第3章 遗传的分子基础
第4节
基因控制蛋白质合成（一）
本课时为必修2的第三章《遗传的分子基础》第4节《基因控制蛋白质合成》第1课时。本课时主要由“基因表达的概念”、“转录和翻译的过程”构成。本节课在学生学习了DNA的分子结构和DNA的复制后，对遗传物质的本质以及遗传物质如何复制传递给下一代已经有所了解，但对于基因如何控制性状还处于探究阶段，进一步探究DNA如何控制蛋白质的合成，引发学生对遗传信息传递的进一步认识。同时，本节课的学习也为接下去了解表观遗传现象打下基础，因此，本节课对于学生的知识框架而言具有承上启下的作用。
【生命观念】理解基因表达概念的基础上，形成DNA分子结构与其功能相统一的生命观念，体会基因和性状之间遗传信息的传递。
【科学思维】能够基于事实和证据采用适当的科学思维方法揭示遗传信息的表达过程以及RNA适于做DNA的信使的原因。
【科学探究】提高自主学习、合作探究以及动手的能力，激发积极探索生物学知识的热情。
【社会责任】形成关爱生命、敬畏生命和珍惜生命的情感。
重点：基因表达的概念、转录和翻译的过程
难点：转录和翻译的过程
1、史料导入，探究鸡细胞蛋白质合成的差异
史料：
鸡的输卵管细胞：合成卵清蛋白，鸡的成红细胞：合成β-珠蛋白，鸡的胰岛细胞：合成胰岛素。
问题1：这3种细胞的来源？
问题2：这三种细胞的遗传物质是否相同？基因是否相同？
问题3：结合下表分析不同细胞合成蛋白质有差异的原因？
设置以上三个问题，引导学生思考，不同细胞合成蛋白质差异的原因是基因的选择性表达，而这三种细胞的差异还体现在mRNA上，成功引出基因表达与基因转录的相关概念。
简单地说，基因控制蛋白质的合成称为基因表达，
复习基因的概念：一段有功能的核酸（大多数生物是一段DNA，少数生物是一段RNA）
基因的位置：真核生物的细胞核、叶绿体、线粒体，原核生物的拟核区
蛋白质的合成场所：核糖体
核糖体的位置：细胞溶胶、粗面内质网、叶绿体、线粒体
进一步让学生认识到，由于真核生物的基因主要在细胞核中，而核糖体在细胞核外，因此基因控制蛋白质的合成就需要信使，很自然地引出mRNA的概念。
2、转录
1.
概念：遗传信息由DNA传递到RNA上的过程
2.
过程
（1）场所：主要在细胞核内（真核细胞）
（2）原料：
四种游离的核糖核苷酸
（3）模板：DNA的一条链（模板链）
（4）产物
：mRNA、tRNA、rRNA
（5）酶：RNA聚合酶
（6）碱基配对原则：A—U；T—A
；C—G；G—C（DNA与RNA的碱基互补配对）
（7）能量：ATP提供
特别提醒：RNA聚合酶与DNA的某一启动部位结合，且RNA聚合酶既有解旋的功能，又有催化磷酸二酯键形成的功能。且合成好后的RNA出细胞核之前要加工成成熟的RNA才可用于翻译。
结合图形，对转录形成的三种RNA的结构和功能进行讲授。mRNA：翻译的模板，tRNA：搬运氨基酸的工具，rRNA：核糖体的重要组成成分。
引入转录泡，且指引学生判断转录的方向。
3.
转录与DNA复制的差别
模板不同：前者为DNA的一条链，后者为DNA的两条链
原料不同：前者为4种游离的核糖核苷酸，后者为4种游离的脱氧核苷酸
酶不同：前者为RNA聚合酶，后者为解旋酶、DNA聚合酶
碱基配对方式不同：前者为A—U；T—A
；C—G；G—C，后者为A—T；T—A
；C—G；G—C
遗传信息传递方向不同：前者为DNA→RNA,后者为DNA→DNA
3、翻译
1.
概念
mRNA指导蛋白质合成的过程
2.
mRNA如何决定蛋白质的合成？
核糖核苷酸4种→20种氨基酸呢？
64种遗传密码→20种氨基酸
多出44种
可以认为每个特定的氨基酸是由1个或1个以上的三联体密码（遗传密码）决定的
3.过程
场所：核糖体
能量：ATP
原料：游离的20种氨基酸
时间：整个生命历程
模板：mRNA
碱基配对原则：A—U；U—A；C—G；G—C
工具：转运RNA（tRNA）
产物：多肽链
引入多聚核糖体，引导学生判断翻译的方向。
4、小结
动画展示完整的基因表达的过程
文字总结基因表达的过程，并指导蛋白质的计算。
本节课以鸡的不同细胞蛋白质的差异为切入点，引入基因表达的概念，逻辑清晰，层次分明，学生易于接受。本节课的难点在于转录和翻译过程的内容较抽象，需要学生有一定的想象力，且本节内容涉及的细节过多，加上转录和翻译的方向判断是难点，需要学生有一定的逻辑分析能力。本节课主要以问题式教学和讲授式教学结合，帮助学生掌握转录和翻译的过程，理解遗传信息的传递过程以及DNA如何指导蛋白质的合成。第三章
遗传的分子基础
第四节
基因控制蛋白质的合成（1）
该部分内容是必修二的第三章节，是整个必修三部分的基础及铺垫部分。知识结构主要包括如下：
DNA作为遗传物质，通过一系列酶促反应等复杂程序形成蛋白质的过程，称为遗传信息的表达。DNA先将遗传物质转录给RNA，再通过RNA这种携带和传递遗传信息RNA即信使RNA翻译为蛋白质。本节教材在讨论DNA分子双重功能的基础上，讨论DNA通过转录和翻译控制蛋白质合成的过程，并分析了遗传密码子在DNA控制蛋白质合成过程中的作用，以及生物大分子之间的相互作用原理--中心法则。
列举DNA分子的功能
阐述遗传信息的传递和表达过程
阐明遗传密码子及其在遗传信息表达中的作用
概述生物大分子之间的相互作用原理
在此过程中渗透核心素养中的生命观以及生物之间的统一性，任何生物（除病毒）都是由细胞组成的，我们有共同的起源，自然界的生命可以说与我们息息相关，每个人都应当善待生命，保护护生命，维系地球
1.
教学重点：DNA在控制蛋白质合成的过程及原理
遗传密码子在DNA控制蛋白质合成过程中的重要作用
2.
教学难点：DNA控制蛋白质合成的过程和原理
DNA的双重功能
PPT
教的活动1回忆
1.
基因的概念
2、DNA分子多样性的原因
3、
DNA分子特异性的原因
学的活动1回忆
回答
教的活动2引导，介绍DNA所具有的两大功能（1）传递遗传信息（2）表达遗传信息
学的活动2分析、记录、学习
教的活动3提供资料
实验，通过分析，可以得出什么结论
学的活动3思考
记录
学习RNA直接控制蛋白质的合成
教的活动4那RNA和DNA两者的区别是什么呢？
学的活动4
教的活动5阅读书本的内容，思考以下问题：转录的定义，你能用箭头表示吗？2、转录的场所在哪里？3、转录的过程？4、转录需要哪些条件？
学的活动5
教的活动6根据阅读，回答上述问题
学的活动6分析、回答1.
转录的定义：
2.
转录的场所：
教的活动7通过图像演示，介绍转录的过程
学的活动7自己总结学习
教的活动8由此DNA的自我复制和DNA的转录的异同点，进行总结分析
学的活动8回答
教的活动9小结，转录过程
学的活动9回答
教的活动10转录的结果是什么呢？
学的活动10回答三种RNA，分别为rRNA,tRNA
和mRNA
教的活动11针对性练习
学的活动11回答
该部分内容是第三章的重点知识部分，需要同学掌握其DNA转录的的条件、原料、原则、过程和结果。但容易对DNA复制DNA的转录的过程，同学容易混淆，不容易辨识，需要逐步引导，理解其知识过程。第3章 遗传的分子基础
第4节
基因控制蛋白质合成（二）
本课时为必修2的第三章《遗传的分子基础》第4节《基因控制蛋白质合成》第1课时。本课时主要由“基因表达与复制的比较”、“原核生物和真核生物基因表达的差异”、“基因控制生物性状”、“中心法则”四部分构成。本节课在学生学习了DNA的分子结构和DNA的复制后，对遗传物质的本质以及遗传物质如何复制传递给下一代已经有所了解，但对于基因如何控制性状还处于初级阶段，进一步探究DNA如何控制蛋白质的合成，引发学生对遗传信息传递的进一步认识。同时，本节课的学习也为接下去了解表观遗传现象打下基础，因此，本节课对于学生的知识框架而言具有承上启下的作用。
【生命观念】理解基因表达概念的基础上，形成DNA分子结构与其功能相统一的生命观念，体会基因和性状之间遗传信息的传递。
【科学思维】能够基于事实和证据采用适当的科学思维方法比较基因表达与复制的差异、真核与原核的表达差异以及归纳遗传信息的传递。
【科学探究】提高自主学习、合作探究以及动手的能力，激发积极探索生物学知识的热情。
【社会责任】形成关爱生命、敬畏生命和珍惜生命的情感。
重点：基因控制生物性状、中心法则
难点：基因控制生物性状、中心法则
1、总结、归纳基因表达的差异
动画回顾基因表达的过程
1.
比较真核细胞复制、转录、翻译的过程
（1）采用提问式
（2）引入判断题，加深对基因表达的理解
2.
比较真核与原核细胞核基因表达的区别
结合图片，比较真核细胞和原核细胞基因表达的差异。同时考查学生获取信息的能力。
2、基因控制生物性状
1.
基因
（1）基因是遗传的一个基本功能单位，它在适当的环境条件下控制生物的性状。
（2）基因以一定的次序排列在染色体上。
（3）本质上，基因就是一段包含一个完整的遗传信息单位的有功能的核酸分子片段，大多数生物中是一段DNA，而在RNA病毒中则是一段RNA
2.
蛋白质的功能
3.
基因控制性状的多条途径
主要是通过控制酶的合成来控制生物的性状。
基因控制生物性状的情况是复杂的：1.多对基因共同控制生物的某个性状，基因之间存在复杂的相互作用；2.基因的表达受到环境的影响。生物的性状是基因与环境共同作用的结果。
3、中心法则
遗传信息从DNA—RNA—蛋白质，克里克将其概括为“中心法则”，法则囊括了遗传信息传递的多条途径，可与学生一起总结。
此处应提醒学生：关于RNA复制及RNA逆转录的内容是后面科学家补充的。
此处设置提问环节：如人体的体细胞内一定会发生哪些途径？可能会发生哪些途径？
本节课在学习完基因表达过程的基础上，进行归纳整理，比较基因表达与复制、真核与原核的表达差异，意在提高学生对知识的整合能力及对知识的运用能力。本节课的难点在于基因控制性状的多条途径的归纳总结，是学生的一大难点，此处将基因和性状联系在一起，真正回答了前面几章的疑问，即基因如何控制生物的性状，需要学生在理解的基础上掌握归纳基因控制性状的原理。本节课主要以问题式教学和比较式教学结合，帮助学生掌握基因表达与复制的异同、真核生物与原核生物表达的差异，理解遗传信息的传递过程（“中心法则”）以及基因如何控制性状的合成。
