“基因控制蛋白质的合成”一节的教学设计

陈桂兵

陈桂兵江苏省宝应县范水高级中学225819

一、教材分析及设计思路

1.教材内容和地位：基因是生命活动的体现者，本节内容将生命活动中的两大物质（核酸和蛋白质）紧密联系起来，主要探索遗传发生的机理。在生物的生殖、生长、发育过程中遗传等生命活动的体现均是通过基因控制蛋白质来实现的，本节从分子水平上阐述了遗传定律的实现途径。就本节内容而言，基因控制蛋白质合成的知识牵涉甚广，与生命的物质基础、蛋白质代谢联系紧密，而且基因对性状的控制也是前面刚刚学习过的遗传学两大定律——基因的分离定律和自由组合定律的基础。通过本节课内容的学习，可以帮助学生建构相应的知识网络，激发学生对微观生命的探究兴趣，培养他们分析问题的能力。

2.设计思路：在讲述基因的本质时，首先以果蝇的某些基因在染色体上排列的图例，交代基因与染色体的关系——染色体是基因的载体，然后，阐述基因的本质——基因是具有遗传效应的DNA片段。

在此基础上，再讲述基因的另一个重要功能，即基因控制蛋白质的合成。首先通过讲述两种RNA在蛋白质合成过程中的作用，阐明遗传信息的“转录”和“翻译”的过程。然后，用遗传学的中心法则对遗传信息的传递（DNA分子的复制）和表达（基因控制蛋白质合成）的功能进行小结。

关于基因对性状的控制，是使学生对基因控制蛋白质合成过程理解的基础上，进一步了解蛋白质是如何决定生物性状的。这部分内容主要是通过实例让学生明确两点：第一，基因是通过控制酶的合成来控制代谢过程的；第二，基因是通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状的。

二、教学目标

1.知识目标：（1）“中心法则”的概念及发展（A：知道）。（2）DNA与RNA的异同（B：识记）。（3）染色体、DNA和基因三者之间的关系，以及基因的本质（B：识记）。（4）基因控制蛋白质合成的过程和原理（B：识记）。（5）基因控制性状的原理（B：识记）。（6）遗传信息和“密码子”的概念（C：理解）。

2.能力目标：（1）通过学习基因概念培养学生的抽象思维能力。（2）通过基因控制蛋白质的合成学习培养学生的分析综合能力。

3.情感态度与价值观目标：通过对人类基因组计划的学习，让学生关注此研究对整个生命科学基础和应用性研究的影响。

三、教学重点、难点及解决方法

1.教学重点：（1）染色体、DNA和基因三者之间的关系和基因的本质。（2）基因控制蛋白质合成的过程和原理。

2.教学重点解决方案：（1）学生阅读、讨论结合教师举例、图示进行教学。（2）用多媒体课件显示真核细胞基因表达的转录和翻译过程，让学生理解转录和翻译是在不同的地点进行的，是以信使RNA为媒介而进行的。

3.教学难点：基因控制蛋白质合成的过程和原理。

4.教学难点解决方案：用基因控制蛋白质合成的多媒体课件显示出此动态过程，通过列表对比理解信使RNA和转运RNA的结构不同导致的功能不同，使用细胞亚显微结构挂图让学生明白转录在核内而翻译在细胞质中的核糖体上进行，从而突破本节的难点内容。

四、课时安排：

3课时。

五、教具准备

1.动植物细胞亚显微结构挂图。

2.基因控制蛋白质合成的多媒体课件。

六、教学过程设计

1.创设教学情境，导入主题。

教师：首先播放2分钟《侏罗纪公园》电影。提问：电影中的科学家是怎么使已灭绝的动物复活的？

学生回答：复活的恐龙是科学家利用提取恐龙的DNA培育繁殖而来的。

2.基因的本质。

教师：现代遗传学的研究认为：每个DNA分子上有很多基因，这些基因分别控制着不同的性状。出示果蝇某一条染色体上的几个基因及基因所控制的性状的挂图。

学生：观察挂图，并提醒学生注意搜集图中所蕴含的信息。

教师：由图可说明每种生物都有许多基因（因每种生物有多条染色体）。性状是由基因所控制的，那么基因与DNA有什么关系呢?

学生：阅读教材P68并回答“基因是有遗传效应的DNA片段”。

教师：简介基因的发展，让学生明确人们对基因的认识是个不断发展完善的过程，是在实验基础上随着理化技术手段的发展而发展的。直到20世纪50年代人们才真正认识到，成熟体细胞中的每一条染色体只含有一个DNA分子，每个DNA分子上有许多基因，基因是决定生物性状的基本单位，是有遗传效应的DNA片段。

教师点评：学生要对此概念理解，教师必须对此概念的三个要点进行点评

3.RNA知识介绍。

教师：基因就像一张蓝图，生物体就是根据这张蓝图用蛋白质构建起来的。思考：基因（DNA）在细胞核中，而蛋白质的合成是在细胞质的核糖体上进行的，在细胞核的基因如何控制在细胞质中的蛋白质的合成呢？学生以小组为单位进行讨论。

学生展示讨论成果：在DNA和蛋白质之间，有一种中间物质──RNA充当信使。

教师（复习旧知）：两种核酸（DNA和RNA）在化学元素、基本单位、化学组成、结构、功能和分布等方面有何区别？

学生：列表，阅读课文，填写后教师投影学生答案。

细胞中的两种核酸的比较：

教师：介绍RNA在细胞中有三种：mRNA（信使RNA），tRNA（专运RNA），rRNA（核糖体RNA）。

设问：DNA→RNA→蛋白质之间的关联？

转录翻译

学生：阅读课文，小组发言，DNA→RNA→蛋白质（性状）。

4.基因控制蛋白质的合成过程。

（1）转录

教师：利用投影展示以DNA为模板转录RNA的图解，同时利用视频显示转录动画过程。

学生：观察图解和视频，并回答相关问题：定义、过程、场所、模板、原料、产物、条件？（阅读课文，小组发言。）

教师点评：以课件的形式展示。

①定义：转录是在细胞核内进行的，是以DNA双链中的一条为模板，合成mRNA的过程。

②过程：细胞中游离的核糖核苷酸与供转录用的DNA的一条链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下，依次连接，形成一个mRNA分子。

③小结：场所：细胞核；模板：DNA解旋，以其中一条有意义链为模板；原料：4种核糖核苷酸（A、U、C、G）；合成产物：单链的mRNA（信使RNA）；所需酶：RNA聚合酶。

教师：DNA的碱基与RNA的碱基如何互补配对？

学生：C-G，G-C，A-U，T-A。

（2）翻译

教师：投影蛋白质合成示意图。

介绍：密码子和反密码子的区分。

密码子：mRNA上三个相邻的碱基称为一个密码子。

反密码子：每个tRNA上的三个碱基，可以与mRNA上的密码子互补配对。

tRNA（转运RNA）的特点：象三叶草的叶形，一端是3个碱基，另一端是携带氨基酸的部位。

教师：思考mRNA的4种碱基如何决定20种氨基酸。

学生：以小组为单位进行讨论，3分钟后小组展示讨论成果。

推理：1种碱基决定1种氨基酸？（不可能。）

2个碱基决定1种氨基酸？（16种组合方式也不能决定20种氨基酸，不行。）

提出：mRNA上每3个相邻的碱基决定1个氨基酸。

小结：64种密码：61个编码控制20种氨基酸合成，另外3个（UAG、UAA、UGA）不编码任何氨基酸，而是合成蛋白质的终止信号又称终止密码。反密码子：61种tRNA。

教师：利用视频显示翻译过程。

学生：观察视频，并回答相关问题：定义、过程、场所、模板、原料、产物、条件？（阅读课文，小组发言。）

教师点评：以课件的形式展示。

学生：以小组为单位展示成果。

教师：利用视频显示蛋白质合成的全过程（转录和翻译过程。）

转录翻译

再次总结：DNA→RNA→蛋白质（性状）。

教师：比较复制、转录和翻译三个过程的差异。

学生：列表，阅读课文，填写后教师投影学生答案。

比较复制、转录和翻译三个过程的差异：

5.与蛋白质合成有关的计算。

教师：思考DNA的碱基、mRNA的碱基与氨基酸个数的关系。学生：以小组为单位进行讨论，3分钟后小组展示讨论成果。DNA的碱基数：mRNA的碱基数：蛋白质的氨基酸数=6∶3∶1。

6.基因对性状的控制。

教师：指导学生阅读教材P72-73,让学生了解中心法则及其发展的相关内容，同时识记基因控制性状的原理；请两位学生板书中心法则的图解。

学生：自习、阅读、记忆，并板书图解。

7.人类基因组计划。

学生：教师指导学生阅读教材P73-75，了解人类基因组计划的相关内容，同时教师要注意对学生进行自豪感和爱国主义教育。

8.反馈练习。

9.板书设计。

七、教学反思

本节课能体现以学生为主体、教师为主导的课改精神，在教学过程中注意启发学生的思维，注重学生学法的指导，倡导小组合作、自主探究性学习模式，并结合多媒体课件，引导学生讨论、交流、展示，能达到较好的教学效果。