基因知道蛋白质的合成

《基因指导蛋白质的合成——遗传信息的翻译》第2课时的教案（字数统计：）一、教材分析在人教版生物教材必修2《遗传与进化》第4章第1节“基因指导蛋白质的合成”中，转录和翻译过程抽象复杂——学生难理解，较多物质和细胞结构参与——学生易混乱，涉及到必修1和必修2中多个章节内容——学生已遗忘，而本节的突破对本模块学习起着承前启后的作用。转录和翻译过程的讲解图文并重。图解力求直观形象地体现每个步骤，并与文字描述一一对应，便于学生的阅读和自学基于以上考虑，把本节分为2课时，遗传信息的翻译为第2课时二、教学准备多媒体课件；图片图表及文本资料、挂图三、教学目标1、知识目标识记：概述遗传信息的翻译过程。理解：“密码子”和“反密码子”的概念。2、能力目标（1）运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系，培养学生分析综合能力。（2）通过对“遗传信息究竟如何翻译？”的探究，培养学生的探究精神和创造性思维。（3）利用课本插图和课件，培养和发展学生的读图能力；提高分析、类比归纳的学习方法（4）通过指导学生设计并制作转录和翻译过程的剪纸模型，培养学生的创新意识和实践能力3、情感态度与价值观（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；认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未结束。（2）不同智能倾向的学生得到成功的体验，建立学习的自信心和自尊心。（3）认同与人合作在科学研究中的重要性。(4)感悟科学破解遗传密码的过程四、教学重点和难点1、教学重点：遗传信息翻译的过程。2、教学难点：遗传信息的翻译过程。五、教学设计思路在教学中，教师可以通过多媒体动画，也可以通过比喻等手法使抽象问题具体化。我们用了flash动画、视频、打比方的方式，让学生多看，多动手，多想。自制多媒体课件，主要是插入与蛋白质的生物合成内容、和与课文相关的图片，以激发学生兴趣，增强感性认识，并利用图片和录像展现，使学生头脑中呈现出一个完整的转录翻译过程。由于每周的课时以及课后复习时间有限，这就要求尽可能激发学习兴趣、提高课堂效率和增强学生参与度，把主动权交给学生。本节课大致思路如下：课前回顾引入新课→学习新内容→一个动画演示和一个视频演示→对比巩固知识→练习评价反馈。部分内容学生较难理解，但前后顺序逻辑严密，框架思路清楚。因此以问题形式驱动，教师引导、点拨，学生自学探究的方法处理教学内容。（一）具体思路如下1、：(1)基因是如何指导蛋白质合成的？(2)DNA在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质中进行的，两者如何联系起来呢？推测有一种物质能够作为传达DNA信息的信使，科学家发现此物质就是RNA。(3)RNA如何解读DNA的遗传信息？2、提出问题：mRNA的信息如何用于合成蛋白质？3、分析推理：在具体实施过程中，首先通过一个破译电码的小游戏，引申到遗传信息的破译上来。在激发学生的学习兴趣的同时，又降低了学生理解基因的表达的难度。在具体学习到翻译这一过程的时候，同样，教师把遗传密码的翻译过程比喻为破译莫尔斯电码的过程，化抽象为形象。4、总结：基因的表达是在细胞中完成的。DNA分子、RNA分子、氨基酸分子、核糖体和线粒体等众多的细胞器一道，合作完成遗传信息的转录和翻译。在组成蛋白质的肽链合成后，肽链就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，经过一系列步骤，被运送到各自的岗位，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，开始承担细胞生命活动的各项职责。（二）学法指导1、观察法——观察转录和翻译的过程，做好简要记录；2、假设演绎法——假设、推理分析氨基酸与碱基之间的对应关系回顾问题六、课前布置预习作业在上课之前，教师布置预习作业。（预习作业见课本P73）问题探讨中莫尔斯密码表及问题1、2。在预习作业中，设置了这部分内容在上课前要求学生完成，目的是通过探索活动，激发学生兴趣的同时，引申到基因的翻译。在具体讲到翻译过程的时候，以莫尔斯电码打比方，需要再次用到电码表。七、教学过程学习阶段教师组织和引导学生活动教学意图复习导入引入课题教师指导基因控制蛋白质合成过程回顾转录：图示P63图4-4以DNA为模板转录RNA的图解。利用视频：显示转录过程。转录得到的RNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？RNA如何将信息翻译成蛋白质？（二）翻译：设问：碱基和氨基酸之间的对应关系怎样？讨论：（课本P73）问题探讨中莫尔斯密码表及问题1、2（破译电码的小游戏，以谜语的形式出现，涉及到生物知识和英语知识，这样很好地激发了学生探索的欲望。学生通过努力，得到正确答案，获得很大的成就感。）学生回答。学生观看转录过程，回忆复习。学生阅读：课本P64概念学生讨论设计新情景，引入新内容的学习。通过阅读课文，进一步提高学生自学能力。学生自学教师讲解思考讨论：tRNA为什么能胜任“译员”的工作教师讲解思考讨论与生活联系，激发学习和探究知识的兴趣教师导学设置问题情境思考：mRNA的4种碱基如何决定20种氨基酸？推理：1种碱基决定1种氨基酸？（不可能）2个碱基决定1种氨基酸？（16种组合方式也不能决定20种氨基酸，不行。）提出：mRNA上每3个相邻的碱基决定1个氨基酸。注意：密码子和反密码子的区分：密码子：mRNA上三个相邻的碱基称为一个密码子。反密码子：每个tRNA上的三个碱基，可以与mRNA上的密码子互补配对。tRNA（转运RNA）的特点：象三叶草的叶形，一端是3个碱基，另一端是携带氨基酸的部位（如图）。小结：64种密码：61个编码控制20种氨基酸合成，另外3个（UAG、UAA、UGA）不编码任何氨基酸，而是合成蛋白质的终止信号又称终止密码。反密码子：61种tRNA。通过莫尔斯电码的探索过程，相信大家已经学会怎样破译基因所含的遗传信息了。现在请同学们完成预习作业中的第二部分：破译遗传信息。（学生进行实践活动。）学生根据“基因→mRNA→蛋白质”这条主线。这段遗传信息所决定的氨基酸序列是：甲硫氨酸-谷氨酰氨-酪氨酸-甘氨酸-谷氨酰氨-亮氨酸-亮氨酸（以莫尔斯电码做类比，生动有趣，同时降低理解难度,由于有破译莫尔斯电码作铺垫，学生非常容易就理解了翻译的过程。学生查阅密码表，熟悉翻译过程。实践中发现的：多种密码子可以决定同一种氨基酸及终止密码不对应氨基酸等）模拟：请学生看课件情境，用类比的方法理解翻译过程。活动：阅读课本66页2、翻译：利用flash动画：显示翻译过程。学生带着问题阅读课文，小组讨论。学生思考，回答。学生交流争论。学生演示，讲解。学生思考，回答。学生思考学生将课文知识建立起有机的联系。教师导学，进一步掌握知识要点。并利用教材中的图解，引导学生通过观察、思考、归纳获得知识。教师导学，帮助学生掌握知识要点。出示挂图教师引导学生观察总结出示表格比较我们人为将这个过程分为4个步骤：第一步mRNA与核糖体结合后，携带甲硫氨酸的tRNA首先与mRNA的AUG互补配对，进入位点1；第二步携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2；第三步甲硫氨酸与组氨酸形成肽键，并脱离占据位点1的tRNA而转移到占据位点2的tRNA上；第四步核糖体沿mRNA移动，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。重复步骤2、3、4，直到核糖体读取到mRNA的终止密码。（3）小结：（出示挂图对照课本插图）场所：细胞质的核糖体；模板：以mRNA为模板；原料：20种氨基酸（由tRNA搬运）；合成：有一定氨基酸顺序的肽链。利用视频：显示蛋白质合成的全过程。（转录和翻译过程）再次总结：指出：基因的表达过程是在细胞中完成的。（具体内容见教学设计思路中的4）（三）比较复制，转录和翻译三个过程的差异：DNA复制转录翻译场所细胞核细胞核核糖体模板DNA双链DNA一条链mRNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸学生跟随教师讲解，观察、理解翻译的过程。学生思考，回答。学生观察思考，回答在学生读图的同㎜时，教师播放视频动画：蛋白质的合成过程，变静为动，化抽象为直观，促使学生真正理解翻译的全过程，提高知识的概括化水平利用图解，引导学生通过观察、思考、归纳获得知识使学生加深对基因表达过程的理解，为后两节学习做好铺垫。使学生通过解决问题，灵活运用知识。知识归纳合成DNA分子mRNA肽链特点半保留复制，边解旋边复制边解旋边转录一个mRNA分子可以与多个核糖体结合反馈练习知识扩展：与蛋白质合成有关的计算：思考：DNA的碱基、mRNA的碱基与氨基酸个数的关系？小结：DNA的碱基数:mRNA的碱基数:蛋白质的氨基酸数=6:3:1学生练习。学生思考，小组讨论，以小组发言。完成练习。知识延伸。巩固知识。教学反思：对于微观的世界,学生缺乏直接感知。因此本节课的总体思路是：首先回顾转录过程，然后以破译电码的小游戏，以谜语的形式出现，涉及到生物知识和英语知识，这样很好地激发了学生探索的欲望。蛋白质是生命活动的体现者，基因对性状的控制，是通过控制蛋白质的合成来实现的。把莫尔斯电码比喻为遗传密码，围绕着“遗传信息究竟如何表达？”这个问题展开探究。学生的好奇心被激发，所以能够紧跟着教师的思路积极思考。在具体的学习过程中，有意识地增加师生互动、生生互动的机会，同时莫尔斯电码又形象生动，学生的学习积极性就很好地被调动起来了，课堂气氛即活跃又严谨。在潜移默化中，培养了学生的探究精神和创造性思维，目标达成率高。在学习了这节课后，很多学生有恍然大悟的感觉：原来遗传信息是这样破译出来的。通过让学生理解转录和翻译的物质结构基础以及二者之间的内在逻辑联系，引导学生运用已有知识和观点思考和讨论相关的问题，培养学生分析综合能力。A—C—U—G—G—A—U—C—UmRNAtRNA苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸转录翻译蛋白质密码子ACUGGAUCUDNAA—C—T—G—G—A—T—C—TT—G—A—C—C—T—A—G—A肽键肽键136蛋白质中氨基酸数目与mRNA、DNA中碱基数目的关系U–G–AC–C–UA–G–A