遗传密码的破译专家讲座

新课标人教版课件系列《高中生物》必修2遗传密码的破译专家讲座第1页第四章《基因表示》第三节《遗传密码破译（选学）》遗传密码的破译专家讲座第2页教学目标知识与技能：（1）说出遗传密码阅读方式。（2）说出遗传密码破译过程，包含伽莫夫三联体推断，克里克试验证据，尼伦伯格和马太蛋白质体外合成试验过程与方法：（1）感受和重温科学家思维历程。（2）类比学习方法。情感态度与价值观：（1）对科学家那种敏锐、大胆、睿智和创新精神还有那种巧妙构思表示敬仰。（2）认同遗传密码破译对生物学发展主要意义。遗传密码的破译专家讲座第3页【教学重点】遗传密码破译过程，引导学生感受这种思维过程并产生与科学家思维共鸣。【教学难点】克里克T4噬菌体试验；尼伦伯格和马太设计蛋白质体外合成试验【教具准备】1、多媒体演示课件【课时安排】1课时遗传密码的破译专家讲座第4页一、教材分析遗传密码破译，就等于编著了一本生命科学辞典，而这本辞典适应于从细菌到人类一切生物。这些生物都是按照这本辞典查阅和翻译着自己蛋白质，又按照这本辞典营造和传递着生命。这一发觉是分子生物学和分子遗传学发展中一个重大里程碑，是20世纪生命科学中最令人激动巨大成就之一，也是以后蓬勃兴起基因工程和人类基因组计划得以实现基础。遗传密码破译是高中生物必修2第4章“基因表示”一节内容，在教材中原来属于选学内容，但考虑到该内容蕴涵有丰富科学史探究素材，非常适合学生进行探究性学习活动。经过探究性学习活动，能使学生经历和体验科学探究过程，体味科学本质，激发其学习生物学兴趣，培养学生生物科学素养，到达知识、能力、情感三者合一教学目标。遗传密码的破译专家讲座第5页教学目1、知识目标：A、遗传密码是怎样破译

B、遗传密码有哪些特点

遗传密码的破译专家讲座第6页2、能力目标：a.从数学角度认识碱基与氨基酸对应关系训练学生科学推理能力

b.经过再现科学史培养学生试验设计与科学探究能力

c.经过总结遗传密码特点训练学生对比分析、归纳总结能力

教学目遗传密码的破译专家讲座第7页3、情感目标：a.经过再现科学史让学生体验科学方法与科学态度b.经过再现科学史让学生感受科学知识发觉过程艰辛和漫长

教学目遗传密码的破译专家讲座第8页教学重点教学难点遗传密码破译过程

利用数学方法及试验方法探究“碱基与氨基酸对应关系”遗传密码的破译专家讲座第9页二、教法学法探究式教学

引导学生经过数学方法推理和猜测“碱基与氨基酸对应关系”；依据科学资料，利用英语词句类比推理“碱基与氨基酸对应关系”；借鉴科学家试验方法，小组合作设计试验方案，探究与体验破译遗传密码方法和过程。遗传密码的破译专家讲座第10页三、教学流程1、导入新课2、从数学角度认识碱基与氨基酸对应关系3、科学家破译遗传密码过程4、遗传密码特点

5、课堂练习

6、布置作业遗传密码的破译专家讲座第11页1、导入新课（问题导入）mRNA是怎样把其中碱基序列转化为蛋白质中对应氨基酸排列次序？mRNA碱基与氨基酸之间是怎样对应？

下面将经过同学们探究性学习活动，研究碱基与氨基酸之间对应关系。遗传密码的破译专家讲座第12页2、从数学角度认识碱基与氨基酸对应关系资料1：mRNA只有4种碱基，而组成蛋白质氨基酸有20种，这四种碱基是怎么决定蛋白质20种氨基酸呢？假如1个碱基决定一个氨基酸，那么4种碱基只能决定4种氨基酸，显然这种组合是不够。想一想，①假如2个相邻碱基决定一个氨基酸呢？②假如3个相邻碱基决定一个氨基酸呢？③由此分析你认为应该由多少个碱基编码一个氨基酸，4种碱基才足以组合出组成蛋白质20种氨基酸？遗传密码的破译专家讲座第13页2、从数学角度认识碱基与氨基酸对应关系学生经过数学运算、小组讨论、推理猜测，即可确定“理论上应该是三个碱基决定一个氨基酸”。上述结论仅为数学推理，怎样证实呢？引入科学资料2遗传密码的破译专家讲座第14页资料2：上世纪50～60年代，DNA分子结构发觉者克里克研究表明：在T4噬菌体相关碱基序列中增加或者删除一个碱基，无法产生正常功效蛋白质；增加或删除两个碱基，也不能产生正常功效蛋白质；不过，当增加或者删除三个碱基时，却合成了含有正常功效蛋白质。

3.1克里克T4噬菌体试验提醒：把THEFATCATATETHEBIGRAT中单词看作决定一个氨基酸密码子为何会产生这么现象呢？请分析找出原因3、科学试验遗传密码的破译专家讲座第15页3、科学试验3.1克里克T4噬菌体试验THEFATCATATETHEBIGRAT试着插入或删去其中一个、两个、三个字母，看后面语意会有什么改变？经过小组推演讨论，会发觉只有插入或删去其中三个字母，后面语意才不变。究其原因为三个字母组成一个单词。类比推理即可得知：“出现上述现象原因是，信使RNA上每三个碱基决定一个氨基酸”。遗传密码的破译专家讲座第16页如何破译遗传密码呢？引入科学资料3遗传密码的破译专家讲座第17页资料3：1961年，尼伦伯格和马太利用大肠杆菌破碎细胞溶液，建立了一个利用人工合成RNA在试管里合成多肽链试验系统，其中含有核糖体等合成蛋白质所需各种成份。利用这个试验系统，尼伦伯格和马太设计了一个巧妙试验，破译了第一个遗传密码，即UUU-苯丙氨酸。假如是你，怎样设计试验破译遗传密码？提醒：试验提供有多个试管和20种氨基酸溶液。3、科学试验3.2尼伦伯格和马太大肠杆菌试验遗传密码的破译专家讲座第18页3.2尼伦伯格和马太大肠杆菌试验3、科学试验学生依据资料内容，分组讨论，大胆探究，设计方案。试验方案设计过程面临3个问题：合成怎样RNA作为模板？需要一组还是多组试验？氨基酸怎样加入？教师引导勉励，学生思索探究、讨论争辩，达成共识：用单核苷酸人工合成RNA，分多个试验组，分别加入不一样氨基酸，即可破译UUU-苯丙氨酸。遗传密码的破译专家讲座第19页3.2尼伦伯格和马太大肠杆菌试验3、科学试验上述方法只能破译AAA是赖氨酸密码子，CCC是脯氨酸密码子，GGG是甘氨酸密码子，UUU是苯丙氨酸密码子。只能确定4种氨基酸遗传密码，所以密码子中必定还有2种或3种碱基组合情况。遗传密码的破译专家讲座第20页怎样破译其他的遗传密码呢？引入科学资料4遗传密码的破译专家讲座第21页材料4：1966年科学家霍拉纳创造了一个新RNA合成方法，经过这种方法合成RNA能够是2个、3个或4个碱基为单位重复序列，比如:将A、C两种核苷酸缩合为ACACACACAC……长链，以它作人工信使进行蛋白质合成，结果发觉产物是苏氨酸和组氨酸多聚体，说明苏氨酸密码子可能是ACA，也可能是CAC；一样，组氨酸密码子可能是CAC，也可能是ACA。3.3霍拉纳RNA重复序列翻译试验怎样证实组氨酸和苏氨酸密码子是ACA还是CAC呢？请设计试验证实。提醒：参考霍拉纳设计方法。3、科学试验遗传密码的破译专家讲座第22页3.3霍拉纳RNA重复序列翻译试验3、科学试验学生小组讨论、大胆构想、制订方案、对比分析。方案：如合成（CAA）n长链，重复上述试验，合成产物为谷氨酰胺、天冬酰胺和苏氨酸多聚体。将科学家和自己试验结果对比分析，即可确定ACA是苏氨酸密码子，CAC是组氨酸密码子。构想：再用类似方法合成含有苏氨酸或组氨酸多聚体，假如其模板RNA上有ACA或CAC，即可确定。遗传密码的破译专家讲座第23页3.3霍拉纳RNA重复序列翻译试验3、科学试验利用这类方法就能够破译其它氨基酸遗传密码。全部遗传密码破译之后就等到了书本第65页密码子表。遗传密码的破译专家讲座第24页请认真阅读密码子表，分析回答以下问题，总结遗传密码特点。4、遗传密码特点1、在mRNA上两个密码子之间有没有核苷酸隔开？2、一个氨基酸含有1个、2个还是2个以上密码子？3、密码子都决定氨基酸吗？4、将人胰岛素基因导入大肠杆菌，控制合成了人胰岛素，说明什么？遗传密码的破译专家讲座第25页分析归纳，表示交流。4、遗传密码特点密码子含有连续性、简并性、通用性遗传密码的破译专家讲座第26页今天，我们沿着科学家足迹，利用数学方法和科学试验探究了“氨基酸和碱基之间数量关系”，获取了破译氨基酸密码子科学试验方法，在今后学习中我们要借鉴、创新及利用这些方法来处理生物学问题。小结遗传密码的破译专家讲座第27页板书设计第3节遗传密码破译1、从数学角度认识碱基与氨基酸对应关系理论上应该是三个碱基决定一个氨基酸2、科学家破译遗传密码过程2.1克里克T4噬菌体试验信使RNA上每3个碱基决定一个氨基酸2.2尼伦伯格和马太大肠杆菌试验破译了遗传密码AAA、GGG、CCC、UUU3.3霍拉纳RNA重复序列翻译试验

破译了其它遗传密码3、遗传密码特点

连续性、简并性、通用性遗传密码的破译专家讲座第28页6、作业布置5、课堂练习（略）假如，我们利用(ACU)n核苷酸长链合成了含有苏氨酸多肽，那么苏氨酸可能密码子有哪些？怎样利用试验方法确证苏氨酸密码子终究是什么？遗传密码的破译专家讲座第29页四、教学反思1、教材中丰富科学史料，是我们在课堂上进行探究性学习活动良好素材，教师要整理和利用好。千万不要低估学生思维能力，当学生思维能力被你想方设法激发出来时候，你会发觉他们创造力是无穷。遗传密码的破译专家讲座第3