资源简介

4.1基因指导蛋白质的合成的教案
【教材分析】
本节课生物学科必修二《遗传与进化》板块第 4 章《基因的表达》第 1 节内容， 本节内容包括遗传信息的转录、遗传信息的翻译和中心法则三个方面，中间穿插了 DNA 和 RNA 的比较 (必修一已学，简单列表概括比较即可)；三种不同RNA 功能的比 较及遗传密码子的解读 (引导学生共同分析总结)。本节教学的侧重点在于遗传信息 的转录和翻译过程。
【学情分析】
学生学完第3章“基因的本质”这章内容后，理解了DNA是生物的主要遗传物质，掌握了DNA分子的复制方式和碱基配对规律；懂得基因能控制生物的性状，蛋白质是生命活动的承担者，再结合必修1学过的蛋白质的形成过程、DNA和RNA的基本组成单位等已有知识，就能较好理解转录和翻译过程，整体把握基因控制蛋白质的合成过程。当然，基因的转录和翻译过程的知识抽象，学生在学习过程中有一定难度，教师可综合启发式教学法，问题引导法、教材插图讲解法和动画演示法，来化解难点。
【教学目标】
1、简述RNA的种类、结构和功能。（生命观念）
2、简述基因进行转录、翻译的过程，并进行比较分析。（科学思维）
3、简述中心法则，理解不同遗传信息传递方式的异同。（生命观念、科学思维）
【教学重难点】
（一）教学重难点
重点：遗传信息的转录与翻译过程；中心法则。
难点：遗传信息的翻译；中心法则的理解。
【新课导入】
播放《侏罗纪公园》动画短片
提问：从原理上分析，利用一灭绝生物的 DNA ，真的能够使他们复活么？
提示：通过前边的学习我们知道 DNA 中携带遗传信息的片段是基因，生物 的性状靠蛋白质体现，那么分布于细胞核内的 DNA 是怎样把遗传信息传递到细 胞质中的蛋白质的呢？
------- RNA 承担信使的作用。
【新课讲解】
遗传信息的转录
细胞核中的基因如何指导细胞质中蛋白质的合成？科学家推测，在DNA与蛋白质之间，还有一种中间物质充当信使。这种物质就是RNA。
为什么RNA适于作DNA的信使？
1、RNA的分子组成与DNA的很相似，使得RNA具备准确传递遗传信息的可能。
2、RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能通过核孔进入细胞质。
这种作为DNA信使的RNA叫信使RNA，也叫mRNA。
{1. RNA的种类}
RNA是怎样产生的呢？
①RNA聚合酶将DNA双链解开，碱基暴露出来
②游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对
③在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA分子上
④合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复
{2.转录}
RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录
注意：mRNA、rRNA和tRNA都是转录而来的。
【过渡】
遗传信息的翻译
游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸序列的蛋白质，这一过程叫作翻译。
讨论：4种碱基怎么决定蛋白质的21种氨基酸？
密码子：
mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基
密码子（共64个）
思考·讨论
1.从密码子表可以看出，像苯丙氨酸，亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并性。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？
①当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸。
②当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸，可以保证翻译的速度。
2.几乎所有的生物体都共用上述密码子，根据这一事实，你能想到什么？
地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的。
mRNA进入细胞质后，就与蛋白质的“装配机器”——核糖体结合起来，形成合成蛋白质的“生产线”。有了“生产线”，还要有“工人”，才能生产产品。
游离在细胞质中的氨基酸，是怎样被运送到合成蛋白质的“生产线”上的呢？
tRNA的形态和功能特点
(1)形态：RNA链经过折叠，形成三叶草形
(2)功能特点：每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
（3）反密码子：位于tRNA上，其实质是与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。
翻译过程：（图略）
第1步 mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。
第2步 携带某个氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2 。
第3步 甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上。
第4步 核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，原占位点1的tRNA离开核糖体，原位点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
就这样，随着核糖体的移动，tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成才告终止。
翻译是一个快速高效的过程
在细胞中，合成蛋白质的速度很快，其中一个主要原因是：一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成（如右图）。此时，多个核糖体串联附着在一条mRNA上，形成念珠状结构——多聚核糖体。从而，在少量mRNA的指导下就可高效合成大量的某种蛋白质。
【补充拓展】DNA上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系
DNA碱基总数：mRNA碱基数：多肽链氨基酸数=6:3:1
归纳总结：
中心法则
在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量，可见，生命是物质、能量和信息的统一体。
小结
转录、翻译与DNA复制的比较
场所 模板 原料 产物 遗传信息传递方向
DNA复制： DNA→DNA 细胞核 亲代DNA的每一条链 游离的脱氧核苷酸 DNA DNA→DNA
转录： DNA→RNA 细胞核 DNA的一条链（模板链） 游离的核糖核苷酸 mRNA DNA→mRNA
翻译： RNA→Pro 细胞质 mRNA 游离的氨基酸 蛋白质 mRNA→Pro
【板书】
第一节 基因指导蛋白质的合成
一、遗传信息的转录
1、DNA和RNA的比较
2、转录
二、遗传密码的破译
1、密码子
2、反密码子
三、遗传信息的翻译
1、翻译
2、翻译过程
【课后反思】
本节的重点是DNA转录和翻译的过程，仅靠文字描述，学生很难理解这两个抽象的过程。因此，在教学中，要注重借助动画辅助教学，便于学生直观理解掌握。同时，要引导学生构建转录和翻译过程比较的表格，通过类比分析，加深学生对知识的掌握

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