第1节基因指导蛋白质的合成

第1节基因指导蛋白质的合成●从容说课本节内容是本章的开篇，是本章学习的基础，也是教学的难点所在，可用2课时。教师的教学设计要把握好问题的所在点，遗传信息的传递和表达是遗传物质作用原理的核心内容，教学时要先引导学生明确该原理揭示的问题，找出这个原理包容的基本要点，认真处理好教材所呈现的几个方面的问题。1.作好本章的引子。学生学习第3章《基因的本质》后，已经对基因产生了浓厚的兴趣，想进一步探知有关基因的各种问题，此时教师如果能够设计一个精彩的、充满悬念的引子，则能为本章的学习奠定基础。教师可以利用第1节开头的“问题探讨”引出恐龙能否复活的话题，让学生提出反方观点，形成思维上矛盾冲突；或者采用一组美丽多彩的生物图片，把学生引进绚丽多彩的生物世界，而蛋白质是生命的体现者，自然引出蛋白质的合成。提出问题“细胞核中的基因是如何通过指导细胞质中的蛋白质合成来控制生物的性状的呢？”进一步制造悬念。最后，教师指出通过本节的学习，就可以解答大家的疑问，从而顺利切入主题。2.准确把握主干知识与侧枝内容的教学要求。本节主干知识是遗传信息的转录和翻译的过程，侧枝内容是DNA与RNA结构的比较、核糖与脱氧核糖的比较、三种不同种类的RNA以及遗传密码的组成。教师要注意培养学生的归纳、比较和总结的能力，在教学中，处理好主干知识与侧枝内容的关系，合理分配教学时间，明确不同内容的教学要求。3.利用剪纸教具和多媒体课件的有机结合。转录和翻译的过程比较抽象，学生接受起来比较困难，如果单纯利用课件，师生互动就不如人意。在课前教师指导学生按教材图4－4用可以扭动的软纸皮剪出一个DNA模型和带有不同碱基核糖核苷酸若干；按教材图4－6用彩纸剪出核糖体、三叶形的RNA和各种氨基酸（用圆+字母表示），上课时学生主动参与和教师的演示有机结合，增强了学习兴趣。变静为动，化抽象为直观，学生容易理解，效果好。同时也能真正体现新课标的学生的主体作用。4.利用教材插图，提高知识的概括化水平。新教材的亮点之一：插图丰富多彩，色彩逼真。有的可用于导入新课；有的可用于开阔学生的视野，提高学生的学习兴趣；有的可用于直观教学，加深对知识的理解。让学生根据教材第66页“图4－6蛋白质合成示意图”，写出不同颜色的球所代表的氨基酸的名称，这就要求学生对知识的理解，全面而深刻。利用教材插图，促使学生真正理解翻译的全过程，提高知识的概括化水平。知识的概括化水平的高低，决定着知识的迁移程度。5.利用表格，将知识系统化。转录和翻译这部分内容是一个难点，学生往往停留在对知识的零碎记忆和不完整的理解水平上。让学生根据板书板画，采取“看图说话”的形式，对表格内的内容进行归纳，促使学生学会用归类和对比的学习方法，使知识系统化、条理化。6.注重科学史实，增强学生的探究意识和学生的科学素养的培养。●三维目标1.知识与技能（1）说明基因与遗传信息的关系。（2）概述遗传信息的转录和翻译的过程。2.过程与方法（1）通过指导学生设计并制作转录和翻译过程的剪纸的模型，培养学生的创新意识和实践能力。（2）通过DNA和RNA的对照掌握类比方法。（3）通过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。（4）通过遗传信息的传递与表达的学习，建立信息意识，学会从信息角度认识事物的方法。（5）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。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。（2）认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未终结。（3）通过介绍科学史实，开阔学生的眼界，对学生进行热爱科学、探求真理的教育。（4）感悟科学破解遗传密码的过程。●教学重点遗传信息转录和翻译的过程。●教学难点遗传信息的翻译过程。●教具准备1.把课本的相关图片和各种对比表用PowerPoint平台制作成演示文稿。2.转录和翻译过程的动画。3.用软纸皮剪出一个DNA模型和带有不同碱基的核糖核苷酸若干。4.翻译过程示意剪贴画。●课时安排2课时第1课时●教学过程［课前准备］教师：1.利用第3章的“自我检测”分析学生对“基因是什么”的理解情况。2.制作PowerPoint演示文稿和转录过程的Flash动画。学生：以八个人为学习小组，用软纸皮按教材图4－4剪出一个DNA模型和带有不同碱基的核糖核苷酸24个。［情境创设］教师：采用一组美丽多彩的生物图片，把学生引进绚丽多彩的生物世界，提出生命为什么如此多姿多彩？教师引导学生回答。学生：蛋白质是生命的体现者，而蛋白质结构是多种多样的。自然引出蛋白质的合成。教师：谁控制蛋白质的合成？学生：基因。教师：是不是有基因就能合成蛋白质呢？真的能复制恐龙吗？基因怎样指导蛋白质的合成呢？（展示细胞的亚显微结构）学生：从上一章的学习，我们知道，基因是有遗传效应的DNA片段；DNA主要存在于细胞核中，而蛋白质的合成是在细胞质中进行的。那么，DNA携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中去的呢？当遗传信息到达细胞质后，细胞又是怎样解读的呢？教师：同学们的思考很好，下面我们一起来讨论。［师生互动］（一）遗传信息的转录1.RNA的类型教师：科学家发现，能够作为传达DNA信息的信使是RNA。即DNA→RNA→蛋白质。为什么RNA适于作DNA的信使呢？DNA和RNA的区别是什么？RNA有几种？（展示教材图4－1、图4－2和图4－3）让学生阅读教材P62～63的内容和观察以上图片。教师引导学生回答以上问题。学生1：RNA是另一类核酸，它的分子结构与DNA很相似，适于作DNA的信使的原因是：①它也是由基本单位——核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基〔C、G、A、U（尿嘧啶）〕共同组成核苷酸，它也能储存遗传信息。②在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，但由于RNA中没有T，DNA中没有U，所以当RNA与DNA有关系时，U与A配对。③RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。学生2：RNA与DNA的区别有两点：①嘧啶碱有一个不同：RNA是尿嘧啶（U），DNA则为胸腺嘧啶（T）。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。学生3：RNA的种类：①信使RNA——mRNA。顾名思义，这种RNA起的是信使——传递信息的作用（第一位同学讲的那种）。②转运RNA——tRNA。这种RNA担负的是运输的任务。其三叶草型结构的一端可以连接特定的氨基酸。③核糖体RNA——rRNA。教师：同学们回答得很精彩。（掌声）DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？（继续探讨）教师：指导学生阅读教材P63的第四自然段和图4－4，然后完成下列填空。如下：（PowerPoint演示）以上画线部分由学生回答，教师更正。（8）转录的过程：教师播放转录过程的动画，学生观看，然后学生分组利用预先剪好DNA模型和带有不同碱基的核糖核苷酸按图4－4的步骤模拟转录的过程——合成mRNA。学生操作，教师巡视指导，各组展示结果。如下：［教师精讲］通过以上的分析和同学们的操作，同学们应该深刻地认识到转录的过程就是：首先是RNA聚合酶结合在DNA的模板区上，该部位的双螺旋解开成为单链。接着以一条DNA为模板，按碱基互补配对原则，利用细胞核内游离的核糖核苷酸，在RNA聚合酶的作用下合成一条RNA链。最后合成的RNA链逐渐被甩开，解旋的两条DNA链很快又结合在一起，恢复为原来的双螺旋结构，DNA上的遗传信息就被传到了mRNA上，mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程——翻译。在转录的过程中，DNA只有一条链为模板，这已经被科学家的实验证明。Marmur和Duty利用DNA—RNA杂合技术、采用侵染枯草杆菌的噬菌体SP8为材料进行实验。噬菌体SP8的DNA分子由两条碱基组成很不平均的链构成，其中一条链富含嘌呤，另一条互补链则富含嘧啶。因为嘌呤比嘧啶重，因此富含嘌呤的“重”链与富含嘧啶的“轻”链在加热变性后可用密度梯度离心分开。实验者在SP8侵染后，从枯草杆菌中分离出RNA，分别与DNA的重链和轻链混合并缓慢冷却。他们发现SP8侵染后形成的RNA只跟重链形成DNA—RNA的杂合分子。显然，RNA是杆菌DNA中的一条链转录产生的。通过本节的学习，我们也认识到遗传信息传递的稳定性和准确性。［评价反馈］2.转录（1）转录的定义：在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。（2）转录的场所：细胞核。（3）转录的模板：DNA分子的一条链。（4）转录的原料：四种核糖核苷酸。（5）转录的条件：ATP（能量）、酶。（6）转录时的碱基配对：（7）转录的产物：mRNA。用PowerPoint演示下列题目，学生抢答，统计正误，进行评价反馈。1.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？碱基有多少种？A.2种4种B.4种4种C.5种5种D.8种5种解析：因为脱氧核苷酸有4种，核糖核苷酸也有4种，所以核苷酸共有8种；碱基有A、T、C、G、U5种，因此选D。答案：D2.细胞内与遗传有关的物质，从复杂到简单的结构层次是A.DNA→染色体→脱氧核苷酸→基因B.染色体→脱氧核苷酸→DNA→基因C.DNA→染色体→基因→脱氧核苷酸D.染色体→DNA→基因→脱氧核苷酸解析：本题是检查学生对这一组概念的理解，基因是具有遗传效应的DNA片段，由一定的脱氧核苷酸序列组成，染色体是DNA的主要载体，因此选D。答案：D3.下列哪一组物质是RNA的组成成分A.脱氧核糖核酸和磷酸B.脱氧核糖、碱基和磷酸C.核糖、碱基和磷酸D.核糖、嘧啶和核酸解析：RNA的组成单位是核糖核苷酸，核糖核苷酸由一分子的核糖、一分子的碱基和一分子的磷酸组成，因此选C。答案：C4.DNA分子的解旋发生在___________过程中A.复制B.转录C.翻译D.复制和转录解析：考查学生对DNA的复制和转录过程的认识，不管复制和转录都必须先解旋，因此选D。答案：D5.果蝇的遗传物质由___________种核苷酸组成A.2B.4C.5D.8解析：真核生物的遗传物质都是DNA，DNA有四种核苷酸，因此选B。答案：B6.一个DNA分子可以转录出多少种多少个mRNAA.一种一个B.一种多个C.多种多个D.无数种无数个解析：一个DNA分子上有多种基因，因而可以转录出多种多个mRNA，因此选C。答案：C7.烟草、烟草花叶病毒、T2噬菌体中含有的物质，下列叙述正确的是A.核酸的种类依次是2、1、2B.核苷酸的种类依次是8、5、4C.五碳糖的种类依次是2、2、1D.含N碱基的种类依次是5、4、4解析：本题从多方面检查学生对生物中核酸的认识，以上三种生物含有的物质正确的是：核酸的种类依次是2、1、1，核苷酸的种类依次是8、4、4，含N碱基的种类依次是5、4、4，五碳糖的种类依次是2、1、1，因此选D。答案：D［课堂小结］为了让同学们能更好理解本节的内容，利用下表来概括DNA的复制和转录的内容，如下：类别项目复制转录场所细胞核细胞核解旋完全解旋只解有遗传效应的片段模板DNA的两条链只有DNA的一条链原料四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸酶DNA解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶能量ATPATP碱基配对A—TC—GT—AG—CA—UG—CT—AC—G产物子代DNAmRNA、tRNA、rRNA［布置作业］1.复习转录的过程和预习翻译的过程。2.完成课本P77的识图作答题。［课后拓展］列表对比DNA和RNA的不同点，如下表：核酸项目DNARNA结构通常是双螺旋结构，极少数病毒是单链结构通常是单链结构，极少数病毒是双螺旋结构基本单位脱氧核苷酸核糖核苷酸五碳糖脱氧核糖核糖碱基A、G、C、TA、G、C、U产生途径DNA复制、逆转录转录、RNA复制存在部位主要位于细胞核中染色体上，极少数位于细胞质中的线粒体和叶绿体上主要位于细胞质中功能传递和表达遗传信息①mRNA：转录遗传信息，翻译的模板②tRNA：运输特定氨基酸③rRNA：核糖体的组成成分●板书设计第4章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成（一）遗传信息的转录1.R