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4.1.2
基因指导蛋白质的合成
教学设计
课题
4.1.2基因指导蛋白质的合成（第二课时）
单元
必修2
学科
生物
年级
高中
教材分析
《基因指导蛋白质的合成》是高中生物必修2第4章第一节的内容，第一节既是对前章基因的本质进一步的解说，又是对下一节的内容垫定基础。基因是如何控制生物的性状的？这是本章学习要解决的中心问题。蛋白质是生命活动的体现者，基因对性状的控制，是通过控制蛋白质的合成来实现的。第一节集中讲述的基因指导蛋白质合成的内容，可以说是本章的重点,也是教学的难点所在，用2课时讲授。
学习目标与核心素养
一、知识目标：1.理解遗传信息与“密码子”的概念。2.运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。3.概述遗传信息的翻译过程。二、能力目标1.培养学生的逻辑思维能力，使学生掌握一定的科学研究方法。2.通过指导学生模拟翻译的过程，培养学生的创新意识和实践能力。三、情感态度和价值观：感受基因表达过程的和谐美，体验科学研究的过程。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
（一）创设情境，激趣导入通过转录过程遗传信息传递给mRNA，转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，mRNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中的氨基酸序列呢？
观看资和图片，思考后回答问题。
通过该问题，培养学生提取信息的能力和猜想的能力。通过问题启发思考，引入新课学习。
新课讲授
一、遗传信息的翻译概念：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。4种碱基是怎样决定蛋白质的20种氨基酸的？探究一：碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的呢？思考与讨论：如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？41＝4
如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？42＝16一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？43＝64，足足有余同学们推理得真好！遗传密码到底是如何决定的呢？
其实同学们所做的也就是破解遗传密码过程的一步。实验证明：1961年英国的克里克和同事用实验证明了一个氨基酸是由mRNA上的3个碱基决定的，即mRNA上的3个相邻的碱基决定一个氨基酸，把mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基叫做三联体密码子密码子：mRNA（信使RNA）上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基叫做一个密码子。展示20种氨基酸的密码子表，认识苯丙氨酸的密码子。分析密码子的特点：1.从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义 2.
几乎所有的生物体都共用上述密码子。根据这一事实，你能想到什么 探究二：游离在细胞质中的氨基酸，是怎样到达核糖体上的？mRNA进入细胞质后，就与蛋白质的“组装机器”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如何被运送到“生产线”上的呢？换句话说，“工人”是谁呢？借助“搬运工”—
tRNA反密码子与密码子相互配对,转运的氨基酸由配对的密码子决定。一种氨基酸可能由多种tRNA来转运每种tRNA只能识别并转运一种特定的氨基酸!决定氨基酸的密码子有61种,所以tRNA
有61种。密码子与反密码子：探究三：蛋白质的合成过程小游戏——找座位每个转运RNA（即每位同学）将自己携带的氨基酸运输到信使RNA的相应部位（即找准自己的座位）翻译的过程：在细胞质中，
翻译是一个快速高效的过程。通常，一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此，
少量的mRNA分子就可以远适合成大量的蛋白质。中心法则：是指遗传信息从DNA传递给RNA,
再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。拓展：基因中的碱基数（双链）：mRNA中的碱基数：合成蛋白质的氨基酸个数=___________。（1）定义：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序列的蛋白质的过程。（2）场所：核糖体（3）翻译的条件：模板：mRNA
原料：氨基酸、酶、tRNA、能量ATP
（4）产物：多肽（5)流动方向：mRNA到蛋白质
学习了解“翻译”的概念，并思考问题：组成生物体蛋白质的氨基酸有20种，RNA有四种核苷酸，四种碱基AGCU，如何决定20种氨基酸？各学习小组进一步思考讨论碱基与氨基酸之间的对应关系，并把推理过程写出来。观看历史实验，理解密码子的含义：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基又称作1个密码子。观看密码子表并思考讨论：密码子的特点有哪些。总结：1.从密码的简并性我们能认识到：如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨基酸的种类，也有可能翻译出的蛋白质氨基酸的种类不发生变化（如GAU→GAC都决定天冬氨酸），这就保证了生物遗传的相对稳定性，又使生物出现变异有可能，从而促进生物的发展进化。2.地球上几乎所有的生物都共用一套密码子，这一事实说明地球上的所有生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有相同的遗传语言，或者生命在本质上是统一的。
学生思考：氨基酸是在哪儿合成的？——核糖体进一步思考：游离在细胞质中的氨基酸，是怎样到达核糖体上的？学生通过回答问题，理清“氨基酸到达核糖体”的思路：细胞质中的氨基酸要进入核糖体是靠搬运工tRNA，一种tRNA只能转运一种特定的氨基酸。转运RNA的另一端有三个碱基，能与信使RNA碱基相配对。因此，信使RNA中的AUG，叫做一个“密码子”，转运RNA的UAC叫做“反密码子”。总之，核糖体中的信使RNA有许多“密码子”，每个“密码子”与转运特定氨基酸的RNA能够碱基配对，才能对号入座。学生分组进行小游戏，把自己当作转运RNA，通过角色扮演理解蛋白质的最终合成过程。学生主动完成对翻译过程的学习。学生阅读并结合图片理解中心发则:其实生命的本质就是遗传信息的流动，整个生命的核心就是遗传信息能够沿着正确的方向，并准确无误顺畅及时地进行流动。
在了解概念的基础上引导学生思考4种碱基是怎样决定蛋白质的20种氨基酸的，通过一步步探索问题帮助学生对“翻译”的深刻理解。引导学生推理演算，探索碱基与氨基酸之间对应关系的同时，也增加学习的参与感和成就感。通过历史实验讲述密码子的发现过程，帮助学生理解密码子的含义。动态图示直观生动地展示密码子的概念，进一步理解密码子的组成。通过分析密码子表，认识密码子的特点。通过进一步探究，理清氨基酸到达核糖体的思路，同时理解“反密码子”的概念，从而帮助学生进一步理解掌握基因指导蛋白质合成的过程。通过有趣的游戏帮助学生理解核糖体中的信使RNA有许多“密码子”，每个“密码子”与转运特定氨基酸的RNA能够碱基配对，才能对号入座。通过拓展知识延伸学生知识面，加深对新知识内容的内化。
小刀：1.关于转录和翻译的叙述，错误的是（ D ）A．转录时以核糖核苷酸为原料B．转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列C．不同密码子可以编码同一种氨基酸D．mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质2.
某RNA分子含鸟嘌呤15%，胞嘧啶25%，则腺嘌呤在转录该RNA的DNA分子中占（ B ）A．25%
B．30%
C．60%
D．75%3.下列有关蛋白质合成的叙述，错误的是（ B ）
A．密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基
B．每种氨基酸都由多个密码子决定
C．核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点
D．RNA种类很多，但每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
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指导蛋白质的合成（第二课时）。主要内容包括：基因指导蛋白质合成的过程。
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
21世纪教育网
www.21cnjy.com
精品试卷·第
2
页
（共
2
页）
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"http://www.21cnjy.com/"
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共26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（第二课时）
回顾导入
通过转录过程遗传信息传递给mRNA，转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，mRNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中的氨基酸序列呢？
转基因蓝玫瑰
转入发光基因的烟草苗
概念：
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。
遗传信息的翻译
探究一：
碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的呢？
4种碱基是怎样决定蛋白质的20种氨基酸的？
如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？
如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？
一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？
41＝4
42＝16
43＝64，足足有余
思考与讨论
实验证明：1961年英国的克里克和同事用实验证明了一个氨基酸是由mRNA上的3个碱基决定的，即mRNA上的3个相邻的碱基决定一个氨基酸，把mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基叫做三联体密码子
到底是如何决定的呢？
遗传密码
mRNA（信使RNA）上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基叫做一个密码子
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
密码子
密码子
密码子
密码子：
20种氨基酸的密码子表
第1个字母
第2个字母
第3个字母
密码子
苯丙氨酸
U
U
U
UUU
思考·讨论
分析密码子的特点
1.从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义
2.
几乎所有的生物体都共用上述密码子。根据这一事实，你能想到什么
探究二：
游离在细胞质中的氨基酸，是怎样到达核糖体上的？
反密码子与密码子相互配对,转运的氨基酸由配对的密码子决定
tRNA的结构示意图
“搬运工”—
tRNA
U
A
U
携带什么氨基酸？
异亮氨酸
A
U
A
mRNA
A
C
U
天冬氨酸
A
U
G
异亮氨酸
一种氨基酸可能由多种tRNA来转运
密码子与反密码子
练一练：
注意：
每种tRNA只能识别并转运一种特定的氨基酸!决定氨基酸的密码子有61种,所以tRNA
有61种
小游戏——找座位
游戏规则:
每个转运RNA（即每位同学）将自己携带的氨基酸运输到信使RNA的相应部位（即找准自己的座位）
探究三：蛋白质合成的过程如何？
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
细胞质
翻译的过程：
U
A
C
甲硫氨酸
G
G
U
组氨酸
核糖体
肽键
①
②
A
C
G
U
C
A
C
U
A
C
A
C
-H2O
①
②
A
G
G
U
C
A
C
G
U
C
A
C
甲硫氨酸
U
A
C
G
G
U
组氨酸
C
A
C
色氨酸
①
②
A
G
G
U
C
A
C
G
U
C
G
U
甲硫氨酸
G
G
U
组氨酸
C
A
C
色氨酸
A
G
C
精氨酸
……
A
U
A
在细胞质中，
翻译是一个快速高效的过程。通常，一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此，
少量的mRNA分子就可以远适合成大量的蛋白质。
讲授新课
是指遗传信息从DNA传递给RNA,
再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。
中心法则
拓展
A—C—U—G—G—A—U—C
—U
苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸
mRNA
转录
翻译
蛋白质
DNA
A—C—T—G—G—A—T—C—T
T—G—A—C—C—T—
A—G—A
肽键
肽键
基因中的碱基数（双链）：mRNA中的碱基数：合成蛋白质的氨基酸个数=___________
6∶
3∶
1
（1）定义：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序列的蛋白质的过程。
（2）场所：核糖体
（3）翻译的条件：模板：mRNA
原料：氨基酸、酶、tRNA、能量ATP
（4）产物：多肽
（5)流动方向：mRNA到蛋白质
拓展
课堂小结
DNA的遗传信息
蛋白质的氨基酸排列顺序
翻译
细胞质
mRNA的遗传信息
转录
细胞核
基因控指导蛋白质合成的过程
1.关于转录和翻译的叙述，错误的是（ ）
A．转录时以核糖核苷酸为原料
B．转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列
C．不同密码子可以编码同一种氨基酸
D．mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质
D
课堂练习
2.
某RNA分子含鸟嘌呤15%，胞嘧啶25%，则腺嘌呤在转录该RNA的DNA分子中占（ ）
A．25%
B．30%
C．60%
D．75%
B
课堂练习
3.下列有关蛋白质合成的叙述，错误的是（ ）
A．密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基
B．每种氨基酸都由多个密码子决定
C．核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点
D．RNA种类很多，但每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
B
课堂练习
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