基因指导蛋白质的合成教学设计与案例
一、教学目标的确定
基因是如何表达为性状的？这是本章学习要解决的中心问题。蛋白质是生命活动的体现者，也可以说是执行者，基因对性状的控制，是通过控制蛋白质（包括结构蛋白和功能蛋白）的合成来实现的。因此，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。课程标准中与本节教学相对应的要求是：概述遗传信息的转录和翻译。“概述”是理解水平的要求，即要求学生能够把握知识的内在逻辑联系，能够与已有的知识建立联系，进行解释、推断、区分和扩展等。因此，本节教学不应局限于对转录和翻译过程的单纯描述，而应当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。要达到理解层次的目标，需要引导学生运用已有知识和观点思考和讨论相关的问题，比如“为什么RNA适于作DNA的信使呢？”需要运用有关DNA和RNA结构的知识，以及结构与功能相适应的观点进行分析；“为什么是三个碱基编码一个氨基酸呢？”需要学生运用数学知识和方法进行分析。
二、教学设计思路
引子
问题探讨：
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画川高级中学高一生物教案 主备人：刘加斌 2007.4.16
当我们认识到基因的本质后，能不能利用这一认识，分析现实生活中一些具体的问题呢？例如，在现实生活中，我们能不能像电影《侏罗纪公园》中描述的那样，利用恐龙的DNA，使恐龙复活呢？（学生讨论、争论）50秒如果能利用恐龙的DNA使恐龙复活，你认为主要要解决什么问题？30秒学生可能会想到，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，我们还需要了解“基因的表达”。
引导学生看第4章的章图。请学生阅读章图中的文字和图解，询问学生看懂了什么，又产生了哪些问题。 ↓
提出问题：基因是如何指导蛋白质合成的？
↓
分析推理1
问题情境：
DNA在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质中进行的，两者如何联系起来的呢？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。
2
画川高级中学高一生物教案 主备人：刘加斌 2007.4.16
↓
分析推理2
问题情境：
为什么RNA适于做DNA的信使呢？
解决问题的途径：
1.比较RNA与DNA结构的不同；（列表比较）
2.比较三种RNA的功能；（列表比较）
3.解读DNA遗传信息的过程（即从DNA到mRNA的过程）。
小结：RNA在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程，称为遗传信息的转录。
↓
分析推理3
3
画川高级中学高一生物教案 主备人：刘加斌 2007.4.16
问题情境：
mRNA的信息如何用于合成蛋白质？
解决问题的途径：
1. 碱基与氨基酸的对应关系；（思考碱基与氨基酸的对应关系）
2. 密码子；总结密码子的特点，学会查密码子表，了解推算密码子的数量和种类的方法。
3. 翻译蛋白质的过程。
小结：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，称为遗传信息的翻译。
↓
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，开始承担细胞生命活动的各项职责。
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画川高级中学高一生物教案 主备人：刘加斌 2007.4.16
↓
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。
第1节 基因指导蛋白质的合成教案设计
导入：当我们认识到基因的本质后，能不能利用这一认识，分析现实生活中一些具体的问题呢？例如，在现实生活中，我们能不能像电影《侏罗纪公园》中描述的那样，利用恐龙的DNA，使恐龙复活呢？（学生讨论、争论）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？
[学生活动] 讨论、争论，看图，形成新的问题。
[教师的组织和引导] 看来要解决这个问题，我们还需要了解“基因的表达”。引导学生看第4章的章图。请学生阅读章图中的文字和图解，询问学生看懂了什么，又产生了哪些问题。
[学生活动]
学生甲：
5
画川高级中学高一生物教案 主备人：刘加斌 2007.4.16
学生乙：
（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。）
提出问题：基因是如何指导蛋白质合成的？（分析推理1）
问题情境：DNA在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质中进行的，两者是如何联系起来的？你能得出什么样的推论？
[学生活动]
学生：
老师：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。
问题情境：为什么RNA适合做DNA的信使呢？（分析推理2）
提示：
1、核糖与脱氧核糖的结构比较。
2、RNA与DNA的化学组成比较。（可设置问题：RNA只有一种吗？也可以不设置
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画川高级中学高一生物教案 主备人：刘加斌 2007.4.16
问题教师直接讲解）
3、三种RNA的结构及功能。（DNA→mRNA）
DNA→mRNA的过程我们将之称为转录。什么叫转录？
指导学生阅读课本P63的第四自然段和图4-4，然后完成下列填空。
（1） 转录的定义：
（2） 转录的场所：
（3） 转录的模板：
（4） 转录的原料：
（5） 转录的条件：
（6） 转录时的碱基配对： 教师设计现场互动（略）。
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画川高级中学高一生物教案 主备人：刘加斌 2007.4.16
解决问题的途径：
[教师]结合图解和FLASH：解读DNA信息的转录过程。
问题：
1.DNA→RNA如何转录，特点是什么？
2.转录的单位是什么？
3.转录与复制过程有何异同？（可列表比较）
教师小结：转录的概念：RNA在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程，称为遗传信息的转录。
问题情境：
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成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？mRNA如何将信息翻译成蛋白质？（分析推理3）
1.学习遗传密码破译的推测过程。
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画川高级中学高一生物教案 主备人：刘加斌 2007.4.16
2.查密码子表，分析密码子的特点：
(1)一个密码子决定一个特定的氨基酸；
(2)有的氨基酸可能有一个以上的密码子；
(3)起始密码子、终止密码子。
3.再次比较三种RNA的功能。
4.比较遗传信息、遗传密码和反密码子。
5.讲述图解：翻译蛋白质的过程。
（思考碱基与氨基酸的对应关系；学会查密码子表，并了解推算密码子的数量和种类的方法）
解决问题的途径：弄清以下问题：
1.氨基酸如何进入核糖体；
2.核糖体移动的方向；
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画川高级中学高一生物教案 主备人：刘加斌 2007.4.16
3.翻译的位点；
4.肽链如何形成；
5.翻译与转录、复制过程的异同点。
总结：基因的表达过程是在细胞中完成的。DNA分子、RNA分子、氨基酸分子和核糖体，线粒体等众多细胞器一道，完成遗传信息的转录和翻译过程。在组成蛋白质的肽链合成后，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，开始承担细胞生命活动的各项职责。
问题探讨：
大家再来探讨恐龙能否复活的问题。（基因如何表达？基因表达需要什么条件？）
（进一步讨论、争论利用DNA能否复活恐龙，从理论上和实际情况两种可能性讨论，认识保护物种的意义。）
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