高中生物《基因指导蛋白质的合成》教案
1.教学重点
(1)了解基因控制蛋白质合成的中间物质──rna的基本单位、化学组成和种类,以及它与dna在组成、结构、功能和分布等方面的异同;
(2)理解基因表达的转录和翻译的概念和过程;
(3)比较转录和翻译的异同;
(4)认知和区分相关概念:遗传信息、遗传密码、反密码子;
(5)计算问题:基因(dna)碱基、rna碱基和氨基酸的对应关系。
2.教学重难点
(1)理解基因表达的转录和翻译的概念和过程
(2)认知和区分相关概念:遗传信息、遗传密码、反密码子;
(3)计算问题:基因(dna)碱基、rna碱基和氨基酸的对应关系,以图解方法解决。
3.教学建议
结合教材有关转录和翻译的图解或模型动画演示。
4.课时安排
3 课时
5.教学过程
学习
阶段 教师组织和引导 学生
活动 教学
意图
导学
引入课题
学生自学
教师指导
学生自学
教师讲解
思考讨论
教师讲解
思考讨论
与生活联系,激发学习和探究知识的兴趣
教师导学
设置问题情境
播放2分钟《侏罗纪公园》电影。
提问:电影中的科学家是怎么使已灭绝的动物复活的?
(回答:复活的恐龙是科学家利用提取恐龙的dna培育繁殖而来的。)
教师引导:基因就像一张蓝图,生物体就是根据这张蓝图用蛋白质构建起来的。
思考:基因(dna)在细胞核中,而蛋白质的合成是在细胞质的核糖体上进行的,在细胞核的基因如何控制在细胞质中的蛋白质的合成呢?
教师指出:在dna和蛋白质之间,有一种中间物质──rna充当信使。
复习旧知:两种核酸(dna和rna)在化学元素、基本单位、化学组成、结构、功能和分布等方面的区别
(列表,阅读课文10分种,学生填写)
一、细胞中的两种核酸的比较
dna rna
组成元素 c、h、o、n、p
基本单位 脱氧核苷酸(4种) 核糖核苷酸(4种)
化学组成 一分子磷酸
脱氧核糖
a、t、c、g 一分子磷酸
核糖
a、u、c、g
结构 规则的双螺旋结构 一般单链结构
功能 编码复制遗传信息,控制蛋白质合成 传递遗传信息,并通过蛋白质表达出来
分布 细胞核的染色体,线粒体,叶绿体 细胞质的核糖体
另外,教师补充:rna的在细胞中有三种:
mrna(信使rna),trna(专运rna),rrna(核糖体rna)。
设问:dna→rna→蛋白质之间的关联?(学生阅读课文10分钟,小组发言。)
二、基因控制蛋白质合成过程
(一)转录:图示p63图4-4以dna为模板转录rna的图解。利用视频:显示转录过程。
1.定义:转录是在细胞核内进行的,是以dna双链中的一条为模板,合成mrna的过程。
2.过程:细胞中游离的核糖核苷酸与供转录用的dna的一条链上的.碱基互补配对,在rna聚合酶的作用下,依次连接,形成一个mrna分子。
3.小结:
场所:细胞核;
模板:dna解旋,以其中一条有意义链为模板;
原料:4种核糖核苷酸(a、u、c、g);
合成产物:单链的mrna(信使rna);所需酶:rna聚合酶。
设问:dna的碱基与rna的碱基如何互补配对?
(二)翻译:图示p64图4-6蛋白质合成示意图。
1.密码子和反密码子的区分:
密码子:mrna上三个相邻的碱基称为一个密码子。
反密码子:每个trna上的三个碱基,可以与mrna上的密码子互补配对。
trna(转运rna)的特点:象三叶草的叶形,一端是3个碱基,另一端是携带氨基酸的部位(如图)。
思考:mrna的4种碱基如何决定20种氨基酸?
推理:1种碱基决定1种氨基酸?(不可能)
2个碱基决定1种氨基酸?(16种组合方式也不能决定20种氨基酸,不行。)
提出:mrna上每3个相邻的碱基决定1个氨基酸。
小结:64种密码:61个编码控制20种氨基酸合成,另外3个(uag、uaa、uga)不编码任何氨基酸,而是合成蛋白质的终止信号又称终止密码。反密码子::61种trna。
游戏:请学生看图,想象一下核糖体这个生产车间是如何工作的?能否做一个模型显示出来?
2、翻译:
利用视频:显示翻译过程。
(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顺序的蛋白质的过程。
(2)过程:核糖体与mrna的结合部位会形成2个trna的结合位点。第一个携带氨基酸的trna的碱基与mrna的碱基互补配对,进入位点1。第二个携带氨基酸的trna的碱基与mrna的碱基互补配对,进入位点2。两个氨基酸脱水缩合,第一个氨基酸通过肽键转移到位点2的trna上。核糖体沿着mrna移动,位点1的trna离开核糖体,位点2的trna进入位点1,第三个携带氨基酸的trna的碱基与mrna的碱基互补配对,进入位点2,继续肽链的合成,直到读取到mrna的终止密码为止。一个mrna分子可以与多个核糖体结合,同时进行多条肽链的合成。
肽链合成后,从核糖体与mrna的复合物上脱落离,经过盘曲和折叠等方式形成具有一定空间结构和功能的蛋白质分子。
(3)小结:
场所:细胞质的核糖体;
模板:以mrna为模板;
原料:20种氨基酸(由trna搬运);
合成:有一定氨基酸顺序的肽链。
设问:已知mrna的碱基序列是a u g g a a g c a u g u c c g a g c a a g c c g,这mrna上有多少个密码子?写出相应的反密码子,并根据密码子表,列出相应的氨基酸序列。
利用视频:显示蛋白质合成的全过程。(转录和翻译过程)
再次总结:
(三)比较复制,转录和翻译三个过程的差异:
dna复制 转录 翻译
场所 细胞核 细胞核 核糖体
模板 dna双链 dna一条链 mrna
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸
合成 dna分子 mrna 肽链
特点 半保留复制,边解旋边复制 边解旋边转录 一个mrna分子可以与多个核糖体结合
(四)与蛋白质合成有关的计算:
思考:dna的碱基、mrna的碱基与氨基酸个数的关系?
dna的碱基数:m rna的碱基数:蛋白质的氨基酸数= 6:3:1
反馈练习 学生观看
学生讨论,回答。
学生思考:有中间物质传递信息。
学生阅读课文,思考问题,并填写表。
学生带着问题阅读课文,小组讨论。
学生思考,回答。
学生思考,回答。
学生思考
学生跟随教师讲解,理解翻译的过程。
学生思考,回答。
学生观看。
学生思考,小组讨论,以小组发言。
完成练习
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