基因指導蛋白質的合成探究式教學案例

1、基因指導蛋白質的合成探究式教學案例海南農墾加來高級中學 鄭海榮一、教材分析 基因指導蛋白質的合成是普通高中課程人教社版實驗教科書生物第二冊第四章基因的表達第一節(jié)的內容。本節(jié)主要講述了基因的本質，基因控制蛋白質的合成等內容。本節(jié)教材分兩課時完成。第一課時主要完成基因表達概念和DNA與RNA的比較及轉錄過程和原理的教學，第二課時學習翻譯的過程和原理。本節(jié)的核心內容是通過觀察、探究等活動明確基因控制蛋白質合成的過程和原理。通過探究活動，使學生學會運用科學探究方法，體驗探究過程，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度、探索精神、創(chuàng)新意識、思維能力。二、教學目標1、知識目標（1）概述遺傳信息的轉錄和翻譯。（2）理解基因控制

2、蛋白質合成的過程和原理。2、能力目標（1）通過DNA和RNA的對照掌握類比方法。（2）利用課本插圖和課件，培養(yǎng)和發(fā)展學生的讀圖能力，提高分析、類比歸納的學習方法，培養(yǎng)學生對信息處理的能力。3、情感目標初步學會用辨正唯物主義觀點分析和認識生物體生命活動的基本規(guī)律，逐步樹立科學的世界觀。三、重、難點分析1、教學重點基因控制蛋白質合成的過程、原理。理解了這一點，才能從根本上理解基因如何控制生物的性狀，這對于后面學習遺傳規(guī)律至關重要。2、教學難點理解基因控制蛋白質合成過程和原理是本課題教學難點，因為這是一個微觀的分子水平上的過程，學生缺乏直觀經驗。教學中可利用課件演示蛋白質合成的動畫過程，使這一內容直

3、觀化，并通過引導學生科學分析，使學生順利獲得知識。四、課時安排 2課時五、教學方法本課主要利用探究發(fā)現(xiàn)結合式的教學方法，適當創(chuàng)設問題情境和打比方，以問題為主線貫穿轉錄和翻譯的過程，同時利用課本插圖和動畫課件，創(chuàng)設有利于學生主動探究知識的情境，展示蛋白質合成的動畫過程，啟發(fā)學生討論、思考問題，引導學生探究，歸納基因控制蛋白質的過程和原理。六、教學過程（見表格）教學環(huán)節(jié)師生活動設計意圖導入創(chuàng)造情境-激發(fā)興趣配樂欣賞一組美麗多彩的生物圖片（如鮮花盛開、蝴蝶飛舞、孔雀開屏、水上芭蕾等）提問：這一組美麗多彩的生物圖片給大家展示了一個絢麗多彩的生物世界，那生命為什么如此多姿多彩？（老師引導學生回答）蛋白質

4、是生命的體現(xiàn)者。引出問題：誰來指導蛋白質的合成？（學生回答：基因）舉例分析基因、蛋白質和性狀的關系。（作比喻-如果基因是導演的話，蛋白質就是演員。） 引出課題基因指導蛋白質的合成。新課講解為進入下一教學內容作鋪墊，進一步激發(fā)學生求知欲望。探究活動遺傳信息的傳遞途徑師：（課件展示真核細胞亞顯微結構圖），然后提問引發(fā)思考：控制生物性狀的基因在哪里？蛋白質的合成場所在在哪里？引導探究：基因主要位于細胞核的染色體上，怎么去指導細胞質中的核糖體合成蛋白質？（打比方-細胞核是司令部，細胞質是戰(zhàn)場，DNA可充當什么角色？它為什么不到細胞質中直接指導蛋白質的合成？）推測：有一種物質把遺傳信息“帶”到核糖體上。

5、師：（引導學生推測遺傳信息從細胞核到核糖體的傳遞途徑可能情況：課件展示素材一：1955年有人曾用洋蔥根尖和變形蟲進行實驗，如果加入 RNA酶分解細胞中的 RNA，蛋白質合成就停止，而如果再加進從酵母中提取出來的RNA，則又可重新合成一定數(shù)量的蛋白質。素材二：同年，拉斯特（Laster Gold）等人將變形蟲用同位素標記的尿嘧啶核苷培養(yǎng)液來培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)標記的RNA分子首先在細胞核中合成。）師：（提問并引導學生分析實驗）：綜合兩個素材，你認為遺傳信息的傳遞途徑是什么？生:(觀察課件展示的實驗，通過比較分析得出結論)進一步設問：科學家發(fā)現(xiàn)把遺傳信息“帶”出來的物質是RNA，RNA為什么能完成這一使命？

6、1、引導學生鞏固舊知識，并引出探究內容。2、打比方形象有趣，可激發(fā)學生的興趣。3、通過模似科學家研究過程，讓學生感受科學探索的樂趣，培養(yǎng)學生比較、分析、想象，由現(xiàn)象揭示本質的探究思維能力和實事求是的科學精神。探究活動轉錄的過程1.圖示“核苷酸的結構圖”及“RNA和DNA的化學組成上的區(qū)別”引導學生看圖觀察分析比較RNA和DNA的結構，然后課件展示“RNA和DNA的比較”圖表，師生共同完成。設問：從圖中比較結果能否回答“為什么RNA適于作DNA的信使？”（引導學生回答）2.展示三種RNA結構圖，簡單說明RNA的種類及功能：（mRNA、tRNA、 rRNA）設疑：DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA

7、的？3.轉錄（重難點）先播放一次完整的轉錄過程的flase動畫，引導學生認真觀察每個過程的變化特點。提問：mRNA在哪里產生？（生回答：細胞核）再展示教材P63圖4-4“以DNA為模板轉錄RNA的圖解”兩者結合分析轉錄過程。提問：（1）DNA以幾條鏈為模板進行轉錄呢？（與DNA復制不同）出示“轉錄”的概念在細胞核中，以DNA的一條鏈為模板，合成RNA的過程,通過轉錄合成的RNA稱為信使RNA(mRNA)。（2）圖中顯示DNA轉錄出mRNA經過幾個步驟？（四個）（3）DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的？引導學生回憶轉錄的flase動畫及觀察圖解并講述圖解中轉錄的每一個步驟 （同時板書）。師生共

8、同分析歸納轉錄過程：a.解旋 -RNA聚合酶結合在DNA模板區(qū)，DNA雙鏈在RNA聚合酶（解旋酶）的作用下解開，堿基得以暴露。b. 堿基互補配對-以DNA的一條鏈為模板，利用細胞核內游離的核糖核苷酸，按A-U，C-G，T-A，G-C配對。c、連接合成RNA鏈-組成RNA的核糖核苷酸在RNA聚合酶的作用下一個個連接起來。d.釋放-合成的mRNA從DNA鏈上釋放，DNA雙鏈恢復。利用動畫課件逐步演示轉錄過程并講解，加深學生對轉錄過程直觀的理解。師生歸納轉錄的特點（場所、模板、原料、條件、堿基配對、產物、遺傳信息流動等）（課件逐一顯示）問題提升教材P64：思考與討論1、2得出轉錄的意義：保證遺傳信息

9、傳遞的穩(wěn)定性和準確性。用不斷提升的問題引導學生通過觀察比較分析的方法，得出RNA適于作DNA的信使的原因，培養(yǎng)學生類比歸納的學習方法。通過識圖和觀看課件，明確轉錄的概念，認識和理解轉錄的過程。利用課本插圖和課件，培養(yǎng)和發(fā)展學生的讀圖能力。通過展示轉錄的動畫過程，讓學生直觀的了解此過程并以表格形式歸納特點。探究活動翻譯之密碼子師：（設懸啟發(fā)：mRNA只有4種堿基，怎樣決定20種氨基酸呢?）生：（討論并交流結果）師：（課件顯示素材三：為檢驗密碼子是否含有三個堿基，科學家人工合成只由C、U兩種堿基相間排列而成的mRNA，然后以其為模板合成多肽，結果形成了亮氨酸和絲氨酸交替排列的多肽鏈。已知密碼子間是

10、連續(xù)閱讀，則密碼子是“幾聯(lián)體”？ 生：（回答）師： 此實驗證明mRNA的3個堿基決定，即三聯(lián)體密碼子（顯示密碼子概念）1967年20種氨基酸的密碼子全部破譯。（顯示密碼子表并提問密碼子表有何特點）生：（觀察、討論、回答和補充）培養(yǎng)學生假設推理能力以及觀察、歸納構建知識網絡的能力。 探究活動翻譯之工具 tRNA師：（啟發(fā)得到翻譯過程需要的工具）經科學研究表明，這種工具也是一種RNA，叫做轉運RNA，簡寫為tRNA。啟發(fā)：tRNA具有怎樣的結構才能擔負起攜帶運輸特定氨基酸的“歷史使命”呢？（顯示tRNA示意圖）生：（觀察并回答）通過觀察圖，了解tRNA的特點。探究活動翻譯的過程師：了解了mRNA上

11、的密碼子和工具tRNA，翻譯是如何進行的呢？（展示翻譯動畫過程并提問：）生：（仔細觀看動畫）使學生明白:當轉運RNA運載著一個氨基酸進入到核糖體以后，就以信使RNA為模板，按照堿基互補配對原則，把轉運來的氨基酸放在相應的位置上。轉運完畢以后，轉運RNA離開核糖體，又去轉運下一個氨基酸。當核糖體接受兩個氨基酸以后，第二個氨基酸就會被移至第一個氨基酸上，并通過肽鏈與第一個氨基酸連接起來，與此同時，核糖體在信使RNA上也移動三個堿基的位置，為接受新運載來的氨基酸。上述過程如此往復地進行，肽鏈也就不斷地延伸，直到信使RNA上出現(xiàn)終止密碼子為止。講述：肽鏈合成以后，從信使RNA上脫離開來，再經過細胞質內

12、的某些細胞器（如內質網、高爾基體等）的加工如盤曲折疊螺旋，最終合成一個具有一定氨基酸順序的。有一定功能的蛋白質分子。 (出示翻譯的表格)生：（自主填好表格并匯報交流）通過展示翻讓學生直觀了解此過程。讓學生以表格形式歸納，形成自己的知識框架。小結師：由上述過程可以看出：基因的表達過程本質上是基因、mRNA、核糖體、tRNA協(xié)同作用的結果。即DNA分子上的基因，其脫氧核苷酸的排列順序決定了mRNA中核糖核苷酸的排列順序， mRNA中核糖核苷酸的排列順序又決定了氨基酸的排列順序，氨基酸的排列順序最終決定了蛋白質的結構和功能的特異性，從而使生物體表現(xiàn)出各種遺傳性狀。建構知識框架引導學生從整體上認識基因

13、表達的過程和意義。課堂訓練1、 假如密碼子CCU發(fā)生差錯，第一個堿基C換成了G，將會對氨基酸序列產生什么影響？若發(fā)生差錯的是第三個堿基又會如何？2、見學案訓練鞏固設懸結課有關基因對生物性狀的控制原理到此我們已經作了了解。可性狀在遺傳過程中會表現(xiàn)出怎樣的特點？如雙眼皮，人人都喜歡，可是，一對對夫妻怎樣才能生出一個有雙眼皮的小孩呢？這里有無規(guī)律可尋？關于這個問題我們將在下節(jié)課開始來討論。激發(fā)學生課后學習的主動性。七、教學反思實際的課堂教學中，我感覺到這節(jié)課在以下兩方面收到了較好效果：一是通過創(chuàng)設問題情境、演示圖片和動畫、引導學生參與探究轉錄、翻譯過程等活動，充分激發(fā)了學生興趣，體現(xiàn)了學生學習的主體

14、性，提高了學生獨立思考、分析、觀察和歸納能力；二是通過收集交流有關基因研究的素材，課件引導學生模擬科學家研究等教學過程，鍛煉了學生的處理信息、語言表達及比較、分析、想象等探究性思維能力。但教學中發(fā)現(xiàn)，課堂上學生動手練習少，不利于學生腦手結合形成技能，也不利于當堂知識的理解鞏固，因此需要在這些方面進一步充實。八、學案（附后）課題：基因指導蛋白質的合成 姓名：一、概念: 通過指導 的合成來控制生物的 二、基因控制蛋白質的合成1. DNAmRNA蛋白質2、轉錄和翻譯的比較比較 轉錄翻譯概念模 板原 料能 量酶產 物場 所信息傳遞方向（1）密碼子：mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基叫做一個“密碼子。遺傳密碼的