高中物理 4.3 基因控制蛋白质的合成教学设计 苏教版必修2(1).doc

基因控制蛋白质的合成一、教学目标1.知识目标：(1)“中心法则”的概念及发展。 (2)dna与rna的异同。 (3)染色体、dna和基因三者之间的关系，以及基因的本质。 (4)基因控制蛋白质合成的过程和原理。 (5)遗传信息和“密码子”的概念 2.能力目标：（1）运用已有的知识和经验提出假说。（2）运用数学方法，分析碱基与氨基酸之间的对应关系。3.情感、态度和价值观目标：（1）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。（2）认同人类对科学的认识是一个不断深化不断完善的过程。二、教学重点难点重点：（1）基因控制蛋白质合成的过程和原理。（2）中心法则的理解与体会。难点：（1）基因控制蛋白质合成的过程和原理.（2）基因、蛋白质与性状的关系。三.教学方法1.充分利用“积极思维”，让学生通过对实例的分析和讨论来理解遗传密码的破译。2.合理组织探究活动，帮助学生用数学方法解决生物学问题。3.采用资料分析的方法，让学生亲身感受科学发展的过程。四.课前准备1学生的学习准备：（1）仔细阅读教材，了解各个知识点间的内在关系，能简洁、清晰地概述转录和翻译的过程。（2）收集基因控制蛋白质合成的相应素材，去感知基因表达是一个多层次的、动态的相互协调和配合的过程。2.教师的教学准备：（1）将本节知识及时进行归纳、粊和总结。（2）将教材中的图片制作成课件或动画，利于学生对抽象知识的理解。（3）收集学生感受的到或亲历的遗传现象生活实例，分析其本质原因，突破“基因、蛋白质与性状的关系”。五、课时安排：1课时。六、教学过程(一)预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。（二）情景导入、展示目标。教师：听说过“马无夜草不肥”吗？减肥瘦身的人晚上节食效果好，这些都与生物体内的一种促进脂肪堆积的蛋白质bmali有关，这种蛋白质的量在晚上10点到次日凌晨2 点含量较高，而白天很少。教师：dna分子是怎样控制遗传性状的呢？现代遗传学的研究认为，基因是决定生物性状的基本单位。那么，基因与dna有什么关系呢？学生：基因是有遗传效应的dna片段。教师：基因通过控制蛋白质的合成来控制生物性状的表现。基因是怎样控制蛋白质的合成过程呢？就是这节课所要学的内容。（课件展示）（三）合作探究、精讲点拨。探究一 从基因到蛋白质阅读课本p68-p72边做边学相关内容，并结合图410、图412和图414，思考并小组讨论下列问题：问1对基因概念的理解要点是什么？【讲述】基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位，是有遗传效应的dna片段。 此概念有三个要点： 基因是有遗传效应的dna片段。这就是说，基因是dna的片段，但必须具有遗传效应（指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能）。有的dna片段属间隔区段，没有控制性状的作用，这样的dna片段就不是基因。 基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位。举例：紫茉莉红花的基因控制红花性状，开红花。狗的直毛有直毛基因控制；人的黑发有黑发基因控制。 基因是控制性状的遗传物质的结构单位。控制某种性状的基因有特定的dna片段，蕴含特定的遗传信息，可以切除，可以拼接到其他生物的dna上，从而获得某种性状的表达，故基因是结构单位。例如：把牛的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的dna上，大肠杆菌可以生产胰岛素。 问2基因不同的实质是什么？【讲述】基因不同的实质：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问3dna、基因、染色体、脱氧核苷酸、蛋白质。你能说出上述关键词间的内在联系吗？ 【讲述】染色体由dna和蛋白质构成，dna分子上有遗传效应的片段即基因，基因可控制蛋白质的合成，脱氧核苷酸是基因和dna的基本组成单位。 问4密码子与反密码子关系如何？它们分别在什么位置？ 【讲述】密码子与反密码子互补配对。密码子位于mrna上，反密码子位于trna上。 问5根据每种trna只能识别并转运一种氨基酸，能否判定trna与氨基酸之间是一一对应关系？并分析原因。 【讲述】不能。虽然一种trna只能识别并转运一种氨基酸，但一种氨基酸可能被多种trna转运。问6转录中模板dna链的碱基是a、g、c、t是如何与信使rna中碱基a、g、c、u互补配对呢? 【讲述】(1)dna分子中碱基互补配对原则来；即a与t配对，g与c配对。 (2)从形成过程可看出，是mrna中的u碱基与dna分子中的a碱基进行配对。 (3)通过转录，dna分子的遗传信息(即碱基排列顺序)就传递给了信使rna。 问7游离于细胞质基质中的氨基酸是怎样到达核糖体并按一定排列顺序形成蛋白质呢? 【讲述】需要一种搬运工具搬运-即另一种rna(转运rna,即trna)。转运rna种类很多，但每种转运rna只能识别并转运1种氨基酸。这是因为在转运rna的一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基，能专一性地与信使rna上的特定的3个碱基(即密码子)配对。问8转录时，为什么只能以dna的一条链为模板？ 【讲述】1961年，韦斯等发现离体系统的双链dna都可以作为模板，合成不同的rna分子。以后，马默在侵染枯草杆菌的噬菌体实验中发现，dna分子两条链中只有一条具有转录功能，这条具有转录功能的链叫做模板链或有意义链。应该指出，在一条包含有若干个基因的dna分子中，各个基因的有意义链，并不都在同一条链上，也就是说，它们各自具有自己的有意义链,即有的基因有意义链是35单链（基因b）；有的基因有意义链是53单链（基因a、基因c）。所以说，dna双链中的一条链对某些基因来说是有义链，而对另一些基因来说，则是反义链。（如本图dna中的53单链对基因a、基因c而言是模板链，而对基因b而言则是非模板链。） 由此可知，某个基因只能始终以特定的某一条链为模板，转录形成一种特定的信使rna。因为一个dna分子中往往有多个不同的基因，因此，一个dna分子可以转录形成多种信使rna，从而控制合成多种蛋白质。（因此，确切的说，信使rna是以基因中的一条链为模板转录而来的，并非是以dna的一条整链转录形成的。） 问9什么是基因表达？【讲述】：基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，还可以使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质的分子结构上来，从而使后代表现出与亲代相似的性状，遗传学上把这一过程叫做基因的表达。如： 表达复制亲代信息子代信息子代性状有性生殖个体发育探究二 基因对性状的控制及人类基因组计划阅读课本p72p734的相关内容，并结合图图415，思考并小组讨论下列问题：问10什么是信息流? 【讲述】遗传学上，将遗传信息的流动方向称为信息流 。问11根据克里克的“中心法则”简要说明信息流。【讲述】l 遗传信息可从dna流向dnadna的自我复制 l 遗传信息可从dna流向rna转录过程 细胞生物 l 遗传信息可从rna流向蛋白质翻译过程 l 遗传信息可从rna流向dna逆转录过程（病毒中出现） l 遗传信息可从rna流向rnarna的自我复制（病毒中出现） 问12所有rna病毒的遗传信息传递途径都相同吗？试分析原因。【讲述】不相同。有的rna病毒可以进行rna的自我复制，遗传信息由rna流向rna；有的rna病毒内有逆转录酶，可以以rna为模板合成dna，即遗传信息由rna流向dna。问13为什么说生物的一切遗传性状都是受基因控制的？【讲述】因为基因中的脱氧核苷酸的排列顺序决定了信使rna中核糖核苷酸的排列顺序，信使rna中碱基排列顺序又决定了氨基酸的排列顺序，氨基酸的排列顺序最终决定了蛋白质的结构和功能的特异性，从而使生物体表现出各种遗传性状。 问14请同学们举例说明基因对性状控制的方式有哪几种？【讲述】（1）通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状，举例：酪氨酸酶缺乏是由于基因不正常等。 （2）通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状，举例：控制血红蛋白结构的基因不正常，就会合成结构异常的血红蛋白而患病等。 问15在所学过的知识中，可以体现出“碱基互补配对原则”的地方有哪五个？【讲述】dna的结构；dna的复制；dna的转录；遗传密码的翻译；逆转录。问16人类基因组计划的研究对象为什么是条染色体？人类基因组计划的目标是什么？ 【讲述】人类基因组一般是指核基因组，人类体细胞的细胞核中含有46条染色体（23对同源染色体）。人类属于xy型性别决定类型，x、y为异型的同源染色体，其上所含的遗传信息有所不同，所以人类基因组计划研究的是24条染色体，即22条常染色体和x、y性染色体。 人类基因组计划的目标就是绘制四张图：遗传图、物理图、序列图、转录图，每张图均涉及人类的一套染色体。 问17水稻的体细胞内有24条染色体，它的一个基因组中有几条染色体？果蝇的体细胞有8条染色体，它的一个基因组中有几条染色体？ 【讲述】水稻基因组由12条染色体组成。果蝇的基因组是5条3xy。七、板书设计第三节基因控制蛋白质的合成一、从基因到蛋白质1.基因是有遗传效应的dna片段 （l）基因的概念：三个要点 （2）基因的位置：在染色体上呈直线排列 （3）基因的化学组成 （4）基因不同的实质 2.转录 场所:细胞核 过程;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。 目的:传递遗传信息。 3.翻译 场所:细胞质的核糖体。 过程:以信使rna为模板，合成具有一定氨基酸排列顺序的蛋白质的过程。 目的:传递遗传信息 二、基因对性状的控制 1.中心法则2.基因对生物性状控制的方式三、人类基因组计划 八、教学反思本节内容较为抽