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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,新课标人教版课件系列,高中生物,必修,2,第四章,基因的表达,第三节,遗传密码的破译,（选学）,教学目标,知识与技能：,（,1,）说出遗传密码的阅读方式。（,2,）说出遗传密码的破译过程，包括伽莫夫的三联体推,断，克里克的实验证据，尼伦伯格和马太的蛋白质的体外合成实验,过程与方法：,（,1,）感受和重温科学家的思维历程。（,2,）类比的学习方法。,情感态度与价值观：,（,1,）对科学家那种敏锐、大胆、睿智和创新的精神还有那种巧妙的构思表达敬佩。,（,2,）认同遗传密码的破译对生物学发展的重要意义。,【,教学重点,】,遗传密码的破译过程，引导学生感受这种思维过程并产生与科学家的思维共鸣。,【,教学难点,】,克里克的,T4,噬菌体实验；尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验,【,教具准备,】1,、多媒体演示课件,【,课时安排,】1,课时,一、教材分析,遗传密码的破译，就等于编著了一本生命科学的辞典，而这本辞典适应于从细菌到人类的一切生物。这些生物都是按照这本辞典查阅和翻译着自己的蛋白质，又按照这本辞典营造和传递着生命。这一发现是分子生物学和分子遗传学发展中的一个重大里程碑，是,20,世纪生命科学中最令人激动的巨大成就之一，也是后来蓬勃兴起的基因工程和人类基因组计划得以实现的基础。,遗传密码的破译是高中生物必修,2,第,4,章,“,基因的表达,”,的一节内容，在教材中本来属于选学内容，但考虑到该内容蕴涵有丰富的科学史探究素材，非常适合学生进行探究性学习活动。通过探究性学习活动，能使学生经历和体验科学探究的过程，体味科学的本质，激发其学习生物学的兴趣，培养学生的生物科学素养，达到知识、能力、情感三者合一的教学目标。,教,学,目,标,1,、知识目标：,A,、,遗传密码是如何破译的,B,、,遗传密码有哪些特点,2,、能力目标：,a.,从数学的角度认识碱基与氨基酸的对应关系训练学生科学推理能力,b.,通过再现科学史培养学生实验设计与科学探究能力,c.,通过总结遗传密码的特点训练学生对比分析、归纳总结能力,教,学,目,标,3,、情感目标：,a.,通过再现科学史让学生体验科学方法与科学态度,b.,通过再现科学史让学生感受科学知识发现过程的艰辛和漫长,教,学,目,标,演 示 文 稿,1,2,3,后,等,http:/ 有叀夻,教学重点,教学难点,遗传密码的破译过程,运用数学方法及实验方法探究“碱基与氨基酸的对应关系”,二、教法学法,探究式教学,引导学生通过数学方法推理和猜想“碱基与氨基酸的对应关系”；根据科学资料，运用英语词句类比推理“碱基与氨基酸的对应关系”；借鉴科学家的实验方法，小组合作设计实验方案，探究与体验破译遗传密码的方法和过程。,三、教学流程,1,、导入新课,2,、从数学的角度认识碱基与氨基酸的对应关系,3,、,科学家破译遗传密码的过程,4,、,遗传密码的特点,5,、,课堂练习,6,、布置作业,1,、导入新课,（问题导入）,mRNA,是怎样把其中的碱基序列转化为蛋白质中相应氨基酸排列次序的？,mRNA,的碱基与氨基酸之间是如何对应的？,下面将通过同学们的探究性学习活动，研究碱基与氨基酸之间的对应关系。,2,、从数学角度认识碱基与氨基酸的对应关系,资料,1,：,mRNA,只有,4,种碱基，而组成蛋白质的氨基酸有,20,种，这四种碱基是怎么决定蛋白质的,20,种氨基酸的呢？如果,1,个碱基决定一个氨基酸，那么,4,种碱基只能决定,4,种氨基酸，显然这种组合是不够的。,想一想，如果,2,个相邻碱基决定一种氨基酸呢？如果,3,个相邻碱基决定一种氨基酸呢？由此分析你认为应该由多少个碱基编码一个氨基酸，,4,种碱基才足以组合出构成蛋白质的,20,种氨基酸？,2,、从数学角度认识碱基与氨基酸的对应关系,学生通过数学运算、小组讨论、推理猜想，即可确定,“,理论上应该是三个碱基决定一个氨基酸,”,。,上述结论仅为数学推理，如何证明呢？,引入科学资料,2,资料,2,：,上世纪,50,60,年代，,DNA,分子结构的发现者克里克研究表明：在,T4,噬菌体的相关碱基序列中增加或者删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质；但是，当增加或者删除三个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。,3.1,克里克,T,4,噬菌体实验,提示：把,THE FAT CAT ATE THE BIG RAT,中的单词看作决定一个氨基酸的密码子,为什么会产生这样的现象呢？,请分析找出原因,3,、科学实验,3,、科学实验,3.1,克里克,T,4,噬菌体实验,THE FAT CAT ATE THE BIG RAT,试着插入或删去其中的一个、两个、三个字母，看后面的语意会有什么变化？,通过小组推演讨论，会发现只有插入或删去其中的三个字母，后面的语意才不变。究其原因为三个字母组成一个单词。,类比推理即可得知,：“,出现上述现象的原因是，,信使,RNA,上的每三个碱基决定一个氨基酸”。,如何破译遗传密码呢？,引入科学资料,3,资料,3,：,1961,年，尼伦伯格和马太利用大肠杆菌的破碎细胞溶液，建立了一种利用人工合成的,RNA,在试管里合成多肽链的实验系统，其中含有核糖体等合成蛋白质所需的各种成分。利用这个实验系统，尼伦伯格和马太设计了一个巧妙的实验，破译了第一个遗传密码，即,UUU-,苯丙氨酸。,如果是你，如何设计实验破译遗传密码？,提示：实验提供有多个试管和,20,种氨基酸溶液。,3,、科学实验,3.2,尼伦伯格和马太的大肠杆菌实验,3.2,尼伦伯格和马太的大肠杆菌实验,3,、科学实验,学生根据资料内容，分组讨论，大胆探究，设计方案。,实验方案设计过程面临,3,个问题：,合成怎样的,RNA,作为模板？,需要一组还是多组实验？,氨基酸怎样加入？,教师引导,鼓励，学生思考探究、讨论争辩，达成共识：,用单核苷酸人工合成,RNA,，分多个实验组，分别加入不同的氨基酸，即可破译,UUU-,苯丙氨酸。,3.2,尼伦伯格和马太的大肠杆菌实验,3,、科学实验,上述方法只能破译,AAA,是赖氨酸的密码子，,CCC,是脯氨酸的密码子，,GGG,是甘氨酸的密码子，,UUU,是苯丙氨酸的密码子。只能确定,4,种氨基酸的遗传密码，所以密码子中肯定还有,2,种或,3,种碱基组合的情况。,怎样破译其他的遗传密码呢？,引入科学资料,4,材料,4,：,1966,年科学家霍拉纳发明了一种新的,RNA,合成方法，通过这种方法合成的,RNA,可以是,2,个、,3,个或,4,个碱基为单位的重复序列，例如,:,将,A,、,C,两种核苷酸缩合为,ACACACACAC,长链，以它作人工信使进行蛋白质合成，结果发现产物是苏氨酸和组氨酸的多聚体，说明苏氨酸的密码子可能是,ACA,，也可能是,CAC,；同样，组氨酸的密码子可能是,CAC,，也可能是,ACA,。,3.3,霍拉纳的,RNA,重复序列翻译实验,如何证明组氨酸和苏氨酸的密码子是,ACA,还是,CAC,呢？请设计实验证明。,提示：参考霍拉纳的设计方法。,3,、科学实验,3.3,霍拉纳的,RNA,重复序列翻译实验,3,、科学实验,学生小组讨论、大胆设想、制定方案、,对比分析。,方案：,如合成（,CAA,）,n,长链，重复上述实验，合成产物为谷氨酰胺、天冬酰胺和苏氨酸的多聚体。,将科学家和自己的实验结果对比分析，即可确定,ACA,是苏氨酸的密码子，,CAC,是组氨酸的密码子。,设想：,再用类似的方法合成含有苏氨酸或组氨酸的多聚体，如果其模板,RNA,上有,ACA,或,CAC,，即可确定。,3.3,霍拉纳的,RNA,重复序列翻译实验,3,、科学实验,运用此类方法就可以破译其他氨基酸的遗传密码。所有遗传密码破译之后就等到了课本第,65,页的密码子表。,请认真阅读密码子表，分析回答下列问题，总结遗传密码的特点。,4,、,遗传密码的特点,1,、在,mRNA,上两个密码子之间有无核苷酸隔开？,2,、一个氨基酸具有,1,个、,2,个还是,2,个以上的密码子？,3,、密码子都决定氨基酸吗？,4,、将人的胰岛素基因导入大肠杆菌，控制合成了人的胰岛素，说明什么？,分析归纳，表达交流。,4,、,遗传密码的特点,密码子具有连续性、简并性、通用性,今天，我们沿着科学家的足迹，运用数学方法和科学实验探究了“氨基酸和碱基之间的数量关系”，获取了破译氨基酸密码子的科学实验方法，在今后的学习中我们要借鉴、创新及运用这些方法来解决生物学问题。,小 结,板书设计,第,3,节 遗传密码的破译,1,、从数学角度认识碱基与氨基酸的对应关系,理论上应该是三个碱基决定一个氨基酸,2,、科学家破译遗传密码的过程,2.1,克里克,T,4,噬菌体实验,信使,RNA,上的每,3,个碱基决定一个氨基酸,2.2,尼伦伯格和马太的大肠杆菌实验,破译了遗传密码,AAA,、,GGG,、,CCC,、,UUU,3.3,霍拉纳的,RNA,重复序列翻译实验,破译了其他遗传密码,3,、遗传密码的特点,连续性、简并性、通用性,6,、作业布置,5,、课堂练习,（略）,假如，我们利用,(ACU),n,核苷酸长链合成了含有苏氨酸的多肽，那么苏氨酸可能的密码子有哪些？如何运用实验方法确证苏氨酸的密码子究竟是什么？,四、教学反思,1,、教材中丰富的科学史料，是我们在课堂上进行探究性学习活动的良好素材，教师要整理和运用好。千万不要低估学生的思维能力，当学生的思维能力被你想方设法激发出来的时候，你会发现他们的创造力是无穷的。,四、教学反思,2,、,探究性学习的目的并不仅仅是问题的解决，更重要的是在探究过程中体验和获取科学研究方法，培养合作与分享的精神以及实事求是的科学态度，锻炼思维能力，提高科学素养。,四、教学反思,3,、学生是学习的主体，教师是引导者。我们要采取措施让学生积极主动地参与到学习活动中来，通过他们的思考、讨论、争辩、合作等活动来获取方法，建构知识。,再见,
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