陕西省南郑县2024年高中生物 第四章 基因的表达 4.3 遗传密码的破译A教学设计 新人教版必修2

陕西省南郑县2024年高中生物第四章基因的表达4.3遗传密码的破译A教学设计新人教版必修2授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间设计思路嘿，亲爱的同学们，今天咱们来聊聊生物里的一个超级有趣的话题——遗传密码的破译！咱们得把课本里那些枯燥的符号变成一个个生动的故事，让它们活起来。首先，咱们得从生活中找找例子，比如DNA双螺旋结构，那可是自然界的一大奇迹。然后，咱们一步步揭开遗传密码的神秘面纱，看看它是怎么将基因信息翻译成蛋白质的。咱们得动手做实验，用显微镜观察细胞，用计算器计算遗传概率，让你们亲身体验科学探究的乐趣。最后，咱们还要讨论一下，这个遗传密码的破译对我们有什么意义，它如何改变了我们的生活。准备好了吗？咱们一起开启这场奇妙的探索之旅！😄🔬🌟核心素养目标本节课旨在培养学生的生命观念、科学探究和科学思维三大核心素养。通过解析遗传密码的破译过程，学生将深化对基因与蛋白质关系、DNA分子结构以及遗传信息的传递的理解，形成对生物科学本质的洞察。同时，通过实验操作和数据分析，学生将提升实验技能和批判性思维能力，培养严谨求实的科学态度。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

学生们在进入本节课之前，已经学习了DNA的基本结构和功能，对基因的概念有了初步的认识。他们了解了遗传信息的传递和表达，对中心法则有了基本的了解。此外，他们可能已经接触过一些基础的分子生物学知识，如蛋白质合成过程。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

高中学生对生物学科普遍具有浓厚的兴趣，尤其是那些对科学探究充满好奇心的学生。他们的学习能力较强，能够适应较为复杂的生物学概念。学习风格上，部分学生偏好通过实验操作来学习，而另一些学生则更倾向于通过理论讲解和案例分析来理解知识。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

部分学生可能在理解DNA结构、遗传密码和翻译过程时遇到困难，尤其是在处理抽象概念时。此外，对于遗传概率的计算和实验操作的精确性要求也可能成为挑战。同时，学生可能缺乏对实验数据的分析和解释能力，这在遗传密码的破译过程中尤为重要。教学资源准备1.教材：确保每位学生人手一本新教材《高中生物必修2》，以方便学生跟随教材内容进行学习。

2.辅助材料：准备与遗传密码破译相关的图片、DNA结构模型图、遗传密码表等，以及介绍基因表达过程的视频资料。

3.实验器材：准备显微镜、DNA提取试剂盒、凝胶电泳设备等实验器材，确保实验的顺利进行。

4.教室布置：设置分组讨论区，方便学生进行小组讨论；实验操作台要安全整洁，便于学生进行实验操作。教学过程一、导入（约5分钟）

1.激发兴趣：同学们，你们有没有想过，为什么我们每个人都有独特的指纹？为什么我们长得不一样？今天，我们就来揭开这个秘密的神秘面纱，一起探索遗传密码的破译！

2.回顾旧知：在上一节课中，我们学习了DNA的结构和功能，知道了它是遗传信息的载体。那么，这些遗传信息是如何传递和表达的呢？今天，我们就来探究这个问题。

二、新课呈现（约30分钟）

1.讲解新知：

（1）首先，我们来看一下遗传密码的构成。遗传密码是由四种碱基（A、T、C、G）组成的，它们按照一定的顺序排列，形成了不同的密码子。

（2）接下来，我们来了解一下遗传密码的破译过程。首先，DNA通过转录过程形成mRNA，然后mRNA在翻译过程中，根据遗传密码的规则，将信息转化为蛋白质。

2.举例说明：

（1）以人类血红蛋白的合成为例，我们可以看到遗传密码在蛋白质合成过程中的重要作用。

（2）通过分析遗传密码表，我们可以了解到不同密码子对应的氨基酸。

3.互动探究：

（1）分组讨论：请同学们分组讨论，分析遗传密码破译过程中的关键步骤。

（2）实验演示：展示DNA提取、凝胶电泳等实验操作，让学生直观了解遗传密码的破译过程。

三、巩固练习（约20分钟）

1.学生活动：

（1）完成课本上的相关练习题，加深对遗传密码的理解。

（2）根据所学知识，设计一个简单的遗传实验，预测实验结果。

2.教师指导：

（1）对学生的练习题进行个别指导，解答学生的疑问。

（2）针对学生的实验设计，提供反馈和建议。

四、课堂小结（约5分钟）

1.回顾本节课所学内容，强调遗传密码在生物体遗传信息传递和表达中的重要作用。

2.引导学生思考：遗传密码的破译对我们有什么意义？如何应用遗传密码的知识解决实际问题？

五、课后作业（约10分钟）

1.完成课本上的课后习题，巩固所学知识。

2.查阅资料，了解遗传密码在医学、农业等领域的应用。拓展与延伸六、拓展与延伸

1.拓展阅读材料：

-《遗传学原理》——詹姆斯·D·沃森和弗朗西斯·克里克

通过阅读这本书，学生可以深入了解DNA结构的发现过程，以及遗传密码的破译对现代生物学的影响。

-《基因传：基因如何塑造我们的历史、健康和身份》——辛西娅·肯南

这本书以生动的故事叙述，揭示了基因如何影响人类历史和个体生活，激发学生对基因研究的兴趣。

2.课后自主学习和探究：

-学生可以研究DNA双螺旋结构的发现历程，了解沃森和克里克如何通过实验和理论推导揭示了DNA的结构。

-探究遗传密码的多样性及其在不同生物种间的差异，分析这种差异对生物进化的影响。

-分析基因编辑技术，如CRISPR-Cas9，如何应用于遗传密码的修改，探讨其在医学和生物技术领域的潜在应用。

-通过模拟实验，学生可以尝试构建自己的遗传密码表，并预测不同密码子组合可能编码的氨基酸序列。

-研究基因表达调控机制，包括转录因子、RNA干扰等，探讨这些机制如何影响遗传信息的传递和表达。

-分析遗传疾病的研究进展，了解基因检测和基因治疗在临床医学中的应用案例。典型例题讲解例题1：

某DNA片段的碱基序列为：ATCGTCACTGATCAGT。请写出该片段编码的氨基酸序列。

解答：

首先，根据遗传密码表，我们可以将DNA序列翻译成对应的密码子：

ATC->异亮氨酸（Ile）

GTA->天冬氨酸（Asp）

CTG->赖氨酸（Lys）

AUG->赖氨酸（Lys）

TCA->天冬氨酸（Asp）

GTA->天冬氨酸（Asp）

TCA->天冬氨酸（Asp）

GTA->天冬氨酸（Asp）

因此，该DNA片段编码的氨基酸序列为：Ile-Asp-Lys-Lys-Asp-Asp-Asp。

例题2：

已知某蛋白质的氨基酸序列为：Met-Leu-Pro-Gly-Ser。请写出该蛋白质对应的DNA模板链序列。

解答：

根据遗传密码表，我们可以将氨基酸序列翻译成对应的密码子，然后得到DNA模板链序列：

Met->ATG

Leu->CAA

Pro->CCA

Gly->GGC

Ser->TCT

因此，该蛋白质对应的DNA模板链序列为：ATGCACCGCGCTCT。

例题3：

假设某基因的转录产物mRNA序列为：AUGCGAUGCCAGCGUAA。请写出该基因的DNA序列。

解答：

mRNA序列是由DNA模板链转录而来的，因此我们需要找到与mRNA互补的DNA序列。首先，将mRNA中的U替换为T，A替换为T，C替换为G，G替换为C，得到DNA序列：

AUGCGAUGCCAGCGUAA->TACGCTAAGGTGCCATT

因此，该基因的DNA序列为：TACGCTAAGGTGCCATT。

例题4：

某DNA片段的碱基序列为：ATGCGTACGATCGTACG。如果该片段的起始密码子是ATG，请写出该片段编码的氨基酸序列。

解答：

从起始密码子ATG开始，我们可以将DNA序列翻译成对应的密码子：

ATG->赖氨酸（Lys）

CGT->精氨酸（Arg）

ACG->谷氨酸（Glu）

AUG->赖氨酸（Lys）

CGT->精氨酸（Arg）

ACG->谷氨酸（Glu）

因此，该片段编码的氨基酸序列为：Lys-Arg-Glu-Lys-Arg-Glu。

例题5：

某蛋白质的氨基酸序列为：Val-Phe-Leu-Ala-Pro。如果该蛋白质由mRNA翻译而来，请写出该mRNA的序列。

解答：

根据遗传密码表，我们可以将氨基酸序列翻译成对应的密码子：

Val->GGU

Phe->UUC

Leu->CUC

Ala->GCA

Pro->CCA

因此，该mRNA的序列为：GGU-UUC-CUC-GCA-CCA。教学评价1.课堂评价：

-提问：在课堂上，我将通过提问来检验学生对遗传密码破译知识的掌握程度。例如，询问学生关于遗传密码的组成、翻译过程以及基因表达调控机制的理解。通过学生的回答，我可以评估他们对知识的理解和应用能力。

-观察：我将观察学生在课堂上的参与度，包括他们的注意力集中程度、参与讨论的积极性以及实验操作的正确性。这些观察可以帮助我发现学生在学习过程中可能遇到的问题。

-测试：在课程结束后，我将进行小测验或课堂练习，以评估学生对本节课知识点的掌握情况。测试题将包括选择题、填空题和简答题，旨在全面检验学生的理解能力。

2.作业评价：

-批改：我将认真批改学生的作业，包括实验报告、练习题和课后阅读作业。对于实验报告，我将检查实验步骤的准确性、数据分析的合理性以及结论的可靠性。

-点评：在批改作业的同时，我将给出详细的点评，指出学生的优点和需要改进的地方。对于正确答案，我将解释其背后的原理；对于错误答案，我将提供纠正和指导。

-反馈：我将及时将作业批改结果反馈给学生，鼓励他们在下一次作业中改进。对于表现出色的学生，我将给予表扬和激励；对于遇到困难的学生，我将提供额外的辅导和资源。

3.形成性评价：

-小组