4.1.1 基因指导蛋白质的合成 教学设计
课题
4.1.1 基因指导蛋白质的合成
单元
必修2
学科
生物
年级
高中
教材分析
“生物2：遗传与进化”教学以遗传学发展史为主线，逐步阐明了基因在哪里、基因的本质是什么。接下来基于对基因本质的认识，进一步阐明基因在生物体内是如何起作用的。基因指导蛋白质的合成主要步骤包括遗传信息的转录和翻译，转录这部分的主要内容包括：基因指导蛋白质合成为什么需要RNA作为信使，RNA适于作DNA的信使的条件；基因上的遗传信息是怎么传给RNA的。转录是基因表达的第一步，也是最关键的一步，这部分内容是学生全面理解基因的表达过程以及基因如何控制生物的性状的基础。
学习
目标与核心素养
一、知识目标：
1.概述遗传信息的转录和翻译过程。
2.理解 “密码子”和“反密码子”的概念。
二、能力目标
1.运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系，培养学生分析综合能力。
2.通过学生用软磁贴自主构建转录和翻译过程的模式图，培养学生的探究精神和创造性思维。
三、情感态度与价值观
1.分析转录和翻译的过程，确立结构与功能相适应的观点。
2.通过积极思维活动，体验科学发现的过程，养成质疑、创新的科学态度。 ③认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未结束。
生命观念：转录的概念；RNA适于作DNA信使的条件；转录的步骤；转录和DNA复制的共同之处。
科学探究：运用已有知识，分析资料，得出结论，培养分析推理和归纳的能力，通过阅读图文资料，说出转录的步骤，培养自主学习的能力。
科学思维：通过DNA和RNA及转录的过程的学习，能够培养学生的理性思维和生命观念。
社会责任：认同RNA适于作DNA的信使；认同遗传信息的转录受到调控。
重点
教学重点：
遗传信息转录的过程。
难点
教学难点：
遗传信息的转录过程。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
创设情境，激趣导入
美国科幻电影《侏罗纪世界》中，生活着各种各样的恐龙，它们在原野中跳跃飞奔、互相争斗。复活的恐龙是科学家利用提取出的恐龙的DNA分子培育繁殖而来的。
讨论：从原理上分析，利用已灭绝的生物的DNA分子，真的能够使灭绝的生物复活吗？
观看图片，思考问题，利用已学知识尝试回答问题。
通过科幻电影导入课堂，新奇有趣，激发学生学习兴趣。
新课讲授
生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光，这是因为水母DNA分子上有绿色荧光蛋白基因，该基因指导合成了绿色荧光蛋白。
【问题探讨】
基因如何指导蛋白质的合成的呢？
引导分析：DNA位于细胞核中，而合成蛋白质的场所是核糖体，位于细胞质中，思考：
1.DNA是如何起控制作用的呢？
2.两者如何联系起来呢？
3.是否应该有一种物质充当媒介，传递DNA的遗传信息呢？
一、遗传信息的转录
1．图示核苷酸的结构图及RNA和DNA的化学组成上的区别。
引导学生看图观察分析比较RNA和DNA的结构。
课件展示RNA和DNA的比较图表，师生共同完成。
资料：
实验一 1955年，Laster Gold用3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸培养变形虫。一段时间后，检测到变形虫的细胞核有较强的放射性，然后把标记的细胞核移植到未标记的去核的变形虫中，发现细胞核的放射性越来越弱，而细胞质的放射性却越来越强。
实验二 1955年有人用洋葱根尖进行实验，在细胞中加入RNA酶，蛋白质合成就停止；再从酵母菌中提取RNA，加入到细胞中，细胞又可重新合成蛋白质。
设问：从比较结果能否回答―为什么RNA适于作DNA的信使？
2.为什么RNA适于作为DNA的信使?
教师归纳补充:
3.教师总结信使RNA的概念
展示三种RNA结构图，简单说明RNA的种类及功能：
（mRNA、tRNA、rRNA）设疑：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？
学生观看绿色荧光蛋白的资料，并思考问题，带着问题学习探究。
学生观察RNA和DNA的结构图，并比较分析，完成RNA和DNA的比较图表的填写。
阅读材料，分析RNA适于作为DNA的信使的原因。
总结归纳，梳理RNA适于作DNA的信使的原因。
理解信使RNA的概念，观看3种结构图并思考问题。
引导学生巩固旧知识,并过渡到要探究的内容。
培养学生的自学能力、独立思考能力、归纳能力和合作能力。
用不断提升的问题引导学生通过观察比较分析的方法，得出RNA适于作DNA的信使的原因，培养学生类比归纳的学习方法。
通过学生自主归纳总结RNA适于作为DNA的信使的原因，加深学生对新知的理解，巩固印象。
问题引导学生循序渐进地思考，一步步探寻基因指导蛋白质合成的原理。
4.转录
DNA中的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？
转录：在细胞核内，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成RNA的过程。
指导学生阅读课本，并回答以下问题：
1.mRNA在哪里产生？
再展示以DNA为模板转录RNA的图解，然后进行学生活动，通过学生活动分析转录过程。
以小组为单位将事先准备好的材料（用硬纸片制成活动材料，包括DNA双链结构、游离的核糖核苷酸数个等）要求学生按照碱基互补配对原则进行拼接，活动结束后，展示各小组的结果，小组代表小结活动情况。
师生共同分析归纳转录过程：
1．解旋-–RNA聚合酶结合在DNA模板区，DNA双链在RNA聚合酶（解旋酶）的作用下解开，碱基得以暴露。
2．碱基互补配对--以一条DNA链为模板，利用细胞核内游离的核糖核苷酸，按A-U，C-G，T-A，G-C配对。
3.连接合成RNA链--组成RNA的核糖核苷酸在RNA聚合酶的作用下一个个连接起来。
4．释放--合成的mRNA从DNA链上释放，DNA双链恢复。
利用动画课件逐步演示转录过程并讲解，加深学生对转录过程直观的理解。
得出转录的意义：保证遗传信息传递的稳定性和准确性。
学生思考问题并根据遗传信息的传递理解转录的概念。
学生阅读课本，并回答问题：细胞核。
学生积极参加小组活动，并由学生代表总结活动情况。
学生总结分析转录的过程，巩固对新知的理解，由教师补充完善。
逐步引导，顺利引出转录的概念。
通过学生活动，培养学生的动手操作能力以及学生的合作意识，同时加深认识和理解转录的过程。
利用图片和课件， 培养和发展学生的读图能力。
培养学生的归纳总结能力。
小刀：
1.下列某基因编码含63个氨基酸的肽链。该基因发生插入突变，使mRNA增加了一个三碱基序列UUC，表达的肽链含64个氨基酸。以下说法正确的是（ A ）
A．在突变基因表达的过程中，最多需61种tRNA参与
B．该基因突变后，复制时参与的酶是RNA聚合酶
C．突变前后编码的两条肽链，最多有1个氨基酸不同
D．在该基因转录时，核糖核苷酸之间通过氢键相连接
2.下列关于RNA的叙述，正确的是（ C ）
A．RNA只存在于细胞质中
B．转运RNA只有三个碱基
C．RNA中也可以形成氢键
D．RNA不能作为遗传物质
3.下列有关DNA复制和转录的叙述，错误的是（ D ） A．都有氢键的断裂和形成 B．都需要酶的催化 C．复制的模板是两条链，转录的模板是一条链 D．同一DNA复制和转录的场所可能不同
思考、回答问题
通过精选习题，检测并巩固学生课堂所学内容。
课堂小结
师（总结）：
今天这节课我们了解了基因的转录。
主要内容包括以下方面：
RNA作为DNA转录信使的原因。
遗传信息的转录。
总结、归纳本课所学
师生共同总结回顾知识，强化重点知识，加深对知识的掌握
板书
4.1.1 基因指导蛋白质的合成
课件23张PPT。第4章 基因的表达人教版 必修2第1节 基因指导蛋白质的合成（第一课时）新课导入美国科幻电影《侏罗纪世界》中，生活着各种各样的恐龙，它们在原野中跳跃飞奔、互相争斗。复活的恐龙是科学家利用提取出的恐龙的DNA分子培育繁殖而来的。问题探讨讨论：从原理上分析，利用已灭绝的生物的DNA分子，真的能够使灭绝的生物复活吗？讲授新课资料 生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光，这是因为水母DNA分子上有绿色荧光蛋白基因，该基因指导合成了绿色荧光蛋白。绿色荧光蛋白基因绿色荧光蛋白发出绿色荧光基因蛋白质性状基因如何指导蛋白质的合成?我们知道，基因是有遗传效应的DNA片段。DNA主要存在于细胞核中，而蛋日质是在细胞质中合成的。
那么，DNA携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中的呢?讲授新课1、RNA是什么物质？DNARNA遗传信息的转录讲授新课RNA是另一类核酸，它的分子组成与DNA的很相似;它也是由基本单位一核 苷酸连接而成的，核苷酸也含有4种碱基，这些特点使得RNA具备准确传递遗传信息的可能。
实验一 1955年，Laster Gold用3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸培养变形虫。一段时间后，检测到变形虫的细胞核有较强的放射性，然后把标记的细胞核移植到未标记的去核的变形虫中，发现细胞核的放射性越来越弱，而细胞质的放射性却越来越强。
实验二 1955年有人用洋葱根尖进行实验，在细胞中加入RNA酶，蛋白质合成就停止；再从酵母菌中提取RNA，加入到细胞中，细胞又可重新合成蛋白质。
讲授新课讲授新课脱氧核苷酸核糖核苷酸A G C TA G C U碱基排列顺序碱基排列顺序双链
（双螺旋）单链2、为什么RNA适于作为DNA的信使?讲授新课①RNA也是由基本单位－－核苷酸组成，由核糖、磷酸、含氮碱基：A、G、C、U共同组成，也能储存遗传信息。②在RNA和DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”A=U，G=C。③RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。RNA适于作为DNA信使的条件：②RNA一般是单链, 比DNA短，能通过核孔转移到细胞质。①RNA可以储存遗传信息。讲授新课 这种作为DNA信使的RNA叫信使RNA(messengerRNA),也叫mRNA。此外还有转运RNA(transferRNA )，也叫tRNA,以及核糖体RNA ( ribosomal RNA ),也叫rRNA。运载氨基酸参与核糖体构成指导蛋白质的合成3、DNA中的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？ 转录：在细胞核内，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成RNA的过程。基因A基因B启动序列终止序列1
2启动序列终止序列RNA聚合酶基因的转录 转录和DNA复制都是以DNA为模板并按碱基互补配对原则进行的，碱基互补配对原则能够保证遗传信息准确无误地传递下去，从而保证了遗传地稳定性。1.转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？ 转录的RNA碱基序列碱基序列和模板DNA单链的建基序列互补配对，与DNA的另一条链的碱基序列相同（但DNA单链上的T换成U）。2.转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条单链的碱基序列各有哪些异同？资料1 经研究发现，海胆受精卵中含有18000种mRNA，发育到幼虫阶段，细胞中只有7000种mRNA，在成体海胆的肠等多种组织细胞中，只含有2500-3000种mRNA。
实验发现，肠等组织细胞中的mRNA大多数在受精卵和幼虫细胞中也存在。
拓展课堂小结基因指导蛋白质的合成以RNA作为信使。以DNA的一条链为模板，合成mRNA的过程称为转录。转录过程需要模板，通过碱基互补配对，保证了遗传信息准确地从DNA传递到mRNA 。转录是受到调控的。1.下列某基因编码含63个氨基酸的肽链。该基因发生插入突变，使mRNA增加了一个三碱基序列UUC，表达的肽链含64个氨基酸。以下说法正确的是（ ）
A．在突变基因表达的过程中，最多需61种tRNA参与
B．该基因突变后，复制时参与的酶是RNA聚合酶
C．突变前后编码的两条肽链，最多有1个氨基酸不同
D．在该基因转录时，核糖核苷酸之间通过氢键相连接
A课堂练习2.下列关于RNA的叙述，正确的是（ ）
A．RNA只存在于细胞质中
B．转运RNA只有三个碱基
C．RNA中也可以形成氢键
D．RNA不能作为遗传物质
C课堂练习3.下列有关DNA复制和转录的叙述，错误的是（ ） A．都有氢键的断裂和形成 B．都需要酶的催化 C．复制的模板是两条链，转录的模板是一条链 D．同一DNA复制和转录的场所可能不同 D课堂练习谢谢21世纪教育网（www.21cnjy.com) 中小学教育资源网站 有大把高质量资料？一线教师？一线教研员？
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