2021-2022学年高一下学期生物人教版（2019）必修2-4.1基因指导蛋白质的合成教案

第四章 基因的表达
第一节 基因指导蛋白质的合成
【教学目标】
1.概述遗传信息的转录和翻译。
2.阐明中心法则的具体内容。
3.掌握碱基与氨基酸的对应关系。
【教学重难点】
教学重点
遗传信息的转录和翻译
教学难点
遗传信息的转录和翻译
【教学步骤】
1.新课导入
教师：展示《侏罗纪公园》这一电影的片段或图片，激发学生兴趣。讲解电影中复活的恐龙都是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来的。
教师：那么，从原理上分析，利用已经灭绝生物的DNA，真的能够使他们复活吗？
教师：一种生物的整套DNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现。因此，在可预见的将来，利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
教师：DNA主要存在于细胞质中，蛋白质是在细胞质中合成的。从DNA到蛋白质又经历了哪些过程呢？
2.新课讲授
遗传信息的转录
教师：基因是如何指导蛋白质的合成的？首先我们要学习转录。
教师：DNA和蛋白质之间还存在一种中间物质当信使——RNA。
教师：通过讲解RNA的结构特点讲解RNA能够通过核孔，转移到细胞质中。也可扩展DNA和RNA的区别。
教师：讲解RNA的种类：mRNA、tRNA和rRNA。讲解他们的名称及作用。
教师：有了中间的信使，那么遗传信息是怎样传给RNA的呢？（这个过程就称为转录）
教师：讲解转录的概念以及过程：
①DNA双螺旋解开，DNA双链的碱基得以暴露，其中一条链提供准确模板；
②游离的核苷酸随机地与DNA链的碱基碰撞，当核苷酸的碱基与DNA的碱基互补时，两者以氢键结合；
③新结合的核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上；
④合成的mRNA从DNA链上释放，而后，DNA双链恢复。
教师：回顾DNA复制的过程，展示课本思考 讨论的问题，并讲解：
1.转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则等。其中，碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。
2.DNA复制所需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸，所需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶；转录所需要的原料是4种游离的核糖核苷酸，所需要的酶是RNA聚合酶。
3.转录时，游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。因此，转录成的RNA的碱基与DNA模板链的碱基是互补配对的关系。该RNA的碱基序列与DNA另一条链（非模板链）的碱基序列的区别是RNA链上的碱基U，对应在非模板链上的碱基是T。
遗传信息的翻译
教师：那么怎样从RNA到蛋白质的？这就是翻译的过程。翻译的实质就是讲mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。
教师：要想知道mRNA是怎样翻译成蛋白质的，首先也要寻找mRNA和蛋白质之间的对应关系。
教师：讲解mRNA的4种碱基如何决定21种氨基酸。那么一种氨基酸至少需要3个碱基决定。
教师：科学家破解了遗传密码，mRNA上的3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个碱基叫做一个密码子。
教师：展示21种氨基酸的密码子表，并讲解注意的内容。
教师：那么密码子有什么特点？
教师：讲解思考 讨论的问题：
1.可以从增强密码子容错性的角度来解释，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；也可以从密码子的使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。
2.提示：根据这一事实能想到地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码，说明当今生物可能有着共同的起源，或生命在本质上是统一的，等等。
教师：引导学生思考：氨基酸是在什么场所合成的？（核糖体）
教师：RNA进入细胞质后，就与蛋白质的“装配机器”一核糖体结合起来，形成合成蛋白质的“生产线”。有了“生产线”，还要有“工人”，才能生产产品。那么，游离在细胞质的氨基酸是怎样运送到合成蛋白质的“生产线”上的呢？也是说这个“工人”是谁呢？
（RNA）
教师：展示tRNA的结构示意图，特别注意反密码子读取的方向。（从携带氨基酸的那一端开始读取）
教师：转运RNA种类很多，但每种转运RNA只能识别并转运1种氨基酸。这是因为在转运RNA的一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基，能专一性地与信使RNA上的特定的3个碱基（即密码子）配对。
教师：利用课件展示翻译的具体过程。
教师：总结翻译的实质：将RNA中的碱基序列翻译为蛋白质中的氨基酸序列。
教师：引导学生总结基因的碱基、RNA的碱基和氨基酸的数量关系：基因的碱基∶mRNA的碱基∶氨基酸=6∶3∶1。
中心法则
教师：从信息传递的角度来看，基因指导蛋白质合成的过程，就是遗传信息从DNA流向RNA，进而流向蛋白质的过程。随后的研究，科学家对此进行了补充，少数生物的遗传信息可以从RNA流向DNA，即RNA指导DNA的合成，由于与转录过程中信息流动的方向相反，故成为逆转录。
教师：指导学生用流程图画出基因指导蛋白质的合成的过程并讲解。
教师：在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量，可见，生命是物质、能量和信息的统一体。
【板书设计】
4.1 基因指导蛋白质的合成
一、遗传信息的转录
过程：解旋→配对→连接→释放
二、遗传信息的翻译
三、中心法则