高一生物基因的表达教案人教版

用心爱心专心121号编辑1基因的表达教学目标知识目标：（1）知道染色体、DNA和基因三者之间的关系以及基因的本质。（2）理解基因控制蛋白质合成的过程和原理。能力目标：（1）通过基因概念的学习，培养学生的抽象思维能力。（2）通过基因控制蛋白质的合成，培养学生的分析综合能力。（3）通过DNA和RNA的对照，掌握类比方法。（4）通过信使RNA的碱基决定氨基酸的学习，掌握先逻辑推理再经实验验证的方法。情感目标：（1）利用我国研究遗传基因及人类基因组计划所取得的成就对学生进行爱国主义教育。（2）通过介绍遗传工程，对学生进行科学价值观的教育。教学建议关于“DNA的功能”的分析表格DNA的功能贮存遗传信息（脱氧核苷酸的排列顺序）复制遗传信息表达遗传信息转录翻译时间在细胞分裂（有丝分裂和减数分裂）的间期在生长发育的过程中场所在细胞核中在细胞核中在细胞质的核糖体上模板以DNA的两条链为模板以DNA的一条链为模板以mRNA为模板原料四种脱氧核苷酸四种核苷酸约二十种氨基酸条件都需要特定的酶和ATP过程在酶的作用下，两条扭成螺旋的双链解开；以解开的每段链为模板，按碱基互补配对原则（A-T、C-G、T-A、G-C）合成与模板互补的子链；子链与对应的母链盘绕成双螺旋结构在细胞核中，以DNA解旋后的一条链为模板，按照A-U、G-C、T-A、C-G的碱基互补配对原则，合成mRNA；mRNA从细胞核进入细胞质中，与核糖体结合按照A-U、G-C、U-A、C-G的碱基互补配对原则，与mRNA上每三个碱基配对的tRNA上的遗传密码顺序，把一定的氨基酸放在相应的位置，合成有一定氨基酸序列的蛋白质产物两个双链的DNA分子一条单链的mRNA具有特定氨基酸顺序的蛋白质特点边解旋边复制；半保留复制（每个子代DNA含一条母链和一条子链）边解旋边转录：DNA双链分子全保留式转录（转录后DNA仍保留原来的双链结构）一个mRNA分子上可连续结合多个核糖体，进行多肽链的顺序合成。关于“染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸、碱基的关系”的分析图1用心爱心专心121号编辑2图2（1）每个染色体只含一个DNA分子，如果每个染色体有二个染色单体，则含二个DNA分子。（2）每个DNA上含有许多个基因。（3）每个基因可以含有成百上千个脱氧核苷酸。（4）不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同，携带有不同的遗传信息。（5）结论：基因是具有遗传效应的DNA片段。（6）注意：DNA上的部分片段没有遗传效应，不能称之为基因。关于“中心法则”的分析1958年克里克（Crick）提出了中心法则，他认为遗传信息的自我复制是从DNA到DNA；遗传信息的传递是从DNA到RNA，最终决定蛋白质分子的结构和功能。后来，人们发现，有些病毒的RNA能自我复制。另外，还发现有些RNA病毒侵染细胞后能产生逆转录酶，逆转录酶以RNA为模板合成双链DNA分子。这个双链DNA分子能整合到寄主细胞的DNA中，可随寄主细胞DNA的复制而复制，同时也可以转录出更多的病毒RNA。考虑以上因素，中心法则可以完善如图所示。关于遗传密码的分析1．为什么三个相邻碱基能决定一个氨基酸？RNA有4种核苷酸，而氨基酸有20种，4种核苷酸如何决定20种氨基酸？一种碱基决定一种氨基酸，只能决定种氨基酸；二种碱基决定一种氨基酸，只能决定种氨基酸；三种碱基决定一种氨基酸，能够决定种氨基酸。三联体密码的想法，在1959年被Nirenberg和Ochoa等人用实验证实。2．遗传密码的特点遗传学上把信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基，叫做1个“密码子”。（1）密码子在RNA上的排列是连续的。两个密码子之间没有任何其他核苷酸予以隔开。因此要正确地阅读密码必须从一个正确的起点开始，连续不断地往下读，直到终止信号出现。如果在密码上加入一个或删减一个碱基，这一点以后的密码读取将全部发生错误，如基因突变。（2）遗传密码具有兼并性的特点。遗传密码一共有64个，而生物体中氨基酸总共只有20个，因此多数氨基酸必定有几个密码与之对应。如，与丙氨酸对应的密码有GCU、GCC、GCA、GCG。只有色氨酸及甲硫氨酸各只有一个密码。遗传密码的兼并性特点，能减少生物基因突变造用心爱心专心121号编辑3成的损害，有利于遗传的稳定性。（3）密码有专一性的特点。观察密码子表可知，氨基酸似乎只由前两个碱基决定，第三个碱基的改变常不致于引起氨基酸的改变。（4）启动子与终止子。UAG、UAA及UGA不编码任何氨基酸，是肽链合成的终止密码。另外，AUG既是甲硫氨酸的密码。又是肽链合成的起始密码，所以肽链合成的第一个氨基酸总是甲硫氨酸。所以与61种密码子相对应，应有61种转运RNA。（5）密码的通用性。课本中密码子表所列密码，无论对病毒还是原核生物或真核生物都是通用的，这是生物具有同一性的有力证据。但也有个别例外，如，UGA是一个“终止密码”，不翻译成任何氨基酸，但人线粒体DNA中密码子UGA却翻译为色氨酸。AUA通常翻译为异亮氨酸，而在人线粒体中却翻译为甲硫氨酸。3．遗传信息、密码子、遗传性状的辨析遗传信息：不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同，因此，不同的基因就含有不同的遗传信息。密码子：遗传学上把信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基，叫做1个“密码子”。遗传性状：是指由遗传物质所控制的生物体表现出的各种形态、结构和生理等方面的特征，主要由蛋白质体现。基因怎样实现对性状的控制？（1）一些基因是通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状的。例如，酪氨酸酶能将酪氨酸转变为黑色素。如果某人由于基因异常而不能形成酪氨酸酶，那么就不能会成黑色素，而使皮肤、毛发等处表现为白化症状。（2）一些基因是通过蛋白质的分子结构来直接影响性状。例如，人类的血红蛋白由四条多肽链约几百个氨基酸构成，如果控制血红蛋白分子结构的基因异常，就会合成结构异常的血红蛋白而引起疾病。总之，生物的形态、结构和生理等方面的性状主要由蛋白质体现，蛋白质的合成又受基因控制。所以生物的性状是由基因控制的。教学设计方案【教学重点、难点、疑点及解决办法】1．教学重点：染色体、DNA和基因三者之间的关系和基因的本质。2．教学难点：基因控制蛋白质合成的过程和原理。3．教学疑点：（1）蛋白质和性状的关系。（2）DNA的两条链都能转录吗？4．解决办法：（1）强调是重要的基本概念，引起学生重视。（2）加强三者之间关系的举例与解析。（3）配合图示（课本第12页图6－7）说明染色体和基因间的关系。（4）重视学生阅读、理解和记忆。（5）对遗传效应的内容要举例解释清楚。（1）运用蛋白质合成示意图形象说明转录、翻译的场所、模板、原料、工具等；（2）对RNA和DNA的组成进行比较，RNA的种类及每种RNA的功能要举例讲清楚；（3）注意tRNA的反密码子和所携带的氨基酸的密码子不要混淆；（4）对3种碱基互补配对原则“要挑出来讲明用途”；（5）用电报的信息转换类比说明转录、翻译的概念。（1）蛋白质与性状——举例说明不同的蛋白质结构就是不同的性状。基因控制蛋白质的合成，就是控制性状。（2）DNA的两条链都能转录吗？——不能。对还有疑问的学生用DNA结构挂图或书中的插用心爱心专心121号编辑4图讲解说明两条链方向不同。（注：转录的只是其中一条链即35－55链，这在DNA的立体结构中已埋下伏笔）。【课时安排】2课时。【教学过程】第一课时引言：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？1．基因是有遗传效应的DNA片段讲述：每个染色体含有一个DNA分子，每个DNA分子有很多基因，基因是什么？（l）基因的概念：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：①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。②基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位举例：豌豆高茎基因控制高的性状，使豌豆长到大约2米高；豌豆矮茎基因控制矮的性状，使豌豆长到约30厘米。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。③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。（2）基因的位置：染色体是基因的载体，基因在染色体上呈直线排列（银幕显示第12页图6－7：果蝇某一条染色体上的几个基因）。问：那么，构成DNA的基本单位是什么？学生答出：脱氧核苷酸。又问：有几种脱氧核苷酸？学生回答：4种（它们分别是：略）（3）基因的化学组成：每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。讲述：基因的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息。例如：白花基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，这样特定的排列顺序就代表白花的遗传信息。上一代传给下一代的是遗传信息而不是白花的本身，在下一代就可以将白花遗传信息表达为白花。（4）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（可举例说明之入学生看书12－13页《基因——有遗传效应的DNA片段》。要求：①对基因的概念在理解的基础上记忆，这是一个很重要的基本概念。②理解基因一DNA—染色体之间的关系。教师最后归纳：基因是DNA分子上具有一定遗传效应的DNA片段，在染色体上呈直线排列，是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位。2．基因的表达讲述：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用心爱心专心121号编辑5做基因的表达。如：从上述图示中可以看到，复制和表达遗传信息是基因的基本功能。那么，是如何表达的呢？3．基因控制蛋白质的合成讲述：生物的性状主要通过蛋白质来体现的。比如，鱼的肌肉由鱼的肌肉蛋白质来体现；牛的肌肉由牛的肌肉蛋白质来体现；鸡的肌肉由鸡的肌肉蛋白质来体现。我们能吃出鱼肉、牛肉、鸡肉味道的不同，就是因为它们的蛋白质结构不同，因而体现了各自不同的性状。基因控制性状就是通过控制蛋白质合成来实现的。基因可比喻为导演，蛋白质可比喻为演员。基因主要存在于细胞核的染色体上（细胞核基因），而合成蛋白质是在细胞质里进行的。那么，遗传信息怎样由细胞核到细胞质呢？这需要通过另一种核酸——RNA。银幕显示DNA和RNA的区别，让学生比较不同之处。RNA与DNA的区别有两点：①嘧啶碱有一个不同。RNA是尿嘧啶，DNA则为胸腺嘧啶。②五碳糖不同：RNA是核糖，DNA是脱氧核糖，这样一来组成RNA的基本单位就是核糖核苷酸，DNA则为脱氧核苷酸。（三）总结遗传的主要物质是DNA，基因是有遗传效应的DNA片段，在染色体上呈直线排列，基因的不同就是脱氧核苷酸排列顺序不同，不同的基因含有不同的遗传信息。基因控制性状就是通过控制蛋白质合成来实现的，DNA的遗传信息又是通过RNA来传递的。（四）布置作业1．细胞内与遗传有关的物质，从简单到复杂的结构层次是（）A．基因→DNA→脱氧核苷酸→染色体B．脱氧核苷酸→基因→DNA→色体C．脱氧核苷酸→基因→染色体→DNAD．基因→脱氧核苷酸→染色体→DNA2．下列哪一组物质是RNA的组成成分（）A．脱氧核糖碱基和磷酸B．脱氧核糖核酸和磷酸C．核糖嘧啶和核酸D．核糖碱基和磷酸3．构成人体的核酸有两种，构成核酸的基本单位——核苷酸有多少种（）A．2种B．4种C．5种D．8种答案：1．B2．D3．D4．课本第17反复习题一，1；四。（五）板书设计（三）基因的表达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．基因的表达3．基因控制蛋白质的合