第四节 基因控制蛋白质合成-教学设计

教学设计
课程基本信息
学科 生物学 年级 高一 学期 春季
课题 遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成
教学目标
学习目标 1.溯源科学史，阐明遗传密码及其在表达中的作用。 2.分析图文、视频，概述各物质或结构间分工合作、共同完成翻译的动态过程。 3.辨析重要概念，说明遗传信息通过控制蛋白质合成得以表达。 4.能构建框架图将DNA复制、转录、翻译联系起来，即细胞生物遗传信息的传递过程图。 5.了解新冠病毒的感染机理，能运用“基因表达”的相关知识分析预防及治疗手段。 关键能力 1.通过科学史实验的分析及其中规律的寻找，学生发展科学思维和科学探究能力。 2.通过对遗传密码表的解读、经典图例的分析，学生培养归纳、总结的科学思维。 3.通过对重要概念的辨析和联系，学生构建细胞生物的遗传信息传递过程图，说明生物大分子间相互作用的原理，树立生命观念，培养科学思维。 4. 通过对新冠病毒感染机制的初步了解，及“抗疫”思路的设计，学生关注社会疾病议题，树立生命观念，发展社会责任。
教学内容
教学重点： 1.遗传密码的定义及在翻译过程中的作用。 2.tRNA、rRNA、mRNA的功能及比较。 3.翻译的动态过程。 4.构建细胞生物遗传信息的传递过程图。
教学难点： 1.关于遗传密码的科学史分析。
2.翻译经典图例分析。 3.概念辨析，如遗传信息的传递、表达；遗传信息、遗传密码；启动部位、起始密码子。
教学流程
教学过程
教学内容教师引导学生活动教学意图导入情境 提出问题介绍基于S蛋白的mRNA新冠疫苗的作用机理，引出翻译的定义； 提出主问题：mRNA上的核酸信息如何指导蛋白质合成？观看，明确学习任务，并经其拆解为3个子问题。 (1)子问题1:mRNA核苷酸序列和氨基酸序列的对应关系？ (2)子问题2: 什么物质或结构在行使“翻译”功能？ (3)子问题3: 翻译的动态过程？引出翻译的定义；明确本节课的学习任务和环节分配子问题1:mRNA核苷酸序列和氨基酸序列的对应关系？ 1.提供科学史，开展探究活动 （1）1953年，卡伽夫的思考：若1个核苷酸决定一种氨基酸，最多能编码几种氨基酸？若2个核苷酸决定一种氨基酸呢？ 若3个核苷酸决定一种氨基酸呢？ （2）①1961年，尼伦伯格等人合成了一种只含U的mRNA，即UUUUUUUU……，将其分别加入含不同氨基酸的试管中，发现只有加入苯丙氨酸的试管中合成了多肽，且只含苯丙氨酸。 ②改用只含UG的mRNA，即UGUGUGUG……，合成了缬氨酸和半胱氨酸交替排列的多肽； ③改用只含UUG的mRNA，即 UUGUUGUUG……，合成了3种肽链，分别只含亮氨酸、只含半胱氨酸、只含缬氨酸。 2.设计问题串解读“遗传密码表”。 3.重难点突破 查表写出下列细胞内 mRNA 编码的氨基酸序列。 5’-…CGAUGUCUAUGUUGAACUAACGA…-3’ 1.溯源科学史，阐明“遗传密码(密码子)是mRNA上每3个相邻的核苷酸排列的三联体，决定一种氨基酸。” 2.查看教材“遗传密码表”，回答问题串，总结遗传密码的简并性和通用性。 3.查表写出mRNA编码的氨基酸序列，理解不是mRNA上任意三个相邻核苷酸都能叫做遗传密码。 利用数学方法进行思维推到，训练学生逻辑推理能力；利用科学史引领贯穿探究活动，体验科学探究的历程和实验设计的巧妙； 培养学生分析图表和归纳能力； 走出遗传密码的误区，考察对起始密码子和终止密码子的理解。子问题2:什么物质或结构在行使“翻译”功能？ 1.给出教材对三种RNA的解释，结合图片，列出基因表达流程图。 2.设置关于tRNA的问题串 (1)RNA中存在氢键，对吗？ (2)所有密码子都有对应的tRNA吗？ (3)密码子的认读方向是从 mRNA的 ？→？。 (4)图1丝氨酸的密码子是？ (5)图2 tRNA携带的氨基酸是？ 3.分析核糖体的结构和功能。1.阅读并填空三种RNA的功能。 2.完成问题串，将mRNA和tRNA的结构与功能联系起来，辨析“密码子”和“反密码子”。 3.了解核糖体的结构和功能。学生能够辨析3种RNA的结构和功能，理解其在翻译中的联系，从而对翻译的动态过程有一个“化零为整”的初步印象。子问题3:翻译的动态过程 1.播放翻译的2个视频 2.重难点突破：核糖体移动方向。 1.观看视频，完成任务单中与翻译有关的表格，阐明其场所、条件、工具、碱基配对方式、特点等，并能和复制、转录有所比较。 2.根据不同的图示信号，判断核糖体移动方向。 翻译的动态过程是重点，视频直观，助于理解；核糖体移动的方向是难点，通过经典例图分析突破。辨析 小结1.提供真核/原核生物的转录、翻译的经典例图。 2.关键概念辨析，如遗传信息的传递和表达、遗传信息和遗传密码、启动部位和起始密码子。 3.最后利用关键概念构建遗传信息的流动图。 1.回顾转录和翻译过程，比较真核生物和原核生物基因表达的异同。 2.说明遗传信息通过复制传递，通过转录、翻译控制蛋白质的合成得以表达；真核生物的遗传信息储存在DNA中，遗传密码在mRNA上；启动部位在DNA上，RNA聚合酶与之结合启动转录；起始密码子在mRNA上，核糖体与之结合，启动翻译。 3.掌握细胞生物中遗传信息的传递过程，理清各物质、概念间的关系。通过辨析，避免知识点间的“张冠李戴”；将转录和翻译内容结合在一起，形成概念“基因控制蛋白质合成”，“基因表达包括转录和翻译”。课后 拓展提供2个RNA干扰技术造成基因沉默的案例，提问：病毒感染后，能否阻止新冠病毒基因在人体细胞内的表达？ 分析案例，试述“阻止新冠病毒基因在人体细胞内表达”的抗疫新思路。 RNA干扰技术是对“基因控制蛋白质合成”的融会贯通，发展学生科学思维；联系新冠病毒的基因沉默，前后呼应，培养社会责任。