資源簡介

第3章　遺傳的分子基礎
第4節
基因控制蛋白質合成（一）
本課時為必修2的第三章《遺傳的分子基礎》第4節《基因控制蛋白質合成》第1課時。本課時主要由“基因表達的概念”、“轉錄和翻譯的過程”構成。本節課在學生學習了DNA的分子結構和DNA的復制后，對遺傳物質的本質以及遺傳物質如何復制傳遞給下一代已經有所了解，但對于基因如何控制性狀還處于探究階段，進一步探究DNA如何控制蛋白質的合成，引發學生對遺傳信息傳遞的進一步認識。同時，本節課的學習也為接下去了解表觀遺傳現象打下基礎，因此，本節課對于學生的知識框架而言具有承上啟下的作用。
【生命觀念】理解基因表達概念的基礎上，形成DNA分子結構與其功能相統一的生命觀念，體會基因和性狀之間遺傳信息的傳遞。
【科學思維】能夠基于事實和證據采用適當的科學思維方法揭示遺傳信息的表達過程以及RNA適于做DNA的信使的原因。
【科學探究】提高自主學習、合作探究以及動手的能力，激發積極探索生物學知識的熱情。
【社會責任】形成關愛生命、敬畏生命和珍惜生命的情感。
重點：基因表達的概念、轉錄和翻譯的過程
難點：轉錄和翻譯的過程
1、史料導入，探究雞細胞蛋白質合成的差異
史料：
雞的輸卵管細胞：合成卵清蛋白，雞的成紅細胞：合成β-珠蛋白，雞的胰島細胞：合成胰島素。
問題1：這3種細胞的來源？
問題2：這三種細胞的遺傳物質是否相同？基因是否相同？
問題3：結合下表分析不同細胞合成蛋白質有差異的原因？
設置以上三個問題，引導學生思考，不同細胞合成蛋白質差異的原因是基因的選擇性表達，而這三種細胞的差異還體現在mRNA上，成功引出基因表達與基因轉錄的相關概念。
簡單地說，基因控制蛋白質的合成稱為基因表達，
復習基因的概念：一段有功能的核酸（大多數生物是一段DNA，少數生物是一段RNA）
基因的位置：真核生物的細胞核、葉綠體、線粒體，原核生物的擬核區
蛋白質的合成場所：核糖體
核糖體的位置：細胞溶膠、粗面內質網、葉綠體、線粒體
進一步讓學生認識到，由于真核生物的基因主要在細胞核中，而核糖體在細胞核外，因此基因控制蛋白質的合成就需要信使，很自然地引出mRNA的概念。
2、轉錄
1.
概念：遺傳信息由DNA傳遞到RNA上的過程
2.
過程
（1）場所：主要在細胞核內（真核細胞）
（2）原料：
四種游離的核糖核苷酸
（3）模板：DNA的一條鏈（模板鏈）
（4）產物
：mRNA、tRNA、rRNA
（5）酶：RNA聚合酶
（6）堿基配對原則：A—U；T—A
；C—G；G—C（DNA與RNA的堿基互補配對）
（7）能量：ATP提供
特別提醒：RNA聚合酶與DNA的某一啟動部位結合，且RNA聚合酶既有解旋的功能，又有催化磷酸二酯鍵形成的功能。且合成好后的RNA出細胞核之前要加工成成熟的RNA才可用于翻譯。
結合圖形，對轉錄形成的三種RNA的結構和功能進行講授。mRNA：翻譯的模板，tRNA：搬運氨基酸的工具，rRNA：核糖體的重要組成成分。
引入轉錄泡，且指引學生判斷轉錄的方向。
3.
轉錄與DNA復制的差別
模板不同：前者為DNA的一條鏈，后者為DNA的兩條鏈
原料不同：前者為4種游離的核糖核苷酸，后者為4種游離的脫氧核苷酸
酶不同：前者為RNA聚合酶，后者為解旋酶、DNA聚合酶
堿基配對方式不同：前者為A—U；T—A
；C—G；G—C，后者為A—T；T—A
；C—G；G—C
遺傳信息傳遞方向不同：前者為DNA→RNA,后者為DNA→DNA
3、翻譯
1.
概念
mRNA指導蛋白質合成的過程
2.
mRNA如何決定蛋白質的合成？
核糖核苷酸4種→20種氨基酸呢？
64種遺傳密碼→20種氨基酸
多出44種
可以認為每個特定的氨基酸是由1個或1個以上的三聯體密碼（遺傳密碼）決定的
3.過程
場所：核糖體
能量：ATP
原料：游離的20種氨基酸
時間：整個生命歷程
模板：mRNA
堿基配對原則：A—U；U—A；C—G；G—C
工具：轉運RNA（tRNA）
產物：多肽鏈
引入多聚核糖體，引導學生判斷翻譯的方向。
4、小結
動畫展示完整的基因表達的過程
文字總結基因表達的過程，并指導蛋白質的計算。
本節課以雞的不同細胞蛋白質的差異為切入點，引入基因表達的概念，邏輯清晰，層次分明，學生易于接受。本節課的難點在于轉錄和翻譯過程的內容較抽象，需要學生有一定的想象力，且本節內容涉及的細節過多，加上轉錄和翻譯的方向判斷是難點，需要學生有一定的邏輯分析能力。本節課主要以問題式教學和講授式教學結合，幫助學生掌握轉錄和翻譯的過程，理解遺傳信息的傳遞過程以及DNA如何指導蛋白質的合成。第三章
遺傳的分子基礎
第四節
基因控制蛋白質的合成（1）
該部分內容是必修二的第三章節，是整個必修三部分的基礎及鋪墊部分。知識結構主要包括如下：
DNA作為遺傳物質，通過一系列酶促反應等復雜程序形成蛋白質的過程，稱為遺傳信息的表達。DNA先將遺傳物質轉錄給RNA，再通過RNA這種攜帶和傳遞遺傳信息RNA即信使RNA翻譯為蛋白質。本節教材在討論DNA分子雙重功能的基礎上，討論DNA通過轉錄和翻譯控制蛋白質合成的過程，并分析了遺傳密碼子在DNA控制蛋白質合成過程中的作用，以及生物大分子之間的相互作用原理--中心法則。
列舉DNA分子的功能
闡述遺傳信息的傳遞和表達過程
闡明遺傳密碼子及其在遺傳信息表達中的作用
概述生物大分子之間的相互作用原理
在此過程中滲透核心素養中的生命觀以及生物之間的統一性，任何生物（除病毒）都是由細胞組成的，我們有共同的起源，自然界的生命可以說與我們息息相關，每個人都應當善待生命，保護護生命，維系地球
1.
教學重點：DNA在控制蛋白質合成的過程及原理
遺傳密碼子在DNA控制蛋白質合成過程中的重要作用
2.
教學難點：DNA控制蛋白質合成的過程和原理
DNA的雙重功能
PPT
教的活動1回憶
1.
基因的概念
2、DNA分子多樣性的原因
3、
DNA分子特異性的原因
學的活動1回憶
回答
教的活動2引導，介紹DNA所具有的兩大功能（1）傳遞遺傳信息（2）表達遺傳信息
學的活動2分析、記錄、學習
教的活動3提供資料
實驗，通過分析，可以得出什么結論
學的活動3思考
記錄
學習RNA直接控制蛋白質的合成
教的活動4那RNA和DNA兩者的區別是什么呢？
學的活動4
教的活動5閱讀書本的內容，思考以下問題：轉錄的定義，你能用箭頭表示嗎？2、轉錄的場所在哪里？3、轉錄的過程？4、轉錄需要哪些條件？
學的活動5
教的活動6根據閱讀，回答上述問題
學的活動6分析、回答1.
轉錄的定義：
2.
轉錄的場所：
教的活動7通過圖像演示，介紹轉錄的過程
學的活動7自己總結學習
教的活動8由此DNA的自我復制和DNA的轉錄的異同點，進行總結分析
學的活動8回答
教的活動9小結，轉錄過程
學的活動9回答
教的活動10轉錄的結果是什么呢？
學的活動10回答三種RNA，分別為rRNA,tRNA
和mRNA
教的活動11針對性練習
學的活動11回答
該部分內容是第三章的重點知識部分，需要同學掌握其DNA轉錄的的條件、原料、原則、過程和結果。但容易對DNA復制DNA的轉錄的過程，同學容易混淆，不容易辨識，需要逐步引導，理解其知識過程。第3章　遺傳的分子基礎
第4節
基因控制蛋白質合成（二）
本課時為必修2的第三章《遺傳的分子基礎》第4節《基因控制蛋白質合成》第1課時。本課時主要由“基因表達與復制的比較”、“原核生物和真核生物基因表達的差異”、“基因控制生物性狀”、“中心法則”四部分構成。本節課在學生學習了DNA的分子結構和DNA的復制后，對遺傳物質的本質以及遺傳物質如何復制傳遞給下一代已經有所了解，但對于基因如何控制性狀還處于初級階段，進一步探究DNA如何控制蛋白質的合成，引發學生對遺傳信息傳遞的進一步認識。同時，本節課的學習也為接下去了解表觀遺傳現象打下基礎，因此，本節課對于學生的知識框架而言具有承上啟下的作用。
【生命觀念】理解基因表達概念的基礎上，形成DNA分子結構與其功能相統一的生命觀念，體會基因和性狀之間遺傳信息的傳遞。
【科學思維】能夠基于事實和證據采用適當的科學思維方法比較基因表達與復制的差異、真核與原核的表達差異以及歸納遺傳信息的傳遞。
【科學探究】提高自主學習、合作探究以及動手的能力，激發積極探索生物學知識的熱情。
【社會責任】形成關愛生命、敬畏生命和珍惜生命的情感。
重點：基因控制生物性狀、中心法則
難點：基因控制生物性狀、中心法則
1、總結、歸納基因表達的差異
動畫回顧基因表達的過程
1.
比較真核細胞復制、轉錄、翻譯的過程
（1）采用提問式
（2）引入判斷題，加深對基因表達的理解
2.
比較真核與原核細胞核基因表達的區別
結合圖片，比較真核細胞和原核細胞基因表達的差異。同時考查學生獲取信息的能力。
2、基因控制生物性狀
1.
基因
（1）基因是遺傳的一個基本功能單位，它在適當的環境條件下控制生物的性狀。
（2）基因以一定的次序排列在染色體上。
（3）本質上，基因就是一段包含一個完整的遺傳信息單位的有功能的核酸分子片段，大多數生物中是一段DNA，而在RNA病毒中則是一段RNA
2.
蛋白質的功能
3.
基因控制性狀的多條途徑
主要是通過控制酶的合成來控制生物的性狀。
基因控制生物性狀的情況是復雜的：1.多對基因共同控制生物的某個性狀，基因之間存在復雜的相互作用；2.基因的表達受到環境的影響。生物的性狀是基因與環境共同作用的結果。
3、中心法則
遺傳信息從DNA—RNA—蛋白質，克里克將其概括為“中心法則”，法則囊括了遺傳信息傳遞的多條途徑，可與學生一起總結。
此處應提醒學生：關于RNA復制及RNA逆轉錄的內容是后面科學家補充的。
此處設置提問環節：如人體的體細胞內一定會發生哪些途徑？可能會發生哪些途徑？
本節課在學習完基因表達過程的基礎上，進行歸納整理，比較基因表達與復制、真核與原核的表達差異，意在提高學生對知識的整合能力及對知識的運用能力。本節課的難點在于基因控制性狀的多條途徑的歸納總結，是學生的一大難點，此處將基因和性狀聯系在一起，真正回答了前面幾章的疑問，即基因如何控制生物的性狀，需要學生在理解的基礎上掌握歸納基因控制性狀的原理。本節課主要以問題式教學和比較式教學結合，幫助學生掌握基因表達與復制的異同、真核生物與原核生物表達的差異，理解遺傳信息的傳遞過程（“中心法則”）以及基因如何控制性狀的合成。

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