4.1基因指导蛋白质的合成（教案）-2022-2023学年高一生物人教版（2019）必修二

人教版（2019）必修二 遗传与进化 第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
一、教学目标的确定
课程标准与本节对应的“内容要求”是：“概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成”。确定教学目标为：
1.概述遗传信息的转录和翻译。
2.运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。
3.阐明中心法则的具体内容。
二、教学重难点
教学重点
（1）遗传信息的转录和翻译过程。
（2）中心法则的具体内容。
教学难点
遗传信息的转录和翻译过程。
三、教学设计思路
课件首先展示《侏罗纪公园》的恐龙相关片段，提出问题，创设教学情境。通过展示DNA和RNA的结构示意图，讲解RNA适合传递遗传信息的特点以及RNA的种类。然后采用问题串的形式，一步步讲解转录的过程。在讲解遗传信息的翻译的开始，明白碱基、氨基酸以及密码子之间的关系。通过课件视频展示翻译过程，讲解翻译的各个过程。最后通过讲解中心法则及其发展，总结遗传信息的一般传递规律，使学生形成生命史物质、能量和信息的统一体的概念。
四、教学步骤
1.新课导入
教师活动：利用课件展示《侏罗纪公园》的恐龙相关片段。并提出问题：电影中的科学家是怎么使已灭绝的恐龙复活的？
学生活动：观看视频，思考后并回答问题。
教师活动：对，复活的恐龙是科学家利用提取恐龙的DNA培育繁殖而来的。那么大家想一想，提取到一种生物的DNA，是如何转化成蛋白质的？中间是否还有其他物质？这就是这节课要学习的内容。
2.新课讲授
一、遗传信息的转录
教师活动：首先利用课件展示。
教师活动：基因（DNA）在细胞核中，而蛋白质的合成是在细胞质的核糖体上进行的，在细胞核的基因如何控制在细胞质中的蛋白质的合成呢？
教师活动：在DNA和蛋白质之间，有一种中间物质RNA充当信使。RNA为什么可以充当媒介呢？现在让我们来看一下RNA的结构示意图。
教师活动：展示DNA和RNA在化学组成上的区别以及二者的结构示意图，引导学生比较DNA和RNA的结构，分析、归纳RNA适用于做DNA的信使的条件。
（1）RNA也是由核苷酸连接而成，也能携带遗传信息。
（2）RNA一般为单链，比DMA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
教师活动：引导学生归纳总结RNA与DNA的比较表格。
DNA DNA
组成元素 C、H、0、N、P
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、T A、G、C、U
无机酸 磷酸 磷酸
分布 主要在细胞核，少量在细胞质 主要在细胞质，少量在细胞核（如核仁）
结构 双螺旋结构 一般是单链（且比DNA短能通过核孔）
功能 编码复制遗传信息，控制蛋白质合成 传递遗传信息，并通过蛋白质表达出来
教师活动：RNA的在细胞中有三种：mRNA（信使RNA），tRNA（转运RNA），rRNA（核糖体RNA）。讲解各自的功能。
教师活动：那么DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？
教师活动：展示转录的过程动画（或视频），引导学生阅读教材65页，并提出以下问题：
（1）转录的过程是什么？
（2）转录的单位是什么？
（3）DNA的两条链都能转录吗？
（4）DNA链用完全解开吗？
（5）在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊情况？
教师活动：针对所展示的资料，讲解转录的具体过程。
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。
教师活动：DNA将遗传信息传给mRNA后，后者将通过核孔进入细胞质内， mRNA又是如何指导蛋白质合成的呢？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？mRNA如何将信息翻译成蛋白质？
二、遗传信息的翻译
教师活动：首先提出翻译的概念，即游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，称为遗传信息的翻译。
教师活动：引导学生思考mRNA的4种碱基如何决定20种氨基酸？
教师活动：如果1个碱基决定1个氨基酸，那么，4种碱基只能决定4种氨基酸，这显然是不够的。如果2个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定16种氨基酸，还是不够。如果3个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定64种氨基酸，这种方式能够满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要。
教师活动：那么是谁把细胞质中游离的氨基酸运到蛋白质的“装配机器”一一核糖体上的？从而引出tRNA。
教师活动：tRNA的结构示意图，特别注意反密码子的种类和读取的方向（61种，从携带氨基酸的那一端开始读取）。
教师活动：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。
教师活动：利用课件视频展示翻译过程。
教师活动：过程讲解翻译的起始阶段、进位、缩合以及移位。
教师活动：利用课件展示有关转录和翻译的对比表格，引导学生填写。
教师活动：通过联系已有的蛋白质的结构和功能的知识，讲解肽链合成后，通常还需经过一系列步骤，盘曲折叠成具有特定空间结构的蛋白质分子，才能承担特定的功能。
三、中心法则
教师活动：1957年，克里克提出的中心法则，用电脑显示中心法则，根据课件显示的中心法则，总结中心法则的定义。
教师活动：但是这并不是完善的。随后科学家进行了补充，少数生物的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA，讲解逆转录的过程。（展示相关图片）。
教师活动：利用课件展示完整的中心法则。
五、板书设计
第四章 第1节 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
过程：起始→进位→缩合→移位
三、中心法则
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