1、1基因指导蛋白质的合成的教学设计江苏省新海高级中学 卞志升一、教学目标1、知识目标识记：概述遗传信息的转录和翻译过程。理解：“密码子”和“反密码子”的概念。2、情感态度与价值观体验基因表达过程的和谐美，基因表达原理的逻辑美、简约美；认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未结束。3、能力目标（1）运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系，培养学生分析综合能力。（2）通过对“遗传信息究竟如何表达？”的探究，培养学生的探究精神和创造性思维。二、教学重点和难点1、教学重点：遗传信息转录和翻译的过程。2、教学难点：遗传信息的翻译过程。三、教学设计思路在教学中，教师可以通过多媒体动画，也可以通过比喻等手法使抽
2、象问题具体化。比喻是教学语言中的重要修辞方法，贴切形象的比喻可以降低对感知事物的理解难度。1、 引子:利用“问题探讨”引导学生讨论：如果能利用恐龙的 DNA 使恐龙复活，你认为主要解决什么问题？学生可能会想到，需要使恐龙 DNA 上的基因表达出来，表现恐龙的特性。看来要解决这个问题，我们还需要研究“基因的表达” 。从而引出课题。2、 提出问题：基因是如何指导蛋白质合成的？3、 分析推理 1：DNA 在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质中进行的，两者如何联系起来呢？推测有一种物质能够作为传达 DNA 信息的信使，科学家发现此物质就是RNA。4、 分析推理 2:RNA 如何解读 DNA 的遗传信息？
3、5、分析推理 3：mRNA 的信息如何用于合成蛋白质？在具体实施过程中，首先通过一个破译电码的小游戏，引申到遗传信息的破译上来。在激发学生的学习兴趣的同时，又降低了学生理解基因的表达的难度。在具体学习到翻译这一过程的时候，同样，教师把遗传密码的翻译过程比喻为破译莫尔斯电码的过程，化抽象为形象。6、 总结：基因的表达是在细胞中完成的。DNA 分子、RNA 分子、氨基酸分子、核糖体和线粒体等众多的细胞器一道，合作完成遗传信息的转录和翻译。在组成蛋白质的肽链合成后，肽链就从核糖体与 mRNA 的复合物上脱离，经过一系列步骤，被运送到各自的岗位，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，开始承担细
4、胞生命活动的各项职责。7、 问题探讨：大家现在再来探讨恐龙能否复活的问题。首先，恐龙的基因是如何表达的？基因表达需要什么条件？通过探讨，引导学生认识保护生物多样性的重要意义。四、教学实施的程序（一）布置预习作业2在上课之前，教师布置预习作业。 （预习作业见下面的文本）在预习作业中，设置了两部分内容。第一是探索部分，在上课前要求学生完成。目的1 是激发学生兴趣的同时，引申到基因的表达。目的 2 是在具体讲到翻译过程的时候，以莫尔斯电码打比方，所以需要再次用到电码表。第二是实践部分，要求学生在学习了转录和翻译两个过程后完成。（二）课堂教学片段 1：导入师：当我们认识到基因的本质后，能不能利用 这一
5、认识，分析现实生活中一些具体的问题呢？例如，在现实生活中，我们能不像电影侏罗纪公园中描述的那 样，利用恐龙的 DNA，使恐龙复活呢？生：讨论、争论，看图，形成新的问题（提出探究的问题，引起悬念，明确探究的目标）师：如果能利用恐龙的 DNA 使恐龙复活，你 认为主要要解决什么问题？生：需要使恐龙 DNA 上的基因表达出来，表 现恐龙的特性。师：看来要解决这个问题，我们还 需要研究“ 基因的表达”。引导学生看本章的章图。 询问学生看懂了什么，又产生了哪些问题 。师：基因是如何指导蛋白质合成的？导入新课。片段 2 学习转录过程师：DNA 在细胞核中，而蛋白 质合成是在细胞质中进行的，两者如何联系起来
6、？推测有一种物质能够作为传达 DNA 信息的信使，科学家 发现此物质就是 RNA。师：如何解读 DNA 信息？、1、 Morse code、2、 、3、1、2、 、 、ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ3生：看图分析比较核糖和脱氧核糖的区别，通 过图形和 CAI 课件的演示，认识遗传信息的转录过程。师：DNA 是如何转录的，特点是什么？ 转录的单位是什么？转录与复制有何异同？（通过问题的步步深入，学生推理分析，形成结论）生：学生阅读教材找到答案。（结合图解、讲 CAI 课件，认识转录的过程）师：转录得到的 RNA 仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，RNA 上的碱基序列如何能变
7、成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列 顺序呢？RNA 如何将信息翻译成蛋白质？片段 3：学习翻译过程师：美国人莫尔斯是电报的发明人。他 创造了莫尔斯电码。同学们有没有把莫尔斯电码破译出来？这段电码代表的信息是什么？生：where are genes located?中文意思是：基因位于哪里？（破译电码的小游戏，以谜语的形式出现，涉及到生物知识和英语知识，这样很好地激发了学生探索的欲望。学生通过努力，得到正确答案，获得很大的成就感。 ）师：基因位于哪里？生：DNA。师：基因位于 DNA 上，是具有 遗传效应的 DNA 片段。一个 DNA 含有多个基因。比如：在果蝇的一个 DNA 上，存在多个基因。
8、每一个基因都决定一种生物性状。比如白眼基因决定果蝇的眼睛颜色是白色的。师：基因与基因结构上的不同体现在哪里？生：碱基排列顺序不同。师：不同的碱基排列顺序决定生物不同的性状。所以，基因上的碱基排列顺序就代表着遗传信息。我们可以看到预习作业上画有一个基因片段， 这个基因决定着什么 样的生物性状呢？这就是我们这节课所要探究的主要内容。（从破译电码的小游戏，自然地引申到基因控制生物的性状上来。学生的学习积极性被调动起来了。 ）师：翻译是以信使 RNA 为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。合成蛋白质的场所是哪里？生：细胞质中的核糖体师：信使 RNA 结合在糖体上面后，就要翻译成蛋白质了。你们知
9、道 AUGCAA 能翻译成怎样的蛋白质吗？生：不知道。（翻译成什么呢？到底怎样翻译呢？学生充满了迷惑。 ）师：那你们知道。 。/。-。/-。-翻译成什么吗？生：SPY。师：这串莫尔斯电码有几个三个密码？生：三个。（以莫尔斯电码做类比，生动有趣，同时降低理解难度）师：同理，这 mRNA 上的碱基也差不多，信使 RNA 上决定一个氨基酸的 3 个相邻的碱基，叫做密码子。师：请问，老师黑板上画了几个密 码子？生：2 个（也有可能答 4 个，老 师就说明密码子的不重叠性和不 间断性）师：这三个密码翻译成什么？和破译莫尔斯电码一样，我 们 需要一张密码表。 书本的 15 页。4让我们都来做一回 SPY，
10、把它翻译出来吧。（由于有破译莫尔斯电码作铺垫，学生非常容易就理解了翻译的过程。学生查阅密码表，熟悉翻译过程。 ）片段 4：完成预习作业中的实践活动：破译遗传信息。师：通过上面的探索过程，相信大家已 经学会怎样破译基因所含的 遗传信息了。 现在请同学们完成预习作业中的第二部分：破译遗传信息。（学生进行实践活动。 ）生：根据“基因mRNA蛋白质”这条主线。 这段遗传信息所决定的氨基酸序列是：甲硫氨酸-谷氨酰氨-酪氨酸- 甘氨酸- 谷氨酰氨-亮氨酸-亮氨酸（这样处理保证整节课的完整性，因为在课的开始，提出了问题：“这个基因决定着什么样的生物性状呢？这就是我们这节课所要探究的主要内容。 ”所以，在课临
11、近结束时，让学生完成实践，学生获得成就感。而且，通过实践，使学生回顾了这节课新知识的主线条：基因mRNA蛋白质；从知识回顾中还获得了新知识，那就是在实践中发现的：多种密码子可以决定同一种氨基酸及终止子的意义等。 ）3、教学反思在高中生物教学内容中,学生要学习和探索的是一个微观的世界。对于微观的世界,人类缺乏直接感知。因此本节课的总体思路是：在课的开始，通过“问题探讨”引入到“基因到底是基因是如何表达为性状的？这是本章要解决的中心问题。蛋白质是生命活动的体现者，可以说是执行者，基因对性状的控制，是通过控制蛋白质的合成来实现的。怎样表达的呢？”这个问题。把莫尔斯电码比喻为遗传密码，围绕着“遗传信息究竟如何表达？”这个问题展开探究。学生的好奇心被激发，所以能够紧跟着教师的思路积极思考。在具体的学习过程中，有意识地增加师生互动、生生互动的机会，同时莫尔斯电码又形象生动，学生的学习积极性就很好地被调动起来了，课堂气氛比较活跃。在潜移默化中，培养了学生的探究精神和创造性思维。在学习了这节课后，很多学生有恍然大悟的感觉：原来遗传信息是这样破译出来的。本节集中讲述的基因指导蛋白质合成的内容，可以说是本章的重点。但不应局限于对转录和翻译过程的单纯描述，要让学生理解转录和翻译的物质结构基础以及二者之间的内在逻辑联系，引导学生运用已有知识和观点思考和讨论相关的问题，培养学生分析综合能力。
