第三節(jié) 基因的表達(dá) 教案.doc

第三節(jié) 基因的表達(dá) 教案一、 教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)目標(biāo)1) 基因的本質(zhì)；2) 染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸四者的關(guān)系；3) 基因控制蛋白質(zhì)合成的過(guò)程；4) DNA和RNA的異同；5) 中心法則；6) 基因控制性狀的方式。2、技能目標(biāo)1、通過(guò)學(xué)習(xí)概念和觀看視頻培養(yǎng)學(xué)生抽象思維的能力；2、通過(guò)基因控制蛋白質(zhì)合成的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生思維分析的能力。3、情感目標(biāo)學(xué)生更加關(guān)注一些人類(lèi)遺傳性疾病，并試著用遺傳學(xué)的觀點(diǎn)基因表達(dá)的相關(guān)知識(shí)去解釋相關(guān)的病理。二、 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)（1） 重點(diǎn)：染色體、DNA和基因三者之間的關(guān)系和基因的本質(zhì)；基因控制蛋白質(zhì)合成的過(guò)程和原理；DNA和RNA的比較。（2） 難點(diǎn)：基因的本質(zhì)；基因控制蛋白質(zhì)合成的過(guò)程和原理；DNA、RNA的堿基和氨基酸的數(shù)量關(guān)系。三、 教具：果蠅一條染色體上幾個(gè)基因圖；蛋白質(zhì)合成示意圖；轉(zhuǎn)移RNA結(jié)構(gòu)圖；多媒體課件。四、 教學(xué)方法指導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)，發(fā)揮學(xué)生的抽象和邏輯思維能力，從而完成基因的概念及基因的表達(dá)教學(xué)；通過(guò)對(duì)DNA分子結(jié)構(gòu)和復(fù)制的復(fù)習(xí)引出基因的概念；基因控制蛋白質(zhì)的合成，應(yīng)以mRNA為紐帶，把基因的堿基與氨基酸聯(lián)系起來(lái)，即通過(guò)密碼子，讓學(xué)生最終理解蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序是由基因的堿基決定的；利用圖將轉(zhuǎn)移RNA的結(jié)構(gòu)明顯的呈現(xiàn)出來(lái)；利用基因控制蛋白質(zhì)和成的圖或多媒體課件將這一過(guò)程演繹出來(lái)，使學(xué)生更能理解并牢牢記住。五、 教學(xué)課時(shí)一個(gè)課時(shí)六、 教學(xué)過(guò)程【復(fù)習(xí)】： 上一節(jié)課我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制，下面我們一起來(lái)回顧一下。首先是DNA的結(jié)構(gòu)，DNA的結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有三大特點(diǎn)，他們分別是：穩(wěn)定性，多樣性和特異性（學(xué)生一起回答）。首先穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在DNA的兩條鏈?zhǔn)且苑聪蚱叫械姆绞脚帕卸傻碾p螺旋，排列在在外側(cè)的是脫氧核糖和磷酸，排列在內(nèi)側(cè)的是堿基，兩條鏈上的堿基嚴(yán)格的遵循互補(bǔ)配對(duì)的原則，這就是它的特異性性，而且一條鏈上的堿基可以有很多中排列方式，這也就體現(xiàn)了它的多樣性。接下來(lái)我們?cè)賮?lái)復(fù)習(xí)DNA的復(fù)制，DNA復(fù)制的方式是半保留復(fù)制（學(xué)生一起回答），那么什么是半保留復(fù)制呢？（請(qǐng)一個(gè)學(xué)生回答）剛剛那位同學(xué)已經(jīng)告訴我們了，半保留復(fù)制就是指新合成的每個(gè)DNA分子都保留了原來(lái)DNA分子中的一條鏈，我們把這種復(fù)制方式稱(chēng)為半保留復(fù)制?！緦?dǎo)入】： 正是由于有了DNA的復(fù)制，子代就從親代那里獲得了親代復(fù)制的一份DNA，從而子代和親代在性狀上就表現(xiàn)出相似性。那么為什么子代獲得了親代的一份DNA，子代在性狀上就像親代了呢？DNA是怎樣控制性狀的呢？讓我們帶著這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行我們今天這節(jié)課的學(xué)習(xí)，基因的表達(dá)?！净虻母拍睢浚菏紫壤蠋熞虼蠹医榻B一個(gè)詞，也是我們今天這節(jié)課的主角基因，相信大家對(duì)這個(gè)詞都是不陌生的，比如說(shuō)基因工程、基因制藥、轉(zhuǎn)基因食品等等。那么基因究竟是什么呢？在我們書(shū)上對(duì)基因的概念做了一個(gè)闡述，基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段?？蓜e小看這樣一句短小的話(huà)，人們可是花了將近一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間才認(rèn)識(shí)到基因的本質(zhì)。這樣一句話(huà)不僅精辟，而且含金量高。讓我們一起對(duì)這一概念做一個(gè)深入的了解。首先基因是一個(gè)DNA片段，請(qǐng)大家看到書(shū)本上第13頁(yè)右下方圖6-8果蠅一條染色體上的幾個(gè)基因圖，也可以看到黑板上老師畫(huà)的這幅圖，從這幅圖中我們可以看出在一條染色體上呈線(xiàn)性排列著幾個(gè)基因，并且像棒眼、截翅、紅眼、白眼等這些性狀都是由相應(yīng)的基因控制的。那么，大家看到黑板上這四個(gè)詞：染色體、DNA、基因、脫氧核糖。我們?cè)囍斫庖幌逻@四個(gè)詞之間的關(guān)系，我們知道，染色體是由蛋白質(zhì)和DNA組成的，我們可以說(shuō)染色體是DNA的載體；在看到DNA和基因的關(guān)系，從基因的概念我們可以知道基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，這就是它們之間的關(guān)系；那么基因和脫氧核苷酸呢？脫氧核苷酸是DNA的基本單位，很顯然，它也是基因的基本單位。這只是它們的位置關(guān)系，我們?cè)诳匆幌滤鼈冎g的數(shù)量關(guān)系：在一條染色體上呈線(xiàn)性排列著一個(gè)DNA分子，而一個(gè)DNA分子中又排列著很多個(gè)基因，基因又是由成百上千的脫氧核苷酸排列而成的，這就是它們的數(shù)量關(guān)系。我們?cè)倩氐交虻母拍睿蚴怯羞z傳效應(yīng)的DNA片段，那么遺傳效應(yīng)又是指的什么呢？我們剛說(shuō)了基因是由成百上千的脫氧核苷酸排列而成的，不同的排列方式就代表了不同的遺傳信息，從而決定相應(yīng)的形狀。這里遺傳性息即使指它攜帶遺傳信息，可以控制性狀。基因的概念我們就學(xué)到這里。 【基因控制蛋白質(zhì)的過(guò)程】： 我們已經(jīng)知道DNA是可以進(jìn)行復(fù)制的，可想而知，基因在DNA復(fù)制的時(shí)候也完成了復(fù)制，從而使遺傳信息從上一代傳遞到下一代并使遺傳信息以一定的方式反映到蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)上，從而使子代與親代在性狀上表現(xiàn)出相似性，這就是我們這節(jié)課的又一個(gè)重點(diǎn)基因的表達(dá)。也許有同學(xué)會(huì)問(wèn)遺傳信息為什么要放映到蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)上呢？我們可別忘了，蛋白質(zhì)可是性狀的表現(xiàn)者，基因通過(guò)控制蛋白質(zhì)的合成，就可以控制相應(yīng)的性狀。下面我們就來(lái)學(xué)習(xí)DNA控制蛋白質(zhì)的合成。首先老師有個(gè)問(wèn)題想要問(wèn)大家，在一個(gè)細(xì)胞中，染色體DNA是位于哪里的？蛋白質(zhì)的合成又是在哪里進(jìn)行的？（請(qǐng)學(xué)生回答）對(duì)的，在一個(gè)細(xì)胞中，染色體DNA是位于細(xì)胞核中的，蛋白質(zhì)的合成是在細(xì)胞質(zhì)的核糖體上進(jìn)行的。那么這里老師又有一個(gè)問(wèn)題了，細(xì)胞核中的DNA是怎樣控制細(xì)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)的合成的呢？在自然界中有很多異花授粉的植物，一朵花的花粉要傳到另一朵花的柱頭上往往都需要風(fēng)、昆蟲(chóng)等作為媒介，在這里細(xì)胞核中的DNA要控制細(xì)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)的合成也是需要媒介的，這種媒介就是RNA，下面我們通過(guò)RNA和DNA的比較來(lái)了解一下RNA的結(jié)構(gòu)組成。DNA的基本單位是脫氧核苷酸，堿基為A、C、T、G，結(jié)構(gòu)通常是雙螺旋，無(wú)機(jī)酸是磷酸，五碳糖是脫氧核糖；而RNA的基本單位是核糖核苷酸，堿基為A、U、T、G，這里大家要注意RNA沒(méi)有T，而是U代替，結(jié)構(gòu)通常是單鏈狀，無(wú)機(jī)酸也是磷酸，五碳糖是脫氧核糖。通過(guò)對(duì)比，我們對(duì)RNA的結(jié)構(gòu)就有了大致的了解。那么，RNA為媒介，它連接的是DNA和蛋白質(zhì)，我們把基因控制蛋白質(zhì)的合成分為兩個(gè)階段：從DNA到RNA我們成為轉(zhuǎn)錄，它是在細(xì)胞核中進(jìn)行的；從RNA到蛋白質(zhì)的過(guò)程我們成為翻譯，它是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行的。【轉(zhuǎn)錄】：下面請(qǐng)大家閱讀課本第14頁(yè)的中間關(guān)于轉(zhuǎn)錄的這兩段文字，先只看轉(zhuǎn)錄部分，結(jié)合圖6-10DNA轉(zhuǎn)錄RNA的圖解，試著構(gòu)想一下轉(zhuǎn)錄的過(guò)程。（2分鐘后）好了，現(xiàn)在大家看到黑板上，轉(zhuǎn)錄是指以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則，合成RNA的過(guò)程。大家看到黑板上這幅圖，這是一條DNA雙鏈的平面結(jié)構(gòu)，中間的是它的堿基。轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板，作為模板的這條鏈我們稱(chēng)為模板鏈，另一條鏈我們稱(chēng)為編碼鏈。轉(zhuǎn)錄時(shí)先要將DNA雙鏈解開(kāi)，然后以模板鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成RNA。在這里，由于RNA中沒(méi)有T，所以A只能與U配對(duì)。那么合成的RNA鏈中堿基應(yīng)該是ACGGCUAAG。我們把通過(guò)轉(zhuǎn)錄合成的RNA稱(chēng)為信使RNA，這就是轉(zhuǎn)錄的過(guò)程?！痉g】：下面在慶大家看到課本第15頁(yè)到低17頁(yè)關(guān)于翻譯的這幾段文字，密碼子表先不看，并結(jié)合書(shū)上16頁(yè)圖6-11蛋白質(zhì)合成示意圖，想象一下翻譯的過(guò)程。（3分鐘后）好了，那我們就來(lái)學(xué)習(xí)一下翻譯的過(guò)程。翻譯是指以mRNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過(guò)程。我們知道，組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，而信使RNA的堿基只有四種，如果一個(gè)堿基決定一種氨基酸，那么就只能決定四種氨基酸，這相對(duì)20種來(lái)說(shuō)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的；如果是兩個(gè)堿基決定一種氨基酸，那么就有四的平方也就是16中氨基酸，還是不夠；如果是三個(gè)堿基決定一種氨基酸，那么就有四的立方也就是64種氨基酸，這樣就綽綽有余了。那么遺傳學(xué)上就把信使RNA決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基叫做一個(gè)密碼子。一定要注意是三個(gè)相鄰的堿基，因?yàn)樘囟ǖ拿撗鹾塑账犴樞驔Q定的了特定的遺傳信息，已決定了特定的氨基酸順序。我們看到書(shū)上表6-1 20中氨基酸的密碼子表。大家看到第一個(gè)字母是U，第二個(gè)字母是U，第三個(gè)字母還是U的密碼子代表的苯丙氨酸，在比如，第一個(gè)字母是U，第二個(gè)字母是C，第三個(gè)字母是C的密碼子，代表的是絲氨酸?，F(xiàn)在大家按照這種方法找到3個(gè)終止密碼子，和2個(gè)起始密碼子。終止密碼子是：UAA、UAG、UGA，起始密碼子是：AUG、GUG。顧名思義，終止密碼子是終止轉(zhuǎn)錄的，也就是說(shuō)當(dāng)翻譯遇到終止密碼子的時(shí)候，翻譯過(guò)程就結(jié)束了，而起始密碼子自然是起始轉(zhuǎn)錄的。從這個(gè)密碼子表，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)有絕大多數(shù)氨基酸都可以有一種以上的密碼子，比如絲氨酸就有四種密碼子。講完密碼子再回到翻譯的過(guò)程。在這條信使RNA中，這三個(gè)堿基決定一種氨基酸，這三個(gè)決定一種氨基酸，這三個(gè)也決定一種氨基酸。但是氨基酸會(huì)自己主動(dòng)跑過(guò)來(lái)，并按號(hào)入座嗎？顯然不會(huì)。這里我們又需要一種工具tRNA。它的結(jié)構(gòu)大致是這樣的，這邊的三個(gè)堿基與信使RNA上的密碼子是互補(bǔ)的，tRNA就是通過(guò)這種互補(bǔ)的密碼子找到mRNA上密碼子所決定的氨基酸。在每種轉(zhuǎn)移RNA上的堿基都是特定的，所以一種tRNA只能攜帶一種氨基酸，這樣通過(guò)tRNA的作用，將氨基酸一次排列到相應(yīng)的位置上，合成肽鏈，肽鏈合成以后，從信使RNA上脫落，最后合成具有一定氨基酸序列和一定功能的到哪白紙。這就是翻譯的過(guò)程。 【中心法則】：我們看到整個(gè)過(guò)程，DNA上脫氧核苷酸的排列順序決定了mRNA上核糖核苷酸的排列順序，又決定了蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序，最后決定了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。那么遺傳信息從DNA到RNA到蛋白質(zhì)是有一定方向的，這種遺傳信息流動(dòng)的方向我們就用中心法則來(lái)表示：DNA可以進(jìn)行自我復(fù)制，DNA轉(zhuǎn)錄為RNA，RNA再翻譯為蛋白質(zhì)，后來(lái)經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，再某些病毒中，RNA也是可以進(jìn)行自我復(fù)制的，并且可以在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下逆轉(zhuǎn)錄為DNA，從而對(duì)中心法則進(jìn)行了進(jìn)一步的補(bǔ)充。 【關(guān)系】：請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真再思考轉(zhuǎn)錄和翻譯的過(guò)程，思考基因上堿基數(shù)、信使RNA上堿基數(shù)、氨基酸數(shù)目的比例關(guān)系？（請(qǐng)同學(xué)回答）基因上堿基數(shù)：信使RNA上堿基數(shù)：氨基酸數(shù)=6：3：1 【基因?qū)π誀畹目刂啤浚?基因可以通過(guò)兩種途徑控制性狀，一是，基因通過(guò)控制酶的合成控制代謝過(guò)程。有一種遺傳病白化病，患這種病的人全身皮膚是白色的，連汗毛和頭發(fā)也是，眼睛帶紅色，不能曬太陽(yáng)?；歼@種病的人是因?yàn)轶w內(nèi)缺少合成一種叫做酪氨酸酶的基因，它能夠合成酪氨酸酶，將酪氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏?，缺少這種酶的人由于不能合成黑色素而患白化病。二是，基因通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接影響性狀。例如，人類(lèi)的血紅蛋白分子是由幾百個(gè)氨基酸構(gòu)成的，如果一個(gè)人的控制血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)的基因不正常，那么這個(gè)人就會(huì)合成結(jié)構(gòu)異常的血紅蛋白而引起疾病。七、 板書(shū)設(shè)計(jì)第三節(jié)、基因的表達(dá)一、 基因有遺傳效應(yīng)的DNA片段。1、 染色體DNA基因脫氧核苷酸2、 遺傳效應(yīng)：特定減排列順序 決定 遺傳信息 控制 相應(yīng)性狀二、 基因的表達(dá)1、 基因控制蛋白質(zhì)的合成1） 媒介：RNA2） 比較 DNA RNA基本單位 脫氧核苷酸 核糖核苷酸堿基 A G T C A G U C結(jié)構(gòu) 通常是雙螺旋狀 通常呈單鏈五碳糖 脫氧核糖 核糖無(wú)機(jī)酸 磷酸 磷酸 轉(zhuǎn)錄 翻譯2、 DNARNA蛋白質(zhì)l 轉(zhuǎn)錄：是指在