高中生物第四章基因的表达4.1基因指导蛋白质的合成教学实录1新人教版必修2学校授课教师课时授课班级授课地点教具设计意图本节课以“基因指导蛋白质的合成”为主题，旨在让学生理解基因表达的过程，掌握转录和翻译的基本原理，培养学生运用生物学知识分析实际问题的能力。通过结合新人教版必修2教材内容，设计一系列与实际生活紧密相关的教学活动，提高学生的学习兴趣和参与度。核心素养目标分析培养学生生物学科学思维，通过探究基因表达的过程，理解分子生物学的基本原理，提升学生运用科学方法解决问题的能力。同时，增强学生的社会责任感，认识到生物技术在现代生活中的应用，激发学生对科学研究的兴趣和探索精神。教学难点与重点1.教学重点，

①理解基因表达的概念，包括转录和翻译的过程；

②掌握mRNA、tRNA和rRNA在蛋白质合成中的作用；

③分析基因表达过程中DNA、RNA和蛋白质之间的关系。

2.教学难点，

①理解基因表达过程中分子层面的复杂反应机制；

②将抽象的生物学概念与具体实例相结合，如转录因子、启动子等的作用；

③掌握遗传密码表，理解遗传密码的简并性和通用性。教学方法与策略1.采用讲授法结合讨论法，引导学生逐步理解基因表达的概念和过程。

2.设计实验模拟活动，让学生通过动手操作，直观感受转录和翻译的过程。

3.利用多媒体教学，展示基因表达过程中的分子结构图和遗传密码表，增强学生的视觉理解。

4.组织小组合作，通过案例研究，分析基因表达在疾病治疗中的应用，提升学生的综合运用能力。教学过程一、导入新课

（老师）同学们，我们之前学习了遗传信息的传递，了解了DNA作为遗传物质的性质。今天，我们将继续深入探讨生命的奥秘，探究基因是如何指导蛋白质的合成的。请大家回顾一下，我们之前学过的DNA的基本结构和功能。

（学生）DNA是遗传信息的载体，具有双螺旋结构，由碱基对组成，通过复制传递遗传信息。

（老师）很好，那么今天我们要探讨的是，DNA中的遗传信息是如何转化为具体的生物体特征的？这就涉及到基因的表达。那么，什么是基因表达呢？接下来，我们将通过一系列的教学活动来探究这个问题。

二、新课讲授

1.基因表达的概念

（老师）同学们，基因表达是指DNA上的遗传信息被转录和翻译成蛋白质的过程。这个过程包括两个主要步骤：转录和翻译。

（学生）转录是将DNA上的遗传信息转录成mRNA的过程，翻译是将mRNA上的遗传信息翻译成蛋白质的过程。

（老师）非常好，接下来，我们将分别探讨这两个步骤。

2.转录

（老师）转录是在细胞核中进行的，以DNA为模板，合成mRNA的过程。请大家跟我一起回顾DNA的结构，看看转录是如何进行的。

（学生）DNA由两条互补的链组成，碱基通过氢键连接，形成双螺旋结构。在转录过程中，RNA聚合酶识别DNA上的启动子序列，开始合成mRNA。

（老师）很好，转录过程中，RNA聚合酶沿着DNA模板链移动，合成与模板链互补的mRNA链。在这个过程中，DNA上的碱基A对应RNA上的U，T对应A，C对应G，G对应C。

（学生）明白了，转录过程中，DNA上的碱基序列决定了mRNA上的序列。

3.翻译

（老师）接下来，我们来看看翻译过程。翻译是在细胞质中的核糖体上进行的，以mRNA为模板，合成蛋白质的过程。

（学生）翻译过程中，tRNA携带氨基酸到核糖体，与mRNA上的密码子配对，形成多肽链。

（老师）很好，翻译过程中，每个密码子对应一个氨基酸，由tRNA上的反密码子识别。这个过程称为密码子解读。

（学生）明白了，翻译过程中，mRNA上的密码子序列决定了蛋白质的氨基酸序列。

4.基因表达的调控

（老师）基因表达并非固定不变，它受到多种因素的调控。这些调控因素包括激素、DNA甲基化、RNA干扰等。

（学生）激素可以调节基因表达，如胰岛素可以促进葡萄糖的摄取和利用。DNA甲基化可以抑制基因表达，而RNA干扰可以通过降解mRNA来抑制基因表达。

（老师）很好，这些调控机制使得生物体能够适应环境变化，实现生长发育、繁殖等生命活动。

三、课堂活动

1.角色扮演

（老师）为了更好地理解基因表达的过程，我们来进行一个角色扮演活动。请同学们分成小组，分别扮演DNA、RNA聚合酶、tRNA、核糖体等角色，模拟转录和翻译过程。

（学生）我们小组扮演DNA，负责提供遗传信息；扮演RNA聚合酶，负责合成mRNA；扮演tRNA，负责携带氨基酸；扮演核糖体，负责合成蛋白质。

2.案例研究

（老师）接下来，我们来看一个案例，分析基因表达在疾病治疗中的应用。

（学生）案例：某基因突变导致某种蛋白质合成异常，进而引发疾病。通过基因编辑技术，修复突变基因，恢复蛋白质合成，达到治疗疾病的目的。

（老师）很好，这个案例展示了基因表达在疾病治疗中的重要作用。

四、课堂小结

（老师）今天我们学习了基因表达的概念、转录和翻译过程，以及基因表达的调控。希望大家通过这节课的学习，能够理解基因是如何指导蛋白质的合成的，以及基因表达在生命活动中的重要性。

（学生）我们明白了基因表达的过程，以及它在疾病治疗中的应用。

五、课后作业

1.回顾本节课所学内容，整理笔记。

2.查阅资料，了解基因编辑技术在疾病治疗中的应用。

3.思考：基因表达调控机制在生物进化中的作用。拓展与延伸1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料：

-《分子生物学》第一章《遗传信息的传递》中关于转录和翻译的详细机制。

-《现代生物技术》中关于基因编辑技术（如CRISPR-Cas9）在基因治疗中的应用案例。

-《生物化学》中关于蛋白质合成过程中的酶和辅酶作用的章节。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究：

-学生可以查阅有关DNA复制、转录和翻译的实验研究论文，了解最新的科研进展。

-探究基因表达调控的分子机制，如转录因子、表观遗传学等。

-分析不同生物种类的基因表达差异，探讨进化生物学中的基因表达适应性。

-设计实验模拟转录和翻译过程，加深对分子生物学基本原理的理解。

-通过网络资源或图书馆资料，了解基因治疗在临床实践中的应用案例，思考其伦理和社会影响。

-参与学校或社区的科学讲座，与专业人士交流，拓宽视野。

3.实践活动建议：

-组织学生进行“基因表达调控的实验模拟”活动，通过模拟实验，让学生体验基因表达调控的过程。

-开展“基因治疗案例研究”小组讨论，让学生分析基因治疗的优势和局限性。

-设计“基因编辑技术在未来农业中的应用”项目，鼓励学生发挥创造力，提出创新性的解决方案。

4.资源推荐：

-国家科学图书馆的生物学数据库，提供丰富的生物学文献资源。

-国际基因序列数据库（NCBI），提供全球生物样本的基因序列信息。

-生物技术相关的在线课程，如Coursera、edX等平台上的生物化学、分子生物学课程。板书设计①基因表达的概念

-基因表达：DNA上的遗传信息转化为蛋白质的过程

-包括：转录和翻译

②转录

-转录过程：DNA→mRNA

-主要参与者：RNA聚合酶、DNA模板链、核糖核苷酸

-转录产物：mRNA、tRNA、rRNA

③翻译

-翻译过程：mRNA→蛋白质

-主要参与者：核糖体、tRNA、氨基酸、mRNA模板链

-翻译产物：多肽链（蛋白质）

④基因表达的调控

-调控因素：激素、DNA甲基化、RNA干扰等

-调控机制：转录因子、表观遗传学等

⑤遗传密码

-密码子：mRNA上的三个碱基，决定一个氨基酸

-遗传密码表：列出所有密码子及其对应的氨基酸

⑥基因表达的应用

-基因治疗：修复或替换异常基因，治疗遗传性疾病

-基因编辑：CRISPR-Cas9等技术，精确修改基因序列典型例题讲解1.例题：

基因A的DNA序列为5'-ATGCGTACG-3'，请写出其对应的mRNA序列。

答案：3'-UACGCAUGC-5'

解析：在转录过程中，DNA模板链上的碱基A对应mRNA上的U，T对应A，C对应G，G对应C。因此，基因A的DNA序列5'-ATGCGTACG-3'对应的mRNA序列为3'-UACGCAUGC-5'。

2.例题：

假设mRNA序列为5'-AUGGCAUGCAUGGCAU-3'，请写出对应的蛋白质序列。

答案：Met-Arg-Leu-Asn

解析：根据遗传密码表，AUG对应甲硫氨酸（Met），GCA对应精氨酸（Arg），UGC对应亮氨酸（Leu），CAU对应天冬氨酸（Asn）。因此，mRNA序列5'-AUGGCAUGCAUGGCAU-3'对应的蛋白质序列为Met-Arg-Leu-Asn。

3.例题：

在转录过程中，DNA模板链上的碱基序列为5'-ATCGTACG-3'，请写出对应的mRNA序列。

答案：3'-UAGCAUGCG-5'

解析：在转录过程中，DNA模板链上的碱基A对应mRNA上的U，T对应A，C对应G，G对应C。因此，DNA模板链上的碱基序列5'-ATCGTACG-3'对应的mRNA序列为3'-UAGCAUGCG-5'。

4.例题：

假设tRNA上的反密码子为5'-GCA-3'，请写出其对应的密码子。

答案：3'-CGU-5'

解析：在翻译过程中，tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对。因此，tRNA上的反密码子5'-GCA-3'对应的