遗传信息的表达教学设计

遗传信息的表达-RNA和蛋白质的合成的教学设计 一、设计思想高中生物课程标准提倡要让学生从过去教师讲什么就听什么，教师让做什么就做什么的被动学习者，变为知道自己需要什么、想了解什么的主动参与的学习者，同时它倡导探究性学习，逐步培养学生搜集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力等，因此，在本节课中，我将利用自制的ppt，采用授导型教学方式，模拟探究转录和翻译过程，让学生直观的理解蛋白质合成的过程。同时联系旧知，培养学生的分析、推理、比较、归纳的能力。二、教材分析本节课是浙教版生物必修二第三章第四节，主要内容是蛋白质的合成和遗传信息的表达等内容。这节课安排在学生学习了遗传物质，DNA的分子结构，遗传信息的传递之后，显得顺理成章。它对使学生形成有关遗传物质的概念，从而构建以生物体、细胞、染色体、DNA、基因、蛋白质和性状等为主的概念体系具有重要意义。同时，还为后面生物的变异，遗传病的学习打下了坚实的基础。三、学情分析学生已经学习了遗传物质，DNA的结构和遗传信息的传递，对遗传信息有了一定的理解和认识，也具备了一定的相关解决问题的能力和分析归纳能力。但是本节课内容较为抽象难懂，学生仍需在教师的引导下，通过问题的解决及教师的讲解来完成对新知的学习，使学生能形成较完整的知识网络。四、教学目标（一）知识目标：1.能简述染色体、DNA与遗传信息之间的关系；2.能说出DNA与RNA的异同，能简单阐述RNA的种类及功能3.能概述转录和翻译的过程；4.能说出中心法则的内容（二）能力目标:1. 通过遗传信息控制蛋白质的合成学习培养学生分析综合能力。2.通过知识点的比较归纳培养学生对比归纳，分析信息，处理信息的能力。3.通过问题的思考分析培养学生分析问题，解决问题的能力（三）情感目标:1. 体验遗传信息表达过程的和谐美，表达原理的逻辑美、简约美，五、重点、难点与突破（一）教学重点1遗传信息、蛋白质与性状的关系。2遗传信息控制蛋白质合成的过程和原理。3. 中心法则。方案：(1)学生阅读、讨论、思考结合教师引导、讲解、图示进行教学。(2)用视频显示真转录和翻译过程。通过比较归纳让学生理解转录和翻译。（二）教学难点基因控制蛋白质合成的过程和原理。突破策略：用多媒体课件显示出此动态过程，通过列表对比理解复制、转录和翻译的不同，从而突破本节的难点内容。六、教学方法本节课采用直观教学法和启发式教学法，通过教师讲述、启发，及多媒体的运用，让学生在思考、讨论、对比中学习新知，发挥学生的抽象和逻辑思维能力，从而完成教学。七、课前准备1.相关多媒体课件以辅助学生的分析讨论。2.学生课前完成预习。八、教学设计教学环节教师活动学生活动设计意图一、创设情境引入课题同学们，在日常生活当中，我们们常常能看到子女与父母在性状上长得很相似的现象，这是为什么呢？对，这是因为他们具有相同的遗传物质。那么，为什么遗传物质相同，他们的性状就相似呢？这说明DNA与生物性状有什么关系呢？ 对，这说明了DNA中的遗传信息能控制子代性状的表达。从而使其在性状上与亲代相似。很好，那么DNA到底是如何控制生物性状的表达的呢？学生回忆回答 学生回答。引导学生复习巩固DNA的复制。为学习新知做好准备.二、引导探究新知1，DNA的功能。2，RNA那么，科学家经过多年研究发现，生物体性状的表达是通过蛋白质的结构和功能来体现的。因此，我们就可以知道，DNA是通过控制蛋白质的合成来控制生物性状的。由此，可以总结出DNA它具有的两个功能，第一个是通过半保留复制来保持遗传信息的稳定性，另一个是DNA中的遗传信息控制蛋白质的合成，决定蛋白质的结构，从而控制生物的性状。DNA中的遗传信息（控制） 蛋白质合成（决定）生物性状好，请同学们思考一下， 带有遗传信息的DNA主要储存于细胞的什么部位？对，是在细胞核中，那蛋白质呢？它是在什么部位合成的？很好，蛋白质的合成是在细胞质的核糖体上进行的。那么， 在细胞核中的遗传信息会不会直接跑到细胞质中指导蛋白质的合成？对，那么，从这里我们可以这样推测出什么结论？请同学们讨论回答。对，我们可以推测在遗传信息和蛋白质之间，必定有一种中间物质充当他们之间信使，让蛋白质根据信使从DNA传递过来的信息来合成啊，那么，这个信使是什么呢？对，是RNA。好，那么我们一起来复习一下RNA的有关知识，请同学们填写下面这张表。将DNA和RNA进行比较。比较项目DNARNA基本单位脱氧核苷酸核糖核苷酸五碳糖脱氧核糖核糖碱基A T C GA U C G结构双链结构多为单链结构磷酸磷酸磷酸主要存在部位细胞核细胞质很好。看来大家充分复习过了。那么，我们知道，DNA的碱基ATCG是按照碱基互补配对原则排列的。A和T，C和G配对，那么RNA呢,RNA中没有T，只有U，如果要配对的话，他该和谁配对？很好，U会和T配对。因此，RNA也要遵循碱基互补配对原则。这一点对我们以后的学习很重要。大家要记住。好，我们说，RNA在遗传信息的表达中起了信使的作用，我们就把这种RNA称为信使RNA,它的功能是行使传达DNA上的遗传信息，那么，除了信使RNA呢，还有两种RNA，分别是转运RNA和核糖体RNA。转运RNAtRNA担负的是运输的任务。它能把氨基酸运送到核糖体，让它按照mRNA指令连接起来，形成蛋白质。而核糖体RNArRNA则是核糖体的一种重要成分。具体的我们后面再说。回答问题讨论回答。学生回忆旧知填写表格。学生思考回答通过提问,使学生巩固旧知的同时，快速参与到课堂活动中提高学生讨论问题，分析问题能力。通过复习巩固旧知为新知的建构做铺垫锻炼学生逻辑思维能力。3，转录翻译好。接下来我们就来具体学习蛋白质的合成过程。通常，我们把蛋白质的合成划分为两个过程。转录和翻译。转录，就是指遗传信息又DNA传递到RNA上的过程。首先，这是一条DNA双链，两条链是呈螺旋形的，那么为了让同学们看清楚转录的过程，我们就把它平行化了。好，A和T配对，C和G配对。而DNA双链外围有很多核糖核苷酸分子。这时候，RNA聚合酶过来了，它与DNA分子的某一启动部位相结合，大喊：要开始转录啦。于是，DNA片段的双螺旋解开了，然后游离的核糖核苷酸以其中的一条链为模板，按照碱基配对原则，相互连起来形成了RNA，那么这个A是和 对，和T配对，下一个A也是，同理，就是T C A A T A G,那么，大家注意，在配对的同时，RNA聚合酶也跟着在移动，等到RNA完成时，就脱落下来，此时，mRNA就合成了，母链 DNA上所携带的遗传信息就准确无误的反映到RNA的结构上了。我们再来完整地看一遍动画演示。在细胞核中的mRNA形成后，DNA双链恢复双螺旋结构，mRNA单链便通过核孔，进入了细胞质，然后与核糖体结合。蛋白质的合成就开始了，我们把这个过程称为翻译。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？mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程翻译。我们来看，这条就是我刚才合成的mRNA，那么，我们把mRNA上相邻的三个核苷酸称为一个密码子，也就是一个遗传密码。一个密码子能决定一种氨基酸。游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到合成蛋白质的“生产线-核糖体”上？这是转运RNA, 它的形状呈三叶草型，末端有三个核苷酸，这三个核苷酸能决定这个转运RNA携带的氨基酸的种类。那么这些转运RNA原来是游离的，那么在mRNA与核糖体结合后，这里我们可以看到，核糖体是呈悬滴状的，由大小两个亚基组成。那么，核糖体读出mRNA上的遗传密码，让与遗传密码互补配对的转运RNA将相应的氨基酸运过来，看，与密码子UUA配对的是不是AAU啊，因此，携带核苷酸AAU的转运RNA就将亮氨酸运送过来了。那么，这里UUA是密码子，AAU呢，我们就叫做反密码子，因为它是与密码子UUA互补配对的。好，氨基酸转运过来后tRNA就离开去转运下一个亮氨酸了。然后核糖体移到下一个密码子GAU，因此异亮氨酸被转运过来，然后转运过来的氨基酸呢缩合形成肽链，同理，下一个是天门冬酰氨，好，就这样一直到核糖体到达mRNA上某个带有终止信息的密码子我们叫终止密码子时，肽链合成宣告完成。核糖体就脱离了mRNA。当然，为了提高工作效率，一个mRNA上往往有多个核糖体在同时工作。翻译过程结束。我们在来看一下整个连贯的过程。好，接下来。请同学们根据转录和翻译过程来完成下面这张表格。复制转录翻译场所模板原料碱基互补酶产物学生听老师讲解。学生认真听老师讲学生认真观看学生总结复制转录翻译过程并填锻炼学生视图能力，抽象思维能力。提高学生抽象思维能力。巩固学生新知，对转录有更直观的认识。提高学生分析，对比，归纳能力。巩固学生新知4，中心法则很好，现在我们可以知道。遗传信息的传递方向是怎样的啊？（教师根据学生回答引导得出）对，DNA先翻译将遗传信息传递给RNA，然后RNA进行翻译控制蛋白质的合成，从而控制生物体的性状的表达。所以我们说，蛋白质是生物体性状的体现者。那么同时呢，DNA还可以进行自我复制。好，这就是遗传信息的传递。那么著名的生物学家克里克呢，和我们得出了相同的结论，我们把这个结论称为中心法则。但是，这个法则并不完善，克里克之后的科学家发现，又一种RNA病毒，叫劳式肉瘤病毒，这种RNA呢，在逆转录酶的催化作用下，可以反向合成单链的DNA。这样，中心法则就得到了修改，称为现在这样。学生回答巩固新知5，遗传密码很好， 那么前面我们知道，三个核苷酸决定一个氨基酸，人体一共有四种核糖核苷酸，那么，同学计算一下，一共有多少中组合？对，有43=64种组合，但是，我们人体内只有几种氨基酸？20种，那这是什么原因呢？为什么64中密码子控制的氨基酸只有20种？这说明了什么问题？好。科学家呢测出了每一种遗传密码所决定的氨基酸。我们来看一下。在这张图中，你可以发现什么？对，我们可以发现，UUA,UUC决定的氨基酸都是苯丙氨酸，UUA,UUG，CUU,CUA,CUG,CUC决定的都是亮氨酸，可见，一种氨基酸可以有多个遗传密码。当然，在所有的密码子当中，还有几种特殊的密码子，那就是终止密码子和起始密码子。终止密码子是翻译中止的信号，是不编码氨基酸的。而起始密码子AUG,GUG则是翻译过程的第一个氨基酸的密码。是编码氨基酸的。同学们要把这几个特殊的密码记住。回答问题。读图分析提高学生读图，分析信息，归纳信息的能力。6，基因好。那么我们知道，遗传信息是贮存在DNA中的，但是并不是DNA的所有片段都有遗传物质。只有个别的DNA片段才具有遗传效应，那么，我们把这个带有完整遗传信息的DNA片段叫做基因。我们来看一下基因的概念。基因，是具有遗传效应的DNA片断，是决定生物性状的基本单位。在染色体上呈直线排列。好，我们看一下，这是果蝇的染色体，这里是决定黄身的基因，这里是白眼，可见，基因是一段核苷酸序列，在DNA中呈直线排列。那么，要注意的是，我们知道，DNA是双链结构。那么是不是两条链上都有基因啊？对，只有一条链带有遗传信息。好，基因遗传信息的基本单位，因此，遗传信息的表达过程，即基因形成RNA以及mRNA被翻译为蛋白质的过程也叫做基因的表达。好同学们思考一下，当某DNA碱基发生改变，是否一定会导致生物性状发生改变？我们知道。要生物形状发生改变，就是要合成的蛋白质结构发生改变。那么，有没有碱基改变了，合成的蛋白质却不变的情况呢？很好。有两种情况是吧。1、该碱基位于DNA无效片段上；2、该碱基改变后形成的密码子与原来的密码子决定同一种氨基酸。回答问题。巩固新知，运用新知。三、小结好，我们的新课上到这里，让我们一起总结一下。教师提问，学生回答，教师总结归纳。决定氨基酸的密码子有61种,所以tRNA有61种。总结新知巩固新知。九、板书设计第四节，遗传信息的表达一， DNA的功能二， 转录和翻译1，RNA2,转录翻译三， 中心法则四， 遗传密码五， 基因十、教学评价本节课内容多，比较抽象复杂，学生难以理解。因此，为了让学生对转录和翻译有更直观的认识，采用了边介绍，边总结，并结合多媒体的方法展现知识内容。同时，采用对比归纳的方法加强学生对知识点的记忆和理解。但是，由于本节课知识点较多，时间较紧凑，同时由于内容较复杂，学生动手能力和自主探索能力没有很好的完全得到发挥。尚需加强。十、参考文献1，普通高中课程标准实验教科书必修2遗传与进化浙江：浙江科学技术出版社，20052，浙江省普通高中新课程实验生物学科教学指导意见杭州：浙江教育出版社，20073，生物课程教学论.北京：高等教育出版社，2003