資源簡介

4.1基因指導蛋白質的合成的教案
【教材分析】
本節課生物學科必修二《遺傳與進化》板塊第 4 章《基因的表達》第 1 節內容， 本節內容包括遺傳信息的轉錄、遺傳信息的翻譯和中心法則三個方面，中間穿插了 DNA 和 RNA 的比較 (必修一已學，簡單列表概括比較即可)；三種不同RNA 功能的比 較及遺傳密碼子的解讀 (引導學生共同分析總結)。本節教學的側重點在于遺傳信息 的轉錄和翻譯過程。
【學情分析】
學生學完第3章“基因的本質”這章內容后，理解了DNA是生物的主要遺傳物質，掌握了DNA分子的復制方式和堿基配對規律；懂得基因能控制生物的性狀，蛋白質是生命活動的承擔者，再結合必修1學過的蛋白質的形成過程、DNA和RNA的基本組成單位等已有知識，就能較好理解轉錄和翻譯過程，整體把握基因控制蛋白質的合成過程。當然，基因的轉錄和翻譯過程的知識抽象，學生在學習過程中有一定難度，教師可綜合啟發式教學法，問題引導法、教材插圖講解法和動畫演示法，來化解難點。
【教學目標】
1、簡述RNA的種類、結構和功能。（生命觀念）
2、簡述基因進行轉錄、翻譯的過程，并進行比較分析。（科學思維）
3、簡述中心法則，理解不同遺傳信息傳遞方式的異同。（生命觀念、科學思維）
【教學重難點】
（一）教學重難點
重點：遺傳信息的轉錄與翻譯過程；中心法則。
難點：遺傳信息的翻譯；中心法則的理解。
【新課導入】
播放《侏羅紀公園》動畫短片
提問：從原理上分析，利用一滅絕生物的 DNA ，真的能夠使他們復活么？
提示：通過前邊的學習我們知道 DNA 中攜帶遺傳信息的片段是基因，生物 的性狀靠蛋白質體現，那么分布于細胞核內的 DNA 是怎樣把遺傳信息傳遞到細 胞質中的蛋白質的呢？
------- RNA 承擔信使的作用。
【新課講解】
遺傳信息的轉錄
細胞核中的基因如何指導細胞質中蛋白質的合成？科學家推測，在DNA與蛋白質之間，還有一種中間物質充當信使。這種物質就是RNA。
為什么RNA適于作DNA的信使？
1、RNA的分子組成與DNA的很相似，使得RNA具備準確傳遞遺傳信息的可能。
2、RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能通過核孔進入細胞質。
這種作為DNA信使的RNA叫信使RNA，也叫mRNA。
{1. RNA的種類}
RNA是怎樣產生的呢？
①RNA聚合酶將DNA雙鏈解開，堿基暴露出來
②游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補配對
③在RNA聚合酶的作用下，新結合的核糖核苷酸連接到正在合成的RNA分子上
④合成的RNA從DNA鏈上釋放，而后DNA雙螺旋恢復
{2.轉錄}
RNA是在細胞核中，通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成的，這一過程叫作轉錄
注意：mRNA、rRNA和tRNA都是轉錄而來的。
【過渡】
遺傳信息的翻譯
游離在細胞質中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸序列的蛋白質，這一過程叫作翻譯。
討論：4種堿基怎么決定蛋白質的21種氨基酸？
密碼子：
mRNA上決定1個氨基酸的3個相鄰的堿基
密碼子（共64個）
思考·討論
1.從密碼子表可以看出，像苯丙氨酸，亮氨酸這樣，絕大多數氨基酸都有幾個密碼子，這一現象稱作密碼子的簡并性。你認為密碼子的簡并對生物體的生存發展有什么意義？
①當密碼子中有一個堿基改變時，由于密碼的簡并性，可能并不會改變其對應的氨基酸。
②當某種氨基酸使用頻率高時，幾種不同的密碼子都編碼一種氨基酸，可以保證翻譯的速度。
2.幾乎所有的生物體都共用上述密碼子，根據這一事實，你能想到什么？
地球上幾乎所有的生物共用一套密碼子表。說明所有生物可能有共同的起源或生命在本質上是統一的。
mRNA進入細胞質后，就與蛋白質的“裝配機器”——核糖體結合起來，形成合成蛋白質的“生產線”。有了“生產線”，還要有“工人”，才能生產產品。
游離在細胞質中的氨基酸，是怎樣被運送到合成蛋白質的“生產線”上的呢？
tRNA的形態和功能特點
(1)形態：RNA鏈經過折疊，形成三葉草形
(2)功能特點：每種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸。
（3）反密碼子：位于tRNA上，其實質是與密碼子發生堿基互補配對的3個相鄰的堿基。
翻譯過程：（圖略）
第1步 mRNA進入細胞質，與核糖體結合。攜帶甲硫氨酸的tRNA ，通過與堿基AUG互補配對，進入位點1。
第2步 攜帶某個氨酸的tRNA以同樣的方式進入位點2 。
第3步 甲硫氨酸與這個氨基酸形成肽鍵，從而轉移到位點2的tRNA上。
第4步 核糖體沿mRNA移動，讀取下一個密碼子，原占位點1的tRNA離開核糖體，原位點2的tRNA進入位點1，一個新的攜帶氨基酸的tRNA進入位點2，繼續肽鏈的合成
就這樣，隨著核糖體的移動，tRNA以上述方式將攜帶的氨基酸輸送過來，以合成肽鏈。直到核糖體遇到mRNA的終止密碼子，合成才告終止。
翻譯是一個快速高效的過程
在細胞中，合成蛋白質的速度很快，其中一個主要原因是：一個mRNA分子上可以相繼結合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成（如右圖）。此時，多個核糖體串聯附著在一條mRNA上，形成念珠狀結構——多聚核糖體。從而，在少量mRNA的指導下就可高效合成大量的某種蛋白質。
【補充拓展】DNA上遺傳信息、密碼子、反密碼子的對應關系
DNA堿基總數：mRNA堿基數：多肽鏈氨基酸數=6:3:1
歸納總結：
中心法則
在遺傳信息的流動過程中，DNA、RNA是信息的載體，蛋白質是信息的表達產物，而ATP為信息的流動提供能量，可見，生命是物質、能量和信息的統一體。
小結
轉錄、翻譯與DNA復制的比較
場所 模板 原料 產物 遺傳信息傳遞方向
DNA復制： DNA→DNA 細胞核 親代DNA的每一條鏈 游離的脫氧核苷酸 DNA DNA→DNA
轉錄： DNA→RNA 細胞核 DNA的一條鏈（模板鏈） 游離的核糖核苷酸 mRNA DNA→mRNA
翻譯： RNA→Pro 細胞質 mRNA 游離的氨基酸 蛋白質 mRNA→Pro
【板書】
第一節 基因指導蛋白質的合成
一、遺傳信息的轉錄
1、DNA和RNA的比較
2、轉錄
二、遺傳密碼的破譯
1、密碼子
2、反密碼子
三、遺傳信息的翻譯
1、翻譯
2、翻譯過程
【課后反思】
本節的重點是DNA轉錄和翻譯的過程，僅靠文字描述，學生很難理解這兩個抽象的過程。因此，在教學中，要注重借助動畫輔助教學，便于學生直觀理解掌握。同時，要引導學生構建轉錄和翻譯過程比較的表格，通過類比分析，加深學生對知識的掌握

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