基因指导蛋白质的合成(翻译)教学设计

1基因指导蛋白质的合成（翻译）常熟外国语学校陆斐一、教材分析人教版生物教材必修2第四章第一节“基因指导蛋白质的合成”对本模块的学习起着承前启后的作用，包括遗传信息的转录和翻译，过程抽象复杂，需要很多物质和结构的参与，因此学生易混乱、难理解。所以本节内容分2课时，翻译为第2课时。课程标准对本节对应的要求是“概述遗传信息的转录和翻译”，教师在课堂上逐步展开知识的学习，更符合认知规律。本课时的主干知识是遗传信息的翻译的过程，侧枝内容是密码子、tRNA。运用多种教学手段可让学生较好地掌握翻译过程。本节内容教材首先从细胞水平引导学生思考位于细胞核中的DNA是如何指导细胞质中蛋白质的合成，然后再将学生引导到分子水平的学习，在从分子水平认识蛋白质的合成后，教材又回归到细胞水平。因此教师要注意从细胞水平和分子水平两个层面引导学生认识转录和翻译的过程。二、教学目标1．知识与技能（1）了解密码子的概念和特点；熟练地查阅密码子表。（2）认识tRNA，了解tRNA的功能及特点。（3）概述遗传信息的翻译过程。（4）掌握基因的碱基、mRNA的碱基和氨基酸数目的对应比例关系。2．过程与方法（1）运用数学方法分析推测碱基与氨基酸的对应关系，掌握先逻辑推理再实验验证的方法。（2）利用课本插图和课件，培养和发展学生的识图、辨图和分析释图的能力。（3）通过制作翻译过程的剪纸模型，提高学生的动手实践能力和合作能力。3．情感态度与价值观（1）通过介绍科学史实，对学生进行热爱科学、探求真理的教育。（2）学生得到成功的体验，建立学习的自信心。（3）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。三、教学重点和难点1．教学重点（1）遗传信息的翻译过程。（2）密码子的概念和特点；tRNA的特点。（3）基因的碱基、mRNA的碱基和氨基酸数目的对应比例关系。2．教学难点遗传信息的翻译过程。四、教学方法谈话、演示、讨论、讲授等。五、教学准备1．PPT。2．模拟翻译过程的剪纸模型12套（每4人1套）。每套包括核糖体1个、氨基酸4个、tRNA42个、含12个碱基的mRNA1个。（见附录1）六、教学过程教学过程教师活动学生活动设计意图创设情境向学生展示一组照片。电报通讯能使部队掌握主动权，加快战事的速度。电报通讯时，发报员对着发报机按个不停，接收方接收相应信号。向学生展示一组信号。点信号“·”发“嘀”的声音，时间较短，长信号“—”发“嗒—”的声音，时间较长。接收方接收到信号后，必须将信号怎么样才能得到相应的信息？这就需要双方都有一张密码表，叫“莫尔斯密码表”。请大家观察一下，“莫尔斯密码表”表示了哪两者之间的相互关系？比如第一个密码“·——”表示字母“W”。下面我们来比一比谁能既快又准确地翻译出前面五个密码。整个这组信号可以翻译成“Wherearegeneslocated?”中文是什么意思？基因位于哪里？观看图片：（1）二战期间德国军队的士兵架设起了电台，指引部队攻击山谷里的敌人。（2）前线的士兵在电台边值勤，并将接收到的信号记录下来。·——/····/·/·—·/·/·—/·—·/·/——·/·/—·/·/···/·—··/———/—·—·/·—/—/·/—··/翻译成相应的文字。表示了英文字母与信号之间的相互关系。根据提供的莫尔斯密码表将前面五个密码翻译成英文字母——W-h-e-r-e。基因位于哪里？主要在细胞核。设置情境、激发学生学习兴趣的同时，采用类比思维的方法，将学生的思维导向翻译。知识回顾，导入新课通过上一节课的学习，我们已经知道基因主要在细胞核，而蛋白质的合成在细胞质，细胞核中的基因如何指导细胞自然过渡，复习旧知，把遗传信息的转录和3教学过程教师活动学生活动设计意图质中蛋白质的合成?我们把遗传信息从基因流向mRNA的过程叫什么？mRNA在细胞核内合成后，经过核膜上的什么结构进入细胞质？我们把遗传信息从mRNA流向蛋白质的过程叫什么？遗传信息的翻译就像刚才莫尔斯密码的翻译一样。翻译莫尔斯密码，我们首先要知道哪两者之间的关系？遗传信息的翻译也是这样。回忆上节课内容，回答：有一种中间物质充当信使，它就是mRNA。转录。核孔。翻译。也就是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。英文字母和信号。翻译过程这一条主线连接起来。把遗传信息的翻译比喻为电报信息的翻译，化抽象为形象，降低了学生理解遗传信息翻译的难度。数学推算，引出密码子的概念。mRNA的基本组成单位是什么？包括几种碱基？组成蛋白质的基本单位是什么？氨基酸有多少种？mRNA中的4种碱基与蛋白质中的20种氨基酸的对应关系是怎样的呢？我们来试一试三种可能。核糖核苷酸。4种，A、G、C、U。氨基酸。20种。讨论至少要多少个碱基的不同排列顺序才能决定20种不同的氨基酸。如果1个碱基决定一个氨基酸，那么4种碱基只能决定4种氨基酸，远远不够。如果2个碱基决定一个氨基酸，那么4种碱基只能决定16种氨基酸，还是不够。如果3个碱基决定一个氨基酸，那么4种碱基能决定64种氨基酸，绰绰有余。运用数学方法分析推测碱基与氨基酸的对应关系。4教学过程教师活动学生活动设计意图推测：1个氨基酸可能是由mRNA上的3个碱基决定的。当然这仅仅是推测，一定正确吗？1961年，英国科学家克里克及同事用实验证明了一个氨基酸是由mRNA的3个相邻的碱基决定的；1967年，科学家将20种氨基酸的密码子全部破译，并编制成密码子表。请学生尝试说出密码子的概念。不一定，还需要实验验证。mRNA上决定1个氨基酸3个相邻的碱基，叫1个密码子。掌握先逻辑推理再经实验验证的方法。通过介绍科学史实，对学生进行热爱科学、探求真理的教育。提高学生的概括能力。分析密码子的特点有一mRNA片段，碱基序列为ACUGAGUUA，它包含了几个密码子？这三个密码子分别决定哪三种氨基酸？展示20种氨基酸的密码子表。查表过程中你们发现密码子有什么特点？补充密码子的另外两个特点：（3）通用性：地球上几乎所有的生物共用一套遗传密码。（4）密码的简并：即一种氨基3个。查找密码子表，找出对应的氨基酸分别是苏氨酸、谷氨酸、亮氨酸。分析密码子的特点：（1）一种密码子只能决定一种特定的氨基酸；一种氨基酸可以由1种或多种密码子决定。（2）密码子总共有64种（4×4×4=16），其中起始密码子有两种，终止密码子有三种。所以能决定氨基酸的密码子有61种。利用密码子的概念根据mRNA的碱基数目计算密码子数目。练习查阅密码子表。利用课本插图和课件，培养和发展学生的识图、辨图和分析释图的能力。5教学过程教师活动学生活动设计意图酸可能有几个密码子。密码的简并对生物的生存发展有什么意义？增强密码的容错性；保证翻译速率。拓展学生的思维。精讲tRNA及反密码子向学生展示小资料：（1）氨基酸合成蛋白质的细胞器是核糖体。（2）氨基酸主要存在于细胞质基质中。引导学生根据资料提出问题。氨基酸从细胞质基质进入核糖体需要一种转运工具，它就是tRNA。图片介绍tRNA。一端携带一个氨基酸，另一端有三个碱基，与mRNA上的密码子是什么关系？因而我们把tRNA上的这三个碱基叫做反密码子。引导学生说出tRNA的特点及种类。请学生找一找反密码子为AAU、CUA、UAG的tRNA携带的氨基酸分别是什么？引导学生先把反密码子转换成密码子，再查找密码子表。提出问题：游离在细胞质基质中的氨基酸，是怎样进入核糖体的？观察，得出两者之间是碱基互补配对关系。分析得出tRNA的特点即一种tRNA只能识别并转运1种氨基酸，种类为61种。找出tRNA携带的氨基酸种类。对应的氨基酸分别是亮氨酸、天冬氨酸、异亮氨酸。资料引入，提高学生发现问题的能力。进一步提高学生的读图能力和分析问题的能力。使学生深刻理解密码子和反密码子的含义。运用多种教学手段介绍翻译的过程Flash演示翻译的过程。结合课件简述翻译的过程。人为地将翻译过程分为4个步骤，核糖体的2个位点命名为位点1和位点2。第一步，mRNA进入细胞质，与核糖体结合，特定的tRNA携带相应观看翻译的过程。尝试说出翻译的条件（模板mRNA、原料氨基酸、能量ATP、酶、核糖体、tRNA）、过程。边听老师介绍边根据碱基互补配对原则找出进入核糖体的相应tRNA。了解翻译过程的同时，培养学生的观察能力和语言表达能力。明确翻译的具体过程。6教学过程教师活动学生活动设计意图的氨基酸进入位点1；第二步，另一个tRNA以同样的方式进入位点2；第三步，氨基酸与氨基酸脱水缩合形成肽键；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……打比方。指导学生使用剪纸模拟翻译的过程。实物投影学生的成果。同学们的模拟操作完成得非常出色，从同学们的成果展示可以看到同学们对这部分内容掌握得相当不错。同学们的操作用了一定的时间，实际上，在细胞质中，翻译是一个快速的过程。在37℃时，细菌细胞内合成肽链的速度约为每秒连接15个氨基酸。图片展示一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链。意义是什么？把tRNA比作大人，有两个特异端，即左手和右手，左手拿着电影票（反密码子），右手领着自己的孩子（氨基酸），来到电影院（核糖体），找到座位号（密码子），将自己的孩子安排坐下，离开电影院。这样，许多小孩（氨基酸）就通过大人（tRNA），按照电影院座位号（密码子），排成了一定顺序的（多肽）。使用剪纸模拟翻译过程。4人一组，先讨论活动方案，再进行操作。操作时把翻译的过程用语言表达出来。上台交流。少量的mRNA就可以迅速合成大量的蛋白质。使用贴近生活经验的比方，体验翻译过程的和谐美。提高动手操作能力和合作能力，加深对翻译过程的理解。学生得到成功的体验，建立学习的自信心。了解翻译的速度及意义。7教学过程教师活动学生活动设计意图判断核糖体的移动方向（根据核糖体上肽链的长短）。掌握判断方法。回归细胞水平肽链合成后，从核糖体上脱离，能马上承担细胞的各项生命活动吗？不行，还需要内质网、高尔基体等细胞器的加工和修饰，才能成为成熟的蛋白质，承担细胞的各项生命活动。让学生从细胞水平和分子水平两个层面，整体认识基因表达的意义。探究基因的碱基、mRNA的碱基和氨基酸数目的对应比例关系基因的碱基、mRNA的碱基和氨基酸数目的对应比例关系是怎样的？分析得出，基因的碱基：mRNA的碱基：氨基酸=6:3:1。练一练：由n个碱基组成的基因，控制合成由1条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均相对分子质量为a，则该蛋白质的相对分子质量最大为（D）Ana/6Bna/3－18（n/3－1)Can－18(n－1)Dna/6－18（n/6－1)了解推算三者关系的方法。巩固、提升。小结小结基因控制蛋白质的合成过程包括转录和翻译。基因→mRNA→蛋白质。小结本节课内容。课堂巩固幻灯片出示相应题目。练习，回答。巩固所学知识。七、板书设计基因指导蛋白质的合成基因（碱基）6转录：mRNA(碱基)ACUGAGUUA3翻译：蛋白质（氨基酸）苏氨酸谷氨酸亮氨酸1八、教学反思本节课采用了多种教学手段，让学生的学习热情激发出来，使课堂教学充满活力，并做到将培养科学素质落实到课堂中。用二战期间电报通讯使用的莫尔斯密码作为情境创设激发了学生的学习兴趣；突破难点方面，通过动画演示翻译、教师精讲、打比方和学生模拟翻译过程等多种教学方法概述翻译的过程，变静为动，化抽象为直观，充分调动了学生的学习积极性，给更多学生提供展示自我、表现自我、认可自我的机会，真正体现了新课标学生的主体作用。8附录1：模拟翻译过程的剪纸（剪成空心）UACCGAGAACUGAUGGCUCCUUGAC亮氨酸天冬氨酸甲硫氨酸丙氨酸9附录2：学案基因指导蛋白质的合成（翻译）【比一比】请根据莫尔斯密码表将它们翻译成英文。字符电码符号字符电码符号A·—N—·B—···O———C—·—·P·——·D—··Q——·—E·R·—·F··—·S···G——·T—H····U··—I··V···—J·———W·——K—·—X—··—L·—··Y—·——M—