生物高中必修2第四章第一节 基因指导蛋白质的合成 教学设计.doc

人教版生物高中必修2第4章第1节“基因指导蛋白质的合成”教学设计一、课标解读（一）知识目标1能概述出基因控制蛋白质合成的整个过程。2能说明转录和翻译的场所、模板、原料、条件、碱基配对、产物、信息传递、发生时间，比较出两者的区别。3能识别三种RNA。4能阐明基因中碱基、RNA中碱基和蛋白质中氨基酸的数量关系。5能区别遗传信息、密码子和反密码子的概念和特点。6能区别转录、翻译和DNA分子的复制。（二）能力目标运用数学方法，分析碱基与氨基酸之间的对应关系。（三）情感态度价值观目标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认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未终结。二、教材分析教材的前二章分别学习了“基因在哪里”和“基因是什么”。本节进一步阐明“基因如何起作用”，这既是前面内容的进一步深入，也是学习后面章节不可缺少的基础，本节内容在必修2教材中占有举足轻重的作用。同时，“基因如何起作用”也是遗传学中最基本的问题，学好它对于学生理解生物的遗传和基因对性状的控制具有重要意义。本节教学内容抽象复杂，涉及的物质种类也比较多。主干知识是遗传信息的转录和翻译的过程，侧枝内容是DNA和RNA结构的比较、核糖与脱氧核糖的比较、三种不同种类的RNA以及遗传密码的组成。在侧枝内容中，前两个知识点在分子与细胞模块中已经学习过，在本节只作简短的回顾和比较，后两个知识点虽是新内容，但也不必加深和拓展，只需初步了解。在学习时要及时引导学生对上述知识进行归纳、比较和总结，使学生充分了解各个知识点之间的内在联系。教学重点：1 DNA控制蛋白质合成的过程和原理。2 遗传密码在DNA控制蛋白质合成过程中的重要作用。教学难点：DNA控制蛋白质合成的过程和原理。课时安排：2课时。第一课时学习DNA控制蛋白质合成的一般过程，重点认识转录的过程和原理，第二课时重在翻译的过程、原理，比较转录、翻译与DNA的复制、完成巩固练习等。三、学生情况分析学生在必修1中学习过氨基酸的脱水缩合和蛋白质的结构与功能，在必修2中学习过DNA分子的结构、染色体是基因的主要载体和基因是有遗传效应的DNA片段”，这些都为学习“基因指导蛋白质的合成”奠定了基础。四、教学策略1采用有利于学生建构知识网络的教学顺序。先学主干知识再学侧枝内容。以转录和翻译为教学主干，在此过程中，插入相关的其他知识，把各方面内容贯穿起来。先播放转录与翻译的动画，使学生了解转录与翻译的概况，然后再详细学习转录与翻译的过程。这样设计的意图是希望学生先搭建起基因表达的大体框架，然后再把细节内容有序地填充到框架中合适的位置上去，帮助学生建构知识网络。2突出直观教学。尽可能运用示意图、动画等直观手段来模拟转录和翻译的过程，化微观为宏观，化不可见为可见，帮助学生理解。教材上的图4-4和图4-6分别是转录和翻译的流程图，是学生应掌握的主要内容，要讲清、讲透；图4-1和图4-2是让学生区分核糖与脱氧核糖、DNA与RNA化学组成的差异，教师只需提醒学生依图区分即可；图4-3和图4-5只需了解；至于多个核糖体同时合成多条肽链的示意图，也只是为了帮助学生理解教材小字部分的内容，不需做过多的解释。3努力创设教学情景，让学生在探索中自己得出结论。教师要通过各种直观素材结合问题串和“思考与讨论”等栏目，激发学生认真观察、思考和讨论，主动参与整个学习过程，切实培养各种能力，增加学生对教学内容的理解。五、教学过程（一）引入新课用教材中的问题探讨引入新课，让学生各抒己见，调动学习的热情。出示电影侏罗纪公园中的恐龙图片，配上文字：美国科幻电影侏罗纪公园曾轰动一时。在侏罗纪公园中，生活着各种各样的恐龙，它们在原野中跳跃飞奔、相互争斗，给观众留下了极为深刻的印象。影片说，复活的恐龙是科学家利用提取出的恐龙的DNA分子培育繁殖而来的。提出以下问题供学生讨论：1现在地球上还有恐龙这种动物吗？（答：没有）2利用已灭绝的生物的DNA分子，真的能够使灭绝的生物复活吗？让学生提出正反两方面的观点，形成思维上的矛盾冲突。（答：一种生物的整套DNA分子中贮存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及其调控过程才能实现，因此，在可预见的将来，利用DNA分子来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。）复习提问：1. 什么叫遗传信息？（答：遗传信息是指DNA分子中碱基或脱氧核苷酸的排列顺序。）2. 遗传信息表达的结果是什么？（答: 使得生物体表现出不同的性状。基因是控制生物性状的基本单位。）3. 生物体的性状是通过什么体现出来的？（答：蛋白质是生物体性状的体现者。基因通过指导蛋白质的合成来控制性状的过程叫做基因的表达。）出示本章章图，问：1DNA主要存在哪里？（答：细胞核）2合成蛋白质的场所又在哪里？（答：细胞质中的核糖体）那么，细胞核中的基因如何指导细胞质中蛋白质的合成呢？（二）学习新课先播放基因指导蛋白质合成的动画，然后出示转录和翻译的示意图，让学生对转录与翻译有一个大概的认识，知道转录主要在细胞核内进行的，遗传信息是从DNA传到mRNA；翻译在细胞质中的核糖体上进行，遗传信息是从mRNA传到蛋白质。在此插入DNA和RNA的形态、基本单位、分布、功能、化学组成等方面的比较。由于转录与翻译的过程较复杂，学习时都是先学习概念然后再学习其具体过程。1学习转录。先学习概念，然后让学生认真观察教材上的图4-4，大致了解转录的过程，然后再分步详细演示转录过程，要强调转录是按碱基互补配对原则(A-U T-A G-C C-G)进行的，需要RNA聚合酶。以DNA的一条链为模板合成mRNA以后，DNA上的遗传信息就传递到了mRNA上。然后以表格形式师生一起总结转录的时间、场所、模板、原料、条件、产物、特点、信息传递等。除了mRNA是转录产生的以外，还有另外两种RNA也是通过转录形成的。在此处插入三种RNA的形态、作用的比较以及密码子和反密码子的概念。2学习翻译。同样是先学习翻译的概念，然后提问：DNA和RNA都只含有4种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有20种。4种碱基怎么决定蛋白质的20种氨基酸呢？引入思考与讨论环节：（1）如果1个碱基决定一个氨基酸，4种碱基只能编码多少种氨基酸？（答：4种）（2）如果2个碱基决定一个氨基酸，4种碱基最多能编码多少种氨基酸？（答：16种）（3）如果3个碱基决定一个氨基酸，4种碱基最多能编码多少种氨基酸？（答：64种）（4）你认为一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？（答：至少需要3个碱基）科学家通过推测和实验, 最终破解了遗传密码, 得知确实是mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。介绍密码子表及读表方法。出示运载了氨基酸的tRNA的反密码子与密码子互补配对的示意图，强调tRNA和mRNA都参与了蛋白质的合成过程，但氨基酸的种类和顺序是由mRNA决定的。一种氨基酸可有一种或几种密码子, 可由一种或几种tRNA来转运，但一种tRNA只能转运一种氨基酸。通过密码子表要总结出密码子的以下特点：（1）有64种密码子，61种能决定氨基酸，3种终止密码子不决定任何氨基酸。（2）少数氨基酸由一种密码子决定，多数氨基酸由几种密码子决定。（3）密码子在生物界是通用的。设问：如何确定氨基酸排列的位置？氨基酸通过什么方式形成多肽链？演示：mRNA通过核孔进入到细胞质中，与核糖体结合，形成2个tRNA的结合位点。tRNA种类很多，但每种tRNA只能识别并转运一种特定的氨基酸到核糖体上。携带甲硫氨酸的tRNA的反密码子通过与mRNA上的密码子的碱基互补配对，进入位点1。携带组氨酸的tRNA通过碱基互补配对的方式进入位点2，甲硫氨酸通过与组氨酸脱水缩合形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。核糖体读取下一个密码子，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。随着核糖体的移动，合成的肽链也越来越长，直到遇到终止密码子才停止翻译。组成蛋白质的多肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，再经过盘曲折叠形成一定的空间结构，最终形成具有一定功能的蛋白质分子。翻译的特点：翻译是一个快速的过程，一个mRNA分子上可以结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。以表格形式师生一起总结翻译的时间、场所、模板、原料、条件、产物、特点、信息传递等。基因的表达过程是在细胞中完成的。DNA分子、RNA分子、氨基酸分子和核糖体、线粒体等众多细胞器一道，完成遗传信息的转录和翻译过程。小结出DNA的基本功能：一方面通过复制，在后代的传种接代中传递遗传信息；另一方面在个体的生长发育过程中，使遗传信息得以表达。列表比较转录、翻译与DNA复制的场所、模板、原料、条件、碱基配对、产物、信息传递、发生时间。最后进行相关知识的网络构建。（三）巩固新课在课堂上进行如下的巩固练习：例1 填表比较 DNA中的碱基数、脱氧核苷酸数 mRNA中的碱基数 蛋白质中的氨基酸数 蛋白质中的肽链数 蛋白质中的肽键数 缩合失去的水分子数 数目 6n 3nn mn-mn-m例2：一条信使RNA有30个碱基，其中A和G有12个，则转录成该信使RNA的一段DNA分子中应有C和T的个数以及翻译合成一条多肽链脱去的水分子数分别是DA30、10B18、9C12、10D30、9例3 在一个DNA分子中，鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基含量的46，其中一条链的碱基中28是腺嘌呤，22是胞嘧啶，求：由它转录的mRNA中，腺嘌呤与胞嘧啶分别占mRNA碱基总数的CA22% 28% B23% 27% C26% 24% D54% 6%例4 请说出细胞核、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸、遗传信息、密码子、氨基酸、蛋白质生物性状之间的关系染色体主要存在于_中，染色体是_的主要载体，同时也是_的主要载体。基因是具有_的DNA片段，决定_的基本单位。每个DNA分子含有许多基因，而每个基因是由成百上千个_组成。基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表着_，通过_， DNA上的遗传信息就传递给信使RNA。信使RNA上三个相邻的碱基叫一个_，一个密码子决定一个_，于是以信使RNA为模板，以转运RNA为运载工具，以碱基互补配对为原则，把氨基酸一个个地连接起来，合成为具有一定氨基酸顺序的_。通过蛋白质，使_得以体现。(答：细胞核、DNA、基因、遗传效应、生物性状、脱氧核苷酸、遗传信息、转录、密码子、氨基酸、蛋白质、生物性状)例5 右下图表示（基因）控制蛋白质合成的过程，分析回答：（）图中标出的碱基符号，包括了种核苷酸。（答：8）（）双链中，链为模板链。密码子存在于链上。（答：、）（）如合成的多肽链共含有个氨基酸，则控制其合成的基因中至少含有个脱氧核苷酸。（答：306）例6下图是蛋白质合成示意图，请据图回答：（）转录的模板链的相应碱基顺序是_。（答：TACCGAAGAAAG）（）翻译的场所是 _，翻译的模板是 _，运载氨基酸的工具是 _，翻译后的产物是_。（答： 核糖体 mRNA tRNA 多肽链/蛋白质）（）遗传物质主要分布在_中，也有一部分分布在_中。（答：细胞核 细胞质）六、练习题（一）单选题1. 真核生物染色体DNA遗传信息的传递与表达过程，在细胞质中进行的是CA复制B转录C翻译D转录和翻译2. 下列哺乳动物细胞中不能合成蛋白质的是CA胰腺细胞 B肠粘膜细胞 C成熟红细胞 D白细胞3. 水蛭素是由65个氨基酸组成的蛋白质，控制该蛋白质合成的基因其碱基数至少应是AA390 B195 C65 D2604. 某蛋白质由n条肽链组成，氨基酸的平均分子量为a，控制该蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质的分子量约为DA2/3ab6b18n B1/3ab6bC(1/3ba)18 D1/3ab(1/3bn)185. 对于下列的式子，正确的说法有C 表示DNA复制过程图中共有5种碱基图中共有8种核苷酸 图示结构共有2种五碳糖图中的A均代表同一种核苷酸 A B D6. 下列对转运RNA的描述，正确的是CA每种转运RNA能识别并转运多种氨基酸 B每种氨基酸只有一种转运RNA能转运它C转运RNA能识别信使RNA上的密码子 D转运RNA转运氨基酸到细胞核内 7. 人体中具有生长激素基因和血红蛋白基因，两者DA分别存在于不同组织的细胞中B均在细胞分裂前期按照碱基互补配对原则复制C均在细胞核内转录和翻译D转录的信使RNA上相同的密码子翻译成相同的氨基酸8. tRNA与mRNA碱基互补配对现象可出现在真核细胞的BA细胞核中 B核糖体上 C核膜上 D核孔处9. 一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数，依次为BA33 11 B36 12 C12 36 D11 3610. 密码子存在于BADNA BmRNA CtRNA D核糖体11. 决定某个氨基酸的1个反密码子是指B ADNA上的3个相邻的碱基 B转运RNA上的3个相邻的碱基 C信使RNA上的3个相邻的碱基 D基因上的3个相邻的碱基12. 一个正常受精卵中的所有基因D A都能表达 B都能转录 C都能翻译 D都能复制13. 已知AUG、GUG为起始密码，UAA、UGA、UAG为终止密码。某信使RNA的碱基排列顺序如下：A-U-U-C-G-A-U-G-A-C(40个碱基)C-U-C-U-A-G-A-U-C-U。此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为C A20个 B17个 C16个 D15个14. 人的胰岛素和胰蛋白酶的主要成分都是蛋白质，但合成这两种蛋白质的细胞的功能却完全不同，其根本原因是BA不同细胞中遗传信息情况不同B不同细胞中遗传信息的表达情况不同C不同细胞中组成蛋白质的氨基酸种类、数量和排列顺序不同D不同细胞中的细胞器的数量不同15. 现代遗传学认为，生物性状的遗传实际上是亲代的遗传信息传递给子代，并以一定方式反映到蛋白质分子结构上。代表某具体性状的特定遗传信息包含在BA受精卵内染色体的特定组合方式中 B基因中四种脱氧核苷酸的序列中C染色体上不同基因的相互作用中 D蛋白质的氨基酸序列中（二）多选题16. 科学家将含人的-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含-抗胰蛋白酶的奶。这一过程涉及ABDADNA按照碱基互补配对原则自我复制BDNA以其一条链为模板合成RNACRNA以自身为模板自我复制D按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质17. 分析下表中某大肠杆菌细胞的分子组成，能够得到的推论是BD成分水蛋白质DNARNA糖类脂质中间产物无机离子相对含量/7015163221分子种类1300011000504050012ADNA是遗传物质 B一个DNA分子可控制多种蛋白质的合成C1个DNA转录出6种RNA D蛋白质是细胞中含量最多的有机化合物18. 下列关于DNA复制和转录区别的叙述中，正确的是ABA复制和转录的产物不同B复制和转录的原料不同C复制和转录的模板不同D复制和转录的酶都相同（三）非选择题19. 细胞分裂间期是DNA复制和蛋白质合成等物质积累的过程。 (1)在DNA的复制过程中，DNA在 的作用下，双螺旋链解开成为两条单链，并以每一条单链为模板，采用 复制方式合成子代DNA分子。 (2)某基因中的一段序列为TAT GAG CTC GAG TAT，据下表提供的遗传密码推测其编码的氨基酸序列： 。 (3)真核生物的细胞分裂从间期进入前期，除了核膜、核仁消失外，在显微镜下还可观察到 和 的出现。答案：（l）解旋酶，半保留。（2）异亮氨酸一亮氨酸一谷氨酸一亮氨酸一异亮氨酸。（3）染色体，纺锤体。20. 油菜