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2019-2020年高中生物 基因的表達 教案1 中圖版必修2 一、教學目標： (1)“中心法則”的概念及發(fā)展。 (2)DNA與RNA的異同。 (3)染色體、DNA和基因三者之間的關系，以及基因的本質。 (4)基因控制蛋白質合成的過程和原理。 (5)遺傳信息和“密碼子”的概念 二、教學重點 (1)基因控制蛋白質合成的過程和原理。 三、教學難點 基因控制蛋白質合成的過程和原理 四、板書設計： 一、轉錄 a.場所:細胞核 b.過程;以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對原則，合成RNA的過程。 c.目的:傳遞遺傳信息。 二、翻譯 a.場所:細胞質的核糖體。 b.過程:以信使RNA為模板，合成具有一定氨基酸排列順序的蛋白質的過程。 c.目的:傳遞遺傳信息 三、中心法則 四、教學過程： 導言 1.什么是基因? 2.基因的基本功能是什么? 3.基因表達過程中的媒介是什么? 學生大膽地回答：(略) 教師給予鼓勵 基因是有遺傳效應的DNA片段，主要位于細胞核中，而蛋白質是在細胞質的核糖體上合成，此過程需要信使RNA作為媒介，那么信使RNA怎樣完成任務呢? 學生活動: (1)閱讀教材P14。 (2)觀察基因表達的多媒體課件。 討論提綱: (1)基因表達整個過程分幾個階段?分別叫什么? (2)轉錄的場所、過程和目的是什么? (3)翻譯的場所、過程和目的是什么? 教師指導: a.整個過程是嚴格按照堿基互補配對原則進行的。 b.轉錄是在細胞核內(nèi)以DNA的一條鏈為模板合成信使RNA過程。 c.翻譯是在細胞質中核糖體上以信使RNA為模板合成具有一定氨基酸排列順序的蛋 白質過程。 學生回答:(略) 教師鼓勵 教師精講: 1.轉錄中模板DNA鏈的堿基是A、G、C、T是如何與信使RNA中堿基A、G、C、U互補配對呢? (1)請學生答出DNA分子中堿基互補配對原則來；即A與T配對，G與C配對。 (2)板書DNA的一條鏈，顯示信使RNA的形成過程；即: 從形成過程可看出，是mRNA中的U堿基與DNA分子中的A堿基進行配對。 (3)通過轉錄，DNA分子的遺傳信息(即堿基排列順序)就傳遞給了信使RNA。 2.翻譯過程中mRNA上的堿基是如何決定蛋白質中的氨基酸的? (1)請學生先答出組成蛋白質的氨基酸的種類以及蛋白質多樣性的原因?即:一般有20種；蛋白質多樣性是由氨基酸種類、數(shù)量、排列順序及空間結構決定的。 (2)思考:氨基酸有20種，而信使RNA只有四種堿基(A、C、C、U)，如何決定20種氨基酸呢? 邏輯推理: 一個堿基決定一個氨基酸，只能決定4種，41=4，不行； 兩個堿基決定一個氨基酸，只能決定16種，42=16，不行； 三個堿基決定一個氨基酸，只能決定64種，43=64，足夠有余。 教師簡介密碼子的發(fā)現(xiàn)過程: 1961年英國的克里克和同事用實驗證明一個氨基酸是由信使RNA上的三個相鄰堿基決定的。 美國年輕的生物化學家尼倫伯格和同事用人工合成方式，首先闡明了遺傳密碼的第一個字---UUU，即決定苯丙氨酸的密碼子。 1967年科學家已將20種氨基酸的密碼子全部破譯。投影顯示20種氨基酸的密碼子表并解說。 (3)游離于細胞質基質中的氨基酸是怎樣到達核糖體并按一定排列順序形成蛋白質呢? 學生活動：閱讀教材P15～16并回答:需要一種搬運工具搬運--即另一種RNA(轉運RNA,即tRNA)。 教師出示轉運RNA模型圖并講解:轉運RNA種類很多，但每種轉運RNA只能識別并轉運1種氨基酸。這是因為在轉運RNA的一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有3個堿基，能專一性地與信使RNA上的特定的3個堿基(即密碼子)配對。 例如:信使RNA上的三個堿基AAA就是一個密碼，轉運RNA中轉運賴氨酸的轉運RNA一端的三個堿基是UUU，只有它才能按照堿基互補配對原則配對。由于核糖體中的信使RNA中有許多密碼子，每個密碼子與轉運特定氨基酸的轉運RNA能夠堿基配對，這樣它才能對號入座。也就是說一種轉運RNA在哪個位置上對號人座是靠轉運RNA的三個堿基去識別。而位置則是信使RNA按遺傳信息預先定了的(如下圖) 突出強調: a.信使RNA的遺傳信息即堿基排列順序是由DNA決定的。 b.轉運RNA攜帶的氨基酸(如賴氨酸、丙氨酸)能在蛋白質的氨基酸順序的哪一個位置上是由信使RNA決定的，歸根到底是由DNA的特定片段(基因)決定的，由于DNA分子的多樣性，就決定了蛋白質分子的多樣性。 師生共同歸納總結:遺傳信息的傳遞。 播放轉錄和翻譯兩過程的視頻，并要求學生閱讀教材并討論，同時為了鞏固所學DNA復制的知識，師生共同完成下表。 場所 模板 原料 酶和其它條件 堿基互補配對方式 產(chǎn)物 復 制 細胞核 DNA兩條鏈 游離的脫氧核苷酸、4種 解旋酶、DNA聚合酶等。能量 A與T C與G T與A G與C DNA 轉 錄 細胞核 DNA的一條鏈 游離的核糖核苷酸、4種 解旋酶、RNA聚合酶（可提一下）等。能量 A與U C與G T與A G與C mRNA 翻 譯 細胞質中的核糖體 信使RNA 氨基酸、20種 酶、轉運RNA、能量 A與U C與G G與C U與A 蛋白質（或多肽鏈） 針對上表，教師應向學生介紹如下內(nèi)容： 1、RNA的種類有三種：mRNA、tRNA、rRNA 2、DNA與RNA的區(qū)別： DNA RNA 堿基 A、G、C、T A、G、C、U 五碳糖 脫氧核糖(C5H10O4) 核糖(C5H10O5) 磷酸 磷酸 磷酸 基本單位 脫氧核苷酸 核糖核苷酸 結構 通常呈雙螺旋結構 通常呈單鏈狀結構 3、轉錄是以DNA一條鏈為模板，而不是兩條鏈。所以DNA與RNA堿基比 教師簡介中心法則及其發(fā)展。 上面我們講述了遺傳信息是如何控制蛋白質合成的，通過轉錄和翻譯，使遺傳信息反映致函蛋白質上，前面我們學習了通過DNA復制，遺傳信息實現(xiàn)了在親子代間的傳遞。我們現(xiàn)在說的是遺傳物質是DNA的生物的遺傳住處的一般流動方向。但是我們前面學習了，有的生物的遺傳物質是RNA，那么，這種生物是如何傳遞遺傳信息的呢？教師介紹RNA病毒中，遺傳信息的流動方向，邊講解邊畫圖： 中心法則及其發(fā)展 信息流：遺傳學上，將遺傳信息的流動方向稱為信息流 中心法則：克里克提出 內(nèi)容： l 遺傳信息可從DNA流向DNA——DNA的自我復制 l 遺傳信息可從DNA流向RNA——轉錄過程 細胞生物 l 遺傳信息可從RNA流向蛋白質——翻譯過程 l 遺傳信息可從RNA流向DNA——逆轉錄過程（病毒中出現(xiàn)） l 遺傳信息可從RNA流向RNA——RNA的自我復制（病毒中出現(xiàn)）