人教版教学教案基因指导蛋白质的合成教案.pdf
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1、教学设计方案【教学重点、难点、疑点及解决办法】1教学重点:染色体、DNA 和基因三者之间的关系和基因的本质。2教学难点:基因控制蛋白质合成的过程和原理。3教学疑点:(1)蛋白质和性状的关系。(2)DNA 的两条链都能转录吗?4解决办法:(1)强调是重要的基本概念,引起学生重视。(2)加强三者之间关系的举例与解析。(3)配合图示(课本第 12 页图 67)说明染色体和基因间的关系。(4)重视学生阅读、理解和记忆。(5)对遗传效应的内容要举例解释清楚。(1)运用蛋白质合成示意图形象说明转录、翻译的场所、模板、原料、工具等;(2)对 RNA 和 DNA 的组成进行比较,RNA 的种类及每种 RNA
2、的功能要举例讲清楚;(3)注意 t RNA 的反密码子和所携带的氨基酸的密码子不要混淆;(4)对 3 种碱基互补配对原则“要挑出来讲明用途”;(5)用电报的信息转换类比说明转录、翻译的概念。(1)蛋白质与性状举例说明不同的蛋白质结构就是不同的性状。基因控制蛋白质的合成,就是控制性状。(2)DNA 的两条链都能转录吗?不能。对还有疑问的学生用 DNA 结构挂图或书中的插图讲解说明两条链方向不同。(注:转录的只是其中一条链即 3555 链,这在 DNA 的立体结构中已埋下伏笔)。【课时安排】2 课时。【教学过程】第一课时 引言:DNA 分子是怎样控制遗传性状的呢?现代遗传学的研究认为,基因是决定生
3、物性状的基本单位。那么,基因与 DNA 有什么关系呢?1基因是有遗传效应的 DNA 片段 讲述:每个染色体含有一个 DNA 分子,每个 DNA 分子有很多基因,基因是什么?(l)基因的概念:基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位,是有遗传效应的 DNA 片段。此概念有三个要点:基因是有遗传效应的 DNA 片段 这就是说,基因是 DNA 的片段,但必须具有遗传效应(指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能)。有的 DNA 片段属间隔区段,没有控制性状的作用,这样的 DNA 片段就不是基因。基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位 举例:豌豆高茎基因控制高的性状,使豌豆长到大约 2 米
4、高;豌豆矮茎基因控制矮的性状,使豌豆长到约 30 厘米。紫茉莉红花的基因控制红花性状,开红花。狗的直毛有直毛基因控制;人的黑发有黑发基因控制。基因是控制性状的遗传物质的结构单位 控制某种性状的基因有特定的 DNA 片段,蕴含特定的遗传信息,可以切除,可以拼接到其他生物的 DNA 上,从而获得某种性状的表达,故基因是结构单位。例如:把牛的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的 DNA 上,大肠杆菌可以生产胰岛素。(2)基因的位置:染色体是基因的载体,基因在染色体上呈直线排列(银幕显示第 12 页图67:果蝇某一条染色体上的几个基因)。问:那么,构成 DNA 的基本单位是什么?学生答出:脱氧核苷酸。又问:有几
5、种脱氧核苷酸?学生回答:4 种(它们分别是:略)(3)基因的化学组成:每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。讲述:基因的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息。例如:白花基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序,这样特定的排列顺序就代表白花的遗传信息。上一代传给下一代的是遗传信息而不是白花的本身,在下一代就可以将白花遗传信息表达为白花。(4)基因不同的实质:不同的基因,四种脱氧核苷酸的排列顺序不同,但是每个基因都有特定的排列顺序(可举例说明之入 学生看书 1213 页基因有遗传效应的 DNA 片段。要求:对基因的概念在理解的基础上记忆,这是一个很重要的基本概念。理解基因一 DNA染色体之间的关系。教师最后归纳:基因
6、是 DNA 分子上具有一定遗传效应的 DNA 片段,在染色体上呈直线排列,是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位。2基因的表达 讲述:基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代,还可以使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质的分子结构上来,从而使后代表现出与亲代相似的性状,遗传学上把这一过程叫做基因的表达。如:从上述图示中可以看到,复制和表达遗传信息是基因的基本功能。那么,是如何表达的呢?3基因控制蛋白质的合成 讲述:生物的性状主要通过蛋白质来体现的。比如,鱼的肌肉由鱼的肌肉蛋白质来体现;牛的肌肉由牛的肌肉蛋白质来体现;鸡的肌肉由鸡的肌肉蛋白质来体现。我们能吃出鱼肉、牛肉、鸡肉味道的不同,就是因为
7、它们的蛋白质结构不同,因而体现了各自不同的性状。基因控制性状就是通过控制蛋白质合成来实现的。基因可比喻为导演,蛋白质可比喻为演员。基因主要存在于细胞核的染色体上(细胞核基因),而合成蛋白质是在细胞质里进行的。那么,遗传信息怎样由细胞核到细胞质呢?这需要通过另一种核酸RNA。银幕显示 DNA 和 RNA 的区别,让学生比较不同之处。RNA 与 DNA 的区别有两点:嘧啶碱有一个不同。RNA 是尿嘧啶,DNA 则为胸腺嘧啶。五碳糖不同:RNA 是核糖,DNA 是脱氧核糖,这样一来组成 RNA 的基本单位就是核糖核苷酸,DNA 则为脱氧核苷酸。(三)总结 遗传的主要物质是 DNA,基因是有遗传效应的
8、 DNA 片段,在染色体上呈直线排列,基因的不同就是脱氧核苷酸排列顺序不同,不同的基因含有不同的遗传信息。基因控制性状就是通过控制蛋白质合成来实现的,DNA 的遗传信息又是通过 RNA 来传递的。(四)布置作业 1细胞内与遗传有关的物质,从简单到复杂的结构层次是()A基因DNA脱氧核苷酸染色体 B脱氧核苷酸基因DNA色体 C脱氧核苷酸基因染色体DNA D基因脱氧核苷酸染色体DNA 2下列哪一组物质是 RNA 的组成成分()A脱氧核糖 碱基和磷酸 B脱氧核糖 核酸和磷酸 C核糖 嘧啶和核酸 D核糖 碱基和磷酸 3构成人体的核酸有两种,构成核酸的基本单位核苷酸有多少种()A2 种 B4 种 C5
9、种 D8 种 答案:1B 2D 3D 4课本第 17 反复习题一,1;四。(五)板书设计(三)基因的表达 1基因是有遗传效应的 DNA 片段 (l)基因的概念:三个要点 (2)基因的位置:在染色体上呈直线排列 (3)基因的化学组成 (4)基因不同的实质 2基因的表达 3基因控制蛋白质的合成 DNA 和 RNA 的比较 TU;脱氧核糖核糖 第二课时(一)明确目标 显示本堂课应达到的学习目标。1基因控制蛋白质的合成:转录和翻译(B:识记)。2基因控制性状的原理(B:识记)。银幕显示:发报人发报图像 接报电文的图像 遗传信息表达的类比如下:电报信息表达:0130 0117 你好 (二)重点、难点学习
10、与目标完成过程 复习提问:什么是基因?什么是基因的表达?举例说明。学生回答:略。引言:我们知道,发电报要经信息转换,再由密码翻译成中文。基因控制蛋白质合成要经过“转录”和“翻译”两个重要步骤,如何“转录”和“翻译”,我们这节课来学习。(2)蛋白质合成过程 讲述:转录 a概念:指以 DNA 的一条链为模板,按照 AU、GC、TA、CG 碱基互补配对原则,合成信使 RNA 的过程。b场所:细胞核内。c信息传递方向:DNA信使 RNA。d转录的过程:讲解:翻译 a概念:是指以mRNA 为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。b场所:mRNA 经核孔进入细胞质中与核糖体结合。C信息传递方向:mR
11、NA一定结构的蛋白质。d翻译过程。设问:蛋白质多样性的原因?学生答出:组成蛋白质的氨基酸种类较多(20 种),氨基酸数目巨大,氨基酸的排列顺序千变万化,肽链的空间结构也变化多端。请同学们想想:氨基酸有 20 种,mRNA 有四种核苷酸,四种碱基 A、G、C 和 U 是如何决定 20种氨基酸的呢?和同学一起讨论(用排列组合):如果 1 个碱基决定 1 个氨基酸就只能决定 4 种,即 不可以 如果 2 个碱基决定 1 个氨基酸就只能决定 16 种,即 不可以 如果 3 个碱基决定 1 个氨基酸就可决定 64 种,即 完全可以,还有多 实验验证:1961 年英国的克里克和同事用实验证明一个氨基酸是由
12、mRNA 的 3 个碱基决定,即三联体密码子。美国年轻的生物化学家尼伦伯格和同学用人工合成方式,首先阐明了遗传密码的第一个密码子UUU,即决定苯丙氨酸的密码子。1967 年科学家已将 20 种氨基酸的密码子全部破译。(此时出示教材第 14 页表 6120 种氨基酸的密码子表,并解说)。教师归纳:其 64 个密码子,其中 3 个终止密码,2 个起始密码,一种密码子代表一种氨基酸,有的氨基酸只有一个密码子,如色氨酸 UGG,有的氨基酸不止一个密码子。问:我们在上学期这一章细胞里讲过了,把氨基酸合成蛋白质的场所在哪里?学生答出:细胞质的核糖体。讲述:核糖体里并没有现成的氨基酸,氨基酸存在于细胞质基质
13、中,人体氨基酸的来源的主要途径是食物消化、吸收和运输。细胞质基质中的氨基酸要进入核糖体需要经过搬运工搬运即另一种 RNA,转运 RNA。一种tRNA 只能转运一种特定的氨基酸(此时出示三叶草型转运 RNA模式图,对着图讲解)。讲述:每种转运 RNA 只能识别并转运一种氨基酸。转运 RNA 的另一端有三个碱基即反密码子,能与mRNA 的密码子配对。例如(此时银幕出现课本第 15 页图 610 蛋白质合成示意图),指着图中第一个转运 RNA的位置讲,信使 RNA 上的三个碱基 GUU 就是一个密码子,tRNA 一端的三个碱基 CAA 是反密码子,只能是反密码子专一地和密码子按碱基互补原则(AU、G
14、CTA、CG)配对。当转运 RNA运载着 1 个氨基酸进入到核糖体后,就以mRNA 为模板,按照碱基互补配对原则,把转运来的氨基酸放在相应的位置上。转运完毕后,转运 RNA 离开核糖体,又去转运下一个氨基酸。总之,核糖体中的mRNA 有许多“密码子”,每个“密码子”与转运特定氨基酸的转运 RNA的“反密码子”,能够碱基配对的,才能对号入座。也即是说一种转运 RNA 在哪个位置上对号入座是靠转运 RNA 的“反密码子”去识别,而位置则是mRNA 按遗传信息预先定了的。当核糖体接受四个氨基酸以后,第二个氨基酸就会被移至第一个氨基酸的位置上,并通过肽键与第一个氨基酸连接起来,与此同时,核糖体在 RN
15、A 上也移动三个碱基的位置,此过程往返地进行,肽链就不断地延伸,直到出现终止密码子为止。从mRNA 上脱离合成的多肽链经盘曲折叠成为有一定功能的蛋白质。4基因对性状的控制 讲述:生物的一切遗传性状都是受基因控制的。因为基因中的脱氧核苷酸的排列顺序决定了信使 RNA 中核糖核苷酸的排列顺序,信使 RNA 中碱基排列顺序又决定了氨基酸的排列顺序,氨基酸的排列顺序最终决定了蛋白质的结构和功能的特异性,从而使生物体表现出各种遗传性状。(1)通过控制酶的合成来控制代谢过程,从而控制生物性状 举例:酪氨酸酶缺乏是由于基因不正常等。(2)通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状 举例:控制血红蛋白结构的基因不
16、正常,就会合成结构异常的血红蛋白而患病等。(三)总结 基因控制蛋白质的合成包括转录和翻译两个过程,转录是以DNA的一条链为模板,合成mRNA。这样,基因中的遗传信息就传递到mRNA 上。翻译是以mRNA 为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。它包括mRNA 从核孔进入到细胞质中,与核糖体结合起来;转运氨基酸;安放氨基酸;合成多肽链、并盘曲折叠成有一定功能的蛋白质等四个主要步骤。(四)布置作业 课本第 17 页复习题一、2;二;三。(五)板书设计 (2)蛋白质的合成过程 转录:以 DNA 一条链为模板,合成mRNA 的过程 翻译,以mRNA 为模板,合成具有一定或基酸顺序的蛋白质的过程
17、4基因对性状的控制 (1)通过控制酶的合成来控制代谢过程,从而控制生物性状,(2)通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状。基因控制蛋白质合成:银幕显示一览表 基因自由组合定律复习 解遗传定律习题的宗旨:对每一对相对性状(或是等位基因)分别分析,然后综合考虑。一、怎样求基因型?1.已知亲代表现型和后代表现型,求亲代基因型。例 1:鸡毛腿(F)对光腿(f)是显性,豌豆冠(E)对单冠(e)是显 性。现有两只公鸡 A、B 与两只母鸡 C、D。这四只鸡都 是毛腿豌豆冠,它们杂交产生的后代性状表现如下:(1)AXC 毛腿豌豆冠(2)AXD 毛腿豌豆冠(3)BXC 毛腿豌豆冠,光腿豌豆冠(4)BXD 毛腿豌
18、豆冠,毛腿单冠 试求:A、B、C、D 的基因型。例 2、填表题:小麦的毛颖(P)对光颖(p)是显性,抗锈(R)对感锈(r)是显性。这两对相对性状的自由组合的。下表是四组不同小麦杂交结果的数量比,试填写出每个组合的基因型。1300光颖抗锈光颖抗锈1111毛颖感锈光颖抗锈0101毛颖感锈光颖抗锈1339毛颖抗锈毛颖抗锈光颖感锈光颖抗锈毛颖感锈毛颖抗锈表现型基因型F1表现型及植株数目比亲 本 植 株 例 3:小麦高(D)对矮(d)是显性,抗病(T)对不抗病(t)是显性,现有两亲本杂交,后代如下:高抗 180,高不抗 60,矮抗 180,矮不抗 62。求亲代基因型和表现型。二、分离定律是自由组合定律的
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