《基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成》教案

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1 學(xué)校 陸河中學(xué) 學(xué)科 生物 編寫人 彭成仰 第四章第 1 節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 一 教材分析 本節(jié)是第四章學(xué)習(xí)的基礎(chǔ) 也是本章教學(xué)的難點所在 本節(jié)內(nèi)容不僅抽象復(fù)雜 而且 涉及的物質(zhì)種類非常多 主干知識是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程 側(cè)枝內(nèi)容是 DNA 與 RNA 結(jié)構(gòu)的比較 核糖與脫氧核糖的比較 三種不同種類的 RNA 以及遺傳密碼的組成 在處理主干和側(cè)枝內(nèi)容關(guān)系時 要合理分配時間 明確不同層次的教學(xué)要求 二 教學(xué)目標(biāo) 1 知識目標(biāo) 概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程 理解遺傳信息與 密碼子 的概念 運用數(shù)學(xué)方法 分析堿基與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系 2 能力目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力 使學(xué)生掌握一定的科學(xué)研究方法 理解結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)原理 通過指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計并制作蛋白質(zhì)合成過程的活動模具 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力 三 教學(xué)重難點 重點 遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程 難點 遺傳信息的翻譯過程 四 學(xué)情分析 通過第二 三章的學(xué)習(xí) 學(xué)生對基因是什么以及基因能夠決定生物體性狀有了一定的 科學(xué)認(rèn)識 并已經(jīng)對基因究竟是如何起作用的產(chǎn)生了濃厚的興趣 教學(xué)方法 1 教師講述 舉例 圖示 啟發(fā)與學(xué)生閱讀 思考 討論探索相結(jié)合 課前準(zhǔn)備 1 學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備 完成課前預(yù)習(xí)學(xué)案 提出疑惑 2 教師的教學(xué)準(zhǔn)備 課前預(yù)習(xí)學(xué)案 課內(nèi)探究學(xué)案 課后訓(xùn)練與提高 基因控制蛋白質(zhì) 合成的多媒體課件 七 課時安排 2 課時 內(nèi)容和練習(xí)各一節(jié) 八 教學(xué)過程 第一課時 復(fù)習(xí)檢查 總結(jié)疑惑 基因 蛋白質(zhì)方式 二 本節(jié)課的重點 合作探究 精講點撥 討論 遺傳物質(zhì) DNA 一般都存在于細(xì)胞核中 而蛋白質(zhì)的合成則是在細(xì)胞質(zhì)的核糖 體上進(jìn)行的 那么細(xì)胞核中的 DNA 是如何控制細(xì)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)的合成過程的 引導(dǎo)學(xué)生 推斷可能的兩種途徑 直接或間接 然后討論哪種途徑是可行的 好比具有不同語言的 兩個國家間的交往一樣 必須時常委派一些能懂這兩國語言的使者才能進(jìn)行友好往來 使 學(xué)生知道細(xì)胞核中 DNA 所攜帶的遺傳信息也必須通過中間媒介傳遞到細(xì)胞質(zhì)中 才能指 導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 教師講述 大量的科學(xué)實驗表明 信息的傳遞不是由 DNA 直接傳遞給蛋白質(zhì)的 而 是在細(xì)胞核中先把 DNA 的遺傳信息傳遞給 RNA 然后 RNA 進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中 在蛋白質(zhì)合 2 成中起模板作用 我們把這種 RNA 形象地叫做信使 RNA 簡寫為 mRNA 此外還有轉(zhuǎn)運 RNA 也叫 tRNA 以及核糖體 RNA 也叫 rRNA 問 RNA 只有一條鏈 它的結(jié)構(gòu)組成與 DNA 有什么異同點呢 學(xué)生閱讀 p63 圖 4 3 師生討論共同完成 教師適時歸納總結(jié)并演示表格內(nèi)容 RNA 與 DNA 的比較 練習(xí)反饋 1 教師講述 DNA 相當(dāng)于總司令 在戰(zhàn)爭中 如果總司令總是深入前沿陣地直接指揮 就會影響他指揮全局 DNA 被核膜限制在細(xì)胞核內(nèi) 必須先把遺傳信息傳給 mRNA 這 一過程稱為轉(zhuǎn)錄 DNA 的遺傳信息是怎樣傳給 mRNA 的 結(jié)合多媒體課件或圖示教師精講點撥 DNA 雙螺旋解開 DNA 雙鏈的堿基得以暴露 其中一條鏈提供準(zhǔn)確模板 游離的核苷酸隨機地與 DNA 鏈的堿基碰撞 當(dāng)核苷酸的堿基與 DNA 的堿基互 補時 兩者以氫鍵結(jié)合 新結(jié)合的核苷酸連接到正在合成的 mRNA 分子上 合成的 mRNA 從 DNA 鏈上釋放 而后 DNA 雙鏈恢復(fù) 小結(jié)轉(zhuǎn)錄的相關(guān)知識 練習(xí)及時反饋 2 過渡 DNA 將遺傳信息傳給 mRNA 后 后者將通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)內(nèi) mRNA 又是如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)合 成的呢 轉(zhuǎn)錄得到的 RNA 仍是堿基序列 而不是蛋白質(zhì) 那么 RNA 上的堿基序列如何能 變成蛋白質(zhì)中氨基酸的種類 數(shù)量和排列順序呢 mRNA 如何將信息翻譯成蛋白質(zhì) 五 合作探究 精講點撥 教師提出翻譯的概念 即游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸 以 mRNA 為模板合成具有一 定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程 稱為遺傳信息的翻譯 課件翻譯的過程示意圖 穿插介紹 TRNA 和密碼子表的相關(guān)知識 閱讀教材 P65 66 并回答 需要一種搬運工具搬運 即另一種 RNA 轉(zhuǎn)運 RNA 即 tRNA 教師出示轉(zhuǎn)運 RNA 模型圖并講解 轉(zhuǎn)運 RNA 種類很多 但每種轉(zhuǎn)運 RNA 只能識別并 轉(zhuǎn)運 1 種氨基酸 這是因為在轉(zhuǎn)運 RNA 的一端是攜帶氨基酸的部位 另一端有 3 個堿基 能專一性地與信使 RNA 上的特定的 3 個堿基 即密碼子 配對 例如 信使 RNA 上的三個 堿基 AAA 就是一個密碼 轉(zhuǎn)運 RNA 中轉(zhuǎn)運賴氨酸的轉(zhuǎn)運 RNA 一端的三個堿基是 UUU 只有它才能按照堿基互補配對原則配對 學(xué)生查密碼子表 分析密碼子的特點 練會查表 項目 DNA RNA 基本單位 脫氧核苷酸 核氧核苷酸 五碳糖 脫氧核糖 核糖 堿基 A G C T A G C U 無機酸 磷酸 磷酸 類型 常為一種類型 信使 RNA mRNA 轉(zhuǎn)移 RNA tRNA 核糖體 RNA rRNA 分布 主要在細(xì)胞核 少量在細(xì)胞質(zhì) 主要在細(xì)胞質(zhì) 少量在細(xì)胞核 如核仁 結(jié)構(gòu) 雙螺旋結(jié)構(gòu) 一般是單鏈 且比 DNA 短 能通過核孔 3 過程講解 mRNA 進(jìn)入細(xì)胞質(zhì) 與核糖體結(jié)合 當(dāng)轉(zhuǎn)運 RNA 運載著一個氨基酸進(jìn)入到核 糖體以后 就以信使 RNA 為模板 按照堿基互補配對原則 把轉(zhuǎn)運來的氨基酸放在位點 1 上 第二個轉(zhuǎn)運 RNA 攜帶相應(yīng)的氨基酸以同樣的方式進(jìn)入位點 2 此時這兩個氨基酸形 成肽鍵 并且第一個氨基酸與它的轉(zhuǎn)運 RNA 分離 并轉(zhuǎn)移到第二個轉(zhuǎn)運 RNA 上 與此同 時 核糖體沿著信使 RNA 繼續(xù)滑動三個堿基的位置 并讀取下一個密碼子 第一個轉(zhuǎn)運 RNA 開核糖體 第二個轉(zhuǎn)運 RNA 進(jìn)入位點 1 新的轉(zhuǎn)運 RNA 攜帶相應(yīng)氨基酸進(jìn)入位點 2 上述過程如此往復(fù)地進(jìn)行 肽鏈也就不斷地延伸 直到信使 RNA 上出現(xiàn)終止密碼子為 止 肽鏈合成以后 從信使 RNA 上脫離開來 再經(jīng)過細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的某些細(xì)胞器 如內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體等 的加工如盤曲折疊螺旋 最終合成一個具有一定氨基酸順序的 有一定功能 的蛋白質(zhì)分子 學(xué)生聽講 思考 并嘗試歸納翻譯的特點 組織學(xué)生繼續(xù)完成翻譯與轉(zhuǎn)錄 復(fù)制過程的異同點的對比 完成下表 表達(dá)遺傳信息DNA 的功能 復(fù)制遺傳信息 轉(zhuǎn)錄 翻譯 待學(xué) 概念 以親代 DNA 為模板 合成子代 DNA 的過 程 以 DNA 中的一條鏈為模 板 合成 mRNA 的過程 游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸 以 mRNA 為模板合成具有一定氨 基酸順序的蛋白質(zhì)的過程 時間 減數(shù)第一次分裂間 期或有絲分裂間期 在生長發(fā)育的連續(xù)過程 中 在生長發(fā)育的連續(xù)過程中 場所 在細(xì)胞核 主要 線粒體 葉綠體 在細(xì)胞質(zhì)的核糖體上 模 板 以 DNA 的兩條鏈為 模板 以 DNA 的一條鏈為模板 以 mRNA 為模板 原 料 四種游離的脫氧核 苷酸 四種游離的核糖核苷酸 20 種氨基酸 酶 DNA 解旋酶 DNA 聚 合酶等 DNA 解旋酶 RNA 聚合 酶等 各種合成酶等 條 件 能 量 需要 ATP 堿基配 對原則 A T T A G C C G A U U A G C C G A U U A G C C G 過程 DNA 雙螺旋解開 每條鏈提供準(zhǔn)確模 板 按照堿基互補 配對原則 各自 合成子鏈 子 母鏈結(jié)合 盤繞形成兩個新 DNA 分子 DNA 雙螺旋解開 其 中一條鏈提供準(zhǔn)確模板 按照堿基互補配對 原則 形成 mRNA 合成的 mRNA 從 DNA 鏈上釋放 而后 DNA 雙鏈恢復(fù) mRNA 進(jìn)入細(xì)胞質(zhì) 與核糖體 結(jié)合 mRNA 作為模板 按照堿基互補配對原則與 mRNA 上每三個堿基配對的 tRNA 運載著氨基酸進(jìn)入核糖體 以 mRNA 上的遺傳密碼順序 把一 定的氨基酸放在相應(yīng)的位置 合成有一定的氨基酸序列的蛋 白質(zhì) 產(chǎn)物 兩個一樣的雙鏈 DNA 分子 一條單鏈的 mRNA 具有特定氨基酸序列的蛋白質(zhì) 特點 邊解旋邊復(fù)制 半 邊解旋邊轉(zhuǎn)錄 雙鏈 一個 mRNA 分子上可以象機結(jié)合 4 保留式復(fù)制 半不 連續(xù)連續(xù) 可有多 個起始點 DNA 分子全保留式轉(zhuǎn)錄 可有多個基因同時轉(zhuǎn) 錄 多個核糖體 同時進(jìn)行多條肽 鏈的合成 翻譯界素后 mRNA 分解成蛋個核苷酸 遺傳信 息的傳 遞方向 親代 DNA 子代 DNA DNA mRNA 通過 RNA 將遺傳信息反映到蛋 白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)上 使后代重現(xiàn) 親代性狀 計算規(guī) 律 DNA 基因 中的堿 基數(shù) 6n mRNA 分子中的堿基數(shù) 3n 蛋白質(zhì) 多肽鏈 中氨基酸數(shù) 參加轉(zhuǎn)運的 tRNA mRNA 分子中的密碼子數(shù) n 師生共同歸納總結(jié)遺傳信息的傳遞 當(dāng)堂檢測 及時反饋糾正 課堂練習(xí)題及作業(yè) 九 板書設(shè)計 第一節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 1 轉(zhuǎn)錄 1 在細(xì)胞核中 以 DNA 雙鏈中的一條為摸板合成 mRNA 的過程 2 DNA 與 RNA 的比較 3 過程 場所 摸板 條件 原料 產(chǎn)物 去向等 2 翻譯 1 在細(xì)胞質(zhì)的核糖體上 氨基酸以 mRNA 為摸板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過 程 2 實質(zhì) 將 mRNA 中的堿基序列翻譯成蛋白質(zhì)的氨基酸序列 3 翻譯過程 4 64 個 密碼子 mRNA 上決定一個氨基酸的 3 個相鄰堿基 其中 AUG 這是起始密碼 UAG UAA AGA 為終止密碼 密碼子表的解讀 5 信使 mRN A 將基因中的遺傳信息傳遞到蛋白質(zhì)上 是鏈狀的 RNA 轉(zhuǎn)運 RNA tRNA 三葉草結(jié)構(gòu) 識別遺傳密碼和運載特定的氨基酸 單鏈 核糖體 RNA rRNA 是核糖體中的 RNA 小結(jié) 轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較 遺傳信息的傳遞 十 練習(xí)和作業(yè) UUC ACUAAG CUUUCG CGC GAAUGA