高中生物必修2《第3章遗传信息的复制与表达第2节遗传信息的表达一基因控制蛋》344北师大教案设计.docx
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高中生物必修2《第3章遗传信息的复制与表达第2节遗传信息的表达一基因控制蛋》344北师大教案设计
基因对蛋白质的控制(第1课时)
一、教材分析
北师版必修2第三章第2节,本节内容包括“基因控制蛋白质的合成”“基因表达的控制”和“中心法则”3个部分。
第1部分“基因控制蛋白质的合成”部分首先介绍了基因的转录和翻译过程,以及介绍了遗传密码子的破译过程。
“基因控制蛋白质的合成”这节课的教学目标是要让学生了解基因控制蛋白质的合成的过程,本节内容是前面的遗传学两大定律—基因的分离定律和自由组合定律从抽象走向具体,内容的安排上最突出的特点是注重对学生思维能力和科学态度的培养,通过该过程的学习来培养学生分析问题和解决问题的能力,可以帮助学生构建相应的知识网络,激发学生对微观生命现象的探索兴趣,培养他们分析问题的能力。
二、学情分析
经过高一上学期生物学内容的学习,学生已经具有一定的微观世界想象力,分析和理解能力都有明显提高;学生已经可以用构建模型的方式思考生物学问题,能够运用假设、推理等常用的分析手段思考、解决生物学中遇到的问题。
这些都为学习《生物2(必修)》内容的教学思维奠定了基础。
从知识架构上学生已经知道了“蛋白质生命活动的体现者”、“DNA是遗传物质”,学习本节内容是循序渐进、水到渠成的过程。
三、教学目标
1)
知识目标:
①知道信使RNA和转移RNA的结构和功能;
②分析教材图3-4理解遗传信息转录的过程和特点;
3-5了解转录后的加工;3-6理了解转录是怎用结束的;
③理解遗传密码和密码子的概念。
2)
能力目标:
①通过资料阅读,训练学生获取信息的能力;
②通过再现信使RNA探究发现的过程,培养和增强学生的科学思维能力;
③通过转录过程的视屏观看和系列问题探讨,培养学生的合作和质疑能力;
3)
情感目标:
通过实验推导蛋白质合成过程,让学生体验科学发现过程;通过转录过程中的探究性学习,激发学生投身科学的热情,培养学生严谨的科学态度;科学家在实验中风趣而富有逻辑的工作过程,可以培养学生积极、乐观向上的生活态度和严谨的学习习惯。
四、重点、难点
1)
重点:
三种RNA的认识;转录过程,密码子的发现。
2)
难点:
转录过程
五、教学过程
(一)创设情境:
提出新课利用多媒体设备展是荧光小鼠图片,介绍它的产生及涉及技术。
教师提问:
生物生命活动的体现者?
那么基因是如何控制蛋白质合成的?
(二)新课研学:
教师用PPT展示本节课题:
基因控制蛋白质的合成,提出巩固旧知识的问题:
基因是什么?
真核生物的DNA主要分布在哪里?
蛋白质的合成场所是?
学生交流讨论。
归纳总结如下:
1)
基因:
是DNA分子上具有遗传效应的片段,是遗传物质的功能蛋白,一个DNA分子可包含多个基因。
2)
真核生物的DNA主要分布在细胞核。
3)蛋白质的合成场所:
细胞质中的核糖体。
教师提问:
携带遗传信息的DNA主要储存于细胞的什么位置?
蛋白质的合成在哪里进行?
细胞核中的遗传信息是否会直接转移至细胞质中指导蛋白质的合成?
在黑板张画出核基因和核糖体的位置关系图,并提问:
DNA是不是直接到了细胞质中指导蛋白质的合成呢?
学生推测。
教师用PPT展示资料:
1.DNA分子直径约2nm,核糖体大致为圆形颗粒,直径约25-30nm,而核孔只有0.9nm。
2.科学家实验:
1955年,有人分别用洋葱根尖和变形虫进行实验。
如果往洋葱根尖细胞和变形虫中加入RNA酶分解细胞质中的RNA,细胞中的蛋白质合成就会停止。
而再加进从酵母菌中提取的RNA,则又能够合成一定数量的蛋白质。
提出要求:
这两则资料分别说明了什么?
学生回答:
资料1说明DNA和核糖体都不能通过核孔,资料2说明蛋白质合成跟RNA有关,即RNA就是中间使者。
教师提问:
RNA是什么物质?
它在细胞内的位置上有什么特点?
可以用什么方法进行观察?
学生交流讨论。
教师通过展示以下素材引导学生完成探究点一:
素材1:
1955年,比利时细胞生物学家布拉切特(
J
L
A
Brachet)曾用洋葱根尖和变形虫进行实
验,如果加入RNA酶分解细胞中的RNA,蛋白质合成就停止,而如果再加入从酵母中提取出的RNA,则又可重新合成一定数量的蛋白质。
素材2:
同年,戈尔茨坦(
Goldstein)等人将变形虫用同位素标记的尿嘧啶核苷培养液培养,发现标记的RNA分子首先在细胞核中合成。
素材3:
1961年,霍尔(BDHl)和皮格尔曼(
S
Spiegelman)等人成功地将T2噬菌体的单链DNA
和感染了T2噬菌体的大肠杆菌中的RNA结合在起,得到杂种(互补)分子。
他们证实RNA并不与其他来源的DNA杂合,即使是与T2噬菌体关系极近的DNA也不能更不能与大肠杆菌的DNA杂交。
【设计意图】引导学生分析科学实验,自己得出结论,提高学生的综合分析能力。
学生交流讨论后得到结论:
信使是RNA。
教师通过PPT对比展示DNA和RNA的区别,学生对比分析完成下表:
DNA
RNA
组成元素
C、H、O、N、P
化学组成
1分子磷酸
脱氧核糖
A、T、C、G
1分子磷酸
核糖核糖
A、T、C、U
基本单位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
结构
规则的双螺旋结构
一般是单链结构
功能
携带、遗传信息,控制蛋白质的合成
mRNA:
传递遗传信息,蛋白质合成的模板(含量最少,代谢活跃)
rRNA:
构成蛋白质合成的场所----核糖体(80%)
tRNA:
识别密码子,运输氨基酸(最小)
分布
细胞核染色体、线粒体、叶绿体
细胞质中的核糖体
学生自学:
阅读教材P37小资料,整理归纳RNA种类及功能。
结合PPT,总结和认识RNA,
教师提问三:
DNA的遗传信息是怎么传给mRNA的?
学生回答:
转录。
学生阅读教材中对该概念阐述。
学生自主学习,教师提出要求:
阅读教材P36文字,分析图4-4,完成探究点二:
遗传信息的转录(开始,延伸)。
教师利用多媒体PPT顺序展示:
人教版转录过程图片、本教材P37图3-6、图3-5、
学生完成探究点三:
转录的终止及转录后加工
学生展示:
内容能回答一下问题:
①mRNA有何特点使它能将DNA的遗传信息传递下去?
②mRNA怎样修饰?
③转录过程怎么结束?
④转录的模板、原料、能量、酶、产物是什么?
探究点三
转录的终止及转录后加工
教师引导学生归纳。
教师继续在PPT上展示:
思考讨论:
转录与DNA有什么异同点?
学生讨论,完成下表:
【设计意图】“转录”这部分内容的学习,我采用的教学方法是以学生自学为主,先学后教。
重在对学生自主学习方式的培养,教师在此处的作用仅为学生的学习提供了一个平台。
而利用多媒体演示转录过程的进行,可以使复杂问题形象化,抽象问题简单化,从而让学生主动参与,来激发学生的学习兴趣。
展示素材并提出问题:
至少几个碱基才能决定一个氨基酸?
学生阅读教材和素材,进行小组讨论并回答问题。
素材1:
美国物理学家伽莫夫在《自然》杂志上发表文章,认为3个碱基决定一种氨基酸。
素材2:
1961年,克里克以T4噬菌体为实验材料,研究其中某个碱基的增加或减少对其所编
码的蛋白质的影响。
克里克发现在相关碱基序列中增加或者删减1个碱基,无法产生正常功能的蛋白质;增加或删除2个碱基,也不能产生正常功能的蛋白质;但是,当增加或删除3个碱基时,却合成了具有正常功能的蛋白质。
从而证明了遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。
教师引导学生分析、讨论得出:
mRNA的3个碱基决定。
教师讲解密码子概念,展示密码子表并分析密码子特点。
教师提问:
现在请大家根据mRNA上的信息转化特定氨基酸顺序的肽链。
这中间需要一个“翻译者”。
“翻译者”应该具备什么特点?
学生:
既能识别密码子,也能识别氨基酸。
教师讲解:
经科学研究表明,这种工具也是一种RNA,叫做转运RNA,简写为tRNA。
展示tRNA互补的碱基,称为反密码子(示意图标示),还有与氨基酸连接的位点,tRNA的这些结构特征,决定了每种tRNA只能转运某一种特定的氨基酸协助mRNA确定特定氨基酸的位置。
阅读并思考以下问题:
1、多聚U的作用相当于什么?
(mRNA)
2、多聚U上的三个相邻的碱基有几种组合方式?
(1种:
UUU,也就是相当于mRNA上的遗传密码只有1种。
)
3、20种氨基酸分成5组分别加入5支试管中,产生了多肽的试管中含有哪几种氨基酸?
(4种:
酪氨酸、苯丙氨酸、半胱氨酸、丝氨酸)
4、该多肽是由哪些氨基酸脱水缩合而成?
科学家又是如何探究这个问题的?
(将这四种氨基酸单独放入四支试管,每支试管分别再加入多聚U。
结果只有苯丙氨酸的试管中出现了多肽。
)
5、科学家的实验能说明什么问题?
(UUU能指导苯丙氨酸脱水缩合形成多肽。
即破译了苯丙氨酸的一个密码子----UUU)
这个实验给了你什么启示?
假如要继续破译其他的密码子(AGC),你可以采取什么方法?
从科学家的实验,我们可以看出遗传密码是什么?
(遗传学上把mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基,叫做一个遗传密码子。
)
学生阅读P69遗传密码子表,分析思考以下问题:
1、20种氨基酸由多少个密码子负责编码?
(61个)
2、是否有不编码氨基酸的密码子?
(3个终止密码子:
UAA、UAG、UGA)
3、密码子AUG的作用是什么?
(不仅能编码甲硫氨酸,同时也是真核细胞惟一的起始密码子)
尼伦伯格等人因破译遗传密码而荣获1968年的诺贝尔生理学或医学奖。
由于遗传密码的破译,探索基因控制蛋白质合成的研究也取得了进展。
【设计意图】新教材将科学家如何破译遗传密码的实验引入课本,有利于训练学生的科学思维,启迪学生去主动思考。
在处理这部分内容时,先利用数学排列组合的知识,引导学生去推测密码子的个数,再引导学生积极思维,去发掘本实验设计的巧妙之处。
但基于学生现有的基础知识以及学生思维的局限性,在引导学生思维时,可通过一系列问题的引领,来逐渐提升学生的思维,并在学生对问题的思维之中渗透科学态度和科学精神的教育。
3)课堂小结
教师提出延伸性问题以检查学生的理解情况:
1)转录过程中,DNA链完全解开吗?
在转录过程中如何保证遗传信息正确传递?
(3)写出DNA链ATACAGGTCCT的互补链及转录出的mRNA序列?
基因控制蛋白质合成的过程,就是信息由基因传递到蛋白质的过程,我们学习的是信息准确传递的机制。
通过对转录过程的学习,学生掌握了其中的原理,也认识到生命活动调控的奥妙,更加懂得了生命的伟大题,学生进行自测。
1)“遗传信息”是指(
)。
A、DNA的脱氧核苷酸排列顺序
B、信使RNA的核苷酸排列顺序
C、蛋白质的氨基酸排列顺序
D、DNA、RNA和蛋白质上的序列信息
2)“密码子”是指(
)。
A。
核酸上特定排列顺序的碱基
BDNA特定排列顺序的碱基C信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻的
碱基
D转运RNA上决定一个氨基酸的3个相邻的
3)某基因中含有1200个碱基对,则由它控
制合成的含有2条肽链的蛋白质分子中最多含有
肽键的个数是()。
A.198个B.398个C.400个D.798个
七、教学反思
1)将科学研究的主线贯穿本节课的教学。
“假说-演绎法”是生物科学研究中常用的方法,这
节课的主要设计思想是利用“假说-演绎法”贯穿学习过程,让学生完整地直接经历科学研究的过程,从而更好地了解科学研究的一般方法,形成科学的态度。
2)科学史的利用有助于学生生物科学素养的提高。
基因控制蛋白质合成的过程科学史中有很
多实验,每个知识点的产生过程就是一个探究的过程,呈现了科学家的科学态度、科学精神。
例如信使RNA的发现过程和遗传密码子的破译过程,在学习基础知识的同时得到科学方法和科学思维的训练,潜移默化中提高了学生的科学素养由于本节内容抽象且复杂,在教学过程中,教师通过问题设置,步步深入,让学生发散思维像科学家一样思考;展示科学家实验过程,学生分析得出结论,且在分析过程中体验了科学实验的严谨,学生会发现自己的设计过程与科学家有相似的地方,增加自信心。
由于本节内容注重创设问题情境,从学生感兴趣的问题导入,设置悬念,以问题串形式层层推进,以表格进行比较,引导学生进行动手、动脑分析、推测、探究,最后得出问题的结论。
这种教学设计符合学生的认知规律,但是要求
学生积极主动探究、参加小组互动,因而耗时相对较多,课堂练习与评价相对较少,课堂反馈尚存不足,这些有待以后不断改进。
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