《從基因到蛋白質(zhì)》設(shè)計(jì)

《從基因到蛋白質(zhì)》教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)1．說明基因與遺傳信息的關(guān)系，以及遺傳信息傳遞和表達(dá)的方式。2．了解基因?qū)Φ鞍踪|(zhì)合成的控制作用。了解基因與染色體、基因與性狀的關(guān)系。了解基因與DNA、與遺傳信息的關(guān)系。3．通過DNA和RNA的對照掌握類比方法。通過介紹遺傳密碼的破譯過程培養(yǎng)學(xué)生的分析問題的能力。4．通過RNA的堿基決定氨基酸的學(xué)習(xí)，掌握先邏輯推理再經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法。5．物質(zhì)、能量、信息是把握自然世界最基本的三個(gè)概念，通過遺傳信息的傳遞與表達(dá)的學(xué)習(xí)，建立信息意識，學(xué)會(huì)從信息角度認(rèn)識事物的方法。6．通過學(xué)習(xí)基因概念的學(xué)習(xí)培養(yǎng)抽象思維能力。7．通過基因控制蛋白質(zhì)的合成培養(yǎng)學(xué)生的分析綜合能力。8．利用我國研究遺傳基因所取得的成就進(jìn)行愛國主義教育。9．介紹遺傳工程，進(jìn)行科學(xué)價(jià)值觀的教育。教學(xué)重點(diǎn)基因控制蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄、翻譯過程。教學(xué)難點(diǎn)1.基因的堿基排列順序代表著遺傳信息。2．RNA的堿基排列順序代表著遺傳密碼。教具準(zhǔn)備按照“轉(zhuǎn)錄過程”“蛋白質(zhì)合成示意圖”所做的課件；“20種氨基酸的遺傳密碼子表”“人類基因組測序示意圖”。課時(shí)安排3個(gè)課時(shí)。教學(xué)過程第一課時(shí)從基因到蛋白質(zhì)eq\o(\s\up12(),\s\do4(導(dǎo)入新課))師:從分子的角度看為什么子女的性狀像父母？生：因?yàn)楦改赴炎约旱腄NA分子復(fù)制了一份，通過精子和卵細(xì)胞，傳給了子女。師:DNA分子怎樣控制性狀？生：……師:在沃森和克里克提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型后，人們才真正認(rèn)識了基因的本質(zhì)，生物的性狀是由基因控制的，基因是DNA分子上有遺傳效應(yīng)的片段?；虻倪z傳表達(dá)是通過基因控制蛋白質(zhì)的合成在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行的。那么，基因與DNA有什么關(guān)系呢？基因與蛋白質(zhì)又有什么關(guān)系呢？eq\o(\s\up12(),\s\do4(推進(jìn)新課))課件展示：果蠅某一染色體上的幾個(gè)基因。師:這樣一條染色體上有幾個(gè)DNA？DNA片段都能控制生物的性狀嗎？它們是特定的片段嗎？每個(gè)片段中有多少個(gè)脫氧核苷酸分子？學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生小組討論，代表回答。生甲:果蠅的一條染色體上有一個(gè)DNA分子。生乙:從圖中信息可知，有些基因的片段可以控制具體的性狀，有的則不可以。生丙:這些DNA片段是特定的，而不是任意的。生丁:每個(gè)片段中含有成百上千個(gè)脫氧核苷酸分子。師:從以上事實(shí)可以看出基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。課件展示：(1)豌豆高莖基因控制高的性狀，使豌豆長到大約2m高；豌豆矮莖基因控制矮的性狀，使豌豆長到約30cm。(2)紫茉莉紅花的基因控制紅花性狀，開紅花。(3)豌豆白花的基因控制白花性狀，開白花。(4)狗的直毛由直毛基因控制。(5)人的黑發(fā)由黑發(fā)基因控制。師:以上信息可以說明什么？生:可以說明基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的功能單位。課件展示：控制某種性狀的基因有特定的DNA片段，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上去，從而獲得某種性狀的表達(dá)。比如：把牛的胰島素基因拼接到大腸桿菌的DNA上，大腸桿菌可生產(chǎn)胰島素——基因工程。學(xué)生活動(dòng)：閱讀文本思考問題，以上事實(shí)可以說明什么？生:基因是控制性狀的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位。課件展示：染色體上的基因師:基因在染色體上是如何排列的？生:基因在染色體上呈線性排列。師:在染色體上呈線性排列。這就像音樂曲譜，一個(gè)曲譜分成許多小節(jié)，各個(gè)小節(jié)內(nèi)排列著數(shù)目不等的音符，經(jīng)演唱表達(dá)不同的音調(diào)。師:那么，構(gòu)成DNA的基本單位是什么？生:脫氧核苷酸。師:有幾種脫氧核苷酸？生:4種：腺嘌呤脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸。師:基因的脫氧核苷酸排列順序代表遺傳信息，例如：紅花基因有特定的脫氧核苷酸排列順序，這樣特定的排列順序就代表紅花的遺傳信息。上一代傳給下一代的是遺傳信息而不是紅花的本身，在下一代就可以將紅花遺傳信息表達(dá)為紅花。不同的基因，四種脫氧核苷酸的排列順序不同，但是每個(gè)基因都有特定的排列順序。師:(1)基因在染色體上呈線性排列。(2)每條染色體含一個(gè)DNA分子，染色體復(fù)制后在細(xì)胞分裂的間期、前期、中期，每條染色體包含兩條姐妹染色單體，此時(shí)含有兩個(gè)DNA分子。(3)每個(gè)DNA分子有很多個(gè)基因。(4)每個(gè)基因有成百上千個(gè)脫氧核苷酸。(5)基因不同是由于脫氧核苷酸排列順序不同。師:(1)人體共有23對染色體，3.5萬個(gè)基因，30億個(gè)堿基對。1999年12月1日，由英、美、日等國216位科學(xué)家組成的人體基因組計(jì)劃聯(lián)合研究小組正式向全世界宣布，他們已完整地破譯出人體第22對染色體的遺傳密碼，確定出該對染色體上所有蛋白質(zhì)編碼基因所含的3340萬個(gè)堿基對的確切位置。這一發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是繼原子彈爆炸和人類登月之后科學(xué)的重大突破。2000年5月10日報(bào)道，由德國和日本等國科學(xué)家組成的國際科研小組近日宣布，他們已經(jīng)基本完成了人體第21對染色體的基因測序工作。(2)我國承擔(dān)人類基因組計(jì)劃1%的任務(wù)，最新研究結(jié)果顯示，人類基因總數(shù)將不超過8萬個(gè)。我國科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)具有中國人特征的胸腺素原α基因。師:基因控制性狀，實(shí)際上是通過控制蛋白質(zhì)合成來實(shí)現(xiàn)的。那么，基因是怎么樣控制蛋白質(zhì)合成的呢？師:(1)生物的性狀主要通過蛋白質(zhì)來體現(xiàn)。比如：魚的肌肉由魚的肌肉蛋白質(zhì)來體現(xiàn)；牛的肌肉由牛的肌肉蛋白質(zhì)來體現(xiàn)；雞的肌肉由雞的肌肉蛋白質(zhì)來體現(xiàn)。我們能吃出魚肉、牛肉、雞肉味道的不同，就是因?yàn)樗鼈兊牡鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)不同。因而體現(xiàn)了各自不同的性狀。(2)基因控制性狀就是通過控制蛋白質(zhì)合成來實(shí)現(xiàn)的?；蚩杀扔鳛閷?dǎo)演，蛋白質(zhì)可比喻為演員?；蛑饕嬖谟诩?xì)胞核的染色體上(細(xì)胞核基因)。(3)合成蛋白質(zhì)是在細(xì)胞質(zhì)里進(jìn)行的。師:遺傳信息怎樣由細(xì)胞核到細(xì)胞質(zhì)呢？學(xué)生活動(dòng)：小組討論，思考問題。師:這需要通過另一種核酸——RNA(核糖核酸)。課件展示：證明RNA與蛋白質(zhì)關(guān)系的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)文本一：1955年有人曾用洋蔥根尖和變形蟲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如果加入RNA酶分解細(xì)胞中的RNA，蛋白質(zhì)合成就停止，而如果再加進(jìn)了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(zhì)。文本二：1955年拉斯特(LasterGold)等人用變形蟲的換核實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程如下：A組變形蟲用同位素標(biāo)記的尿嘧啶核苷培養(yǎng)液來培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)標(biāo)記的RNA分子首先在細(xì)胞核中合成；B組變形蟲培養(yǎng)在未標(biāo)記的尿嘧啶核苷培養(yǎng)液中，變形蟲的細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中均未發(fā)現(xiàn)有標(biāo)記的RNA。在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，用這兩組變形蟲進(jìn)行核移植實(shí)驗(yàn)。將A組變形蟲的細(xì)胞核移植到B組變形蟲的細(xì)胞質(zhì)中，將B組變形蟲的細(xì)胞核移植到A組變形蟲的細(xì)胞質(zhì)中，分別進(jìn)行培養(yǎng)觀察。發(fā)現(xiàn)大部分標(biāo)記的RNA相繼從細(xì)胞核中移入細(xì)胞質(zhì)中。這樣看來，把DNA中遺傳信息從細(xì)胞核中轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中控制蛋白質(zhì)合成的物質(zhì)，很可能就是RNA。師:這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)給我們什么啟示？課件展示：比較項(xiàng)目DNARNA全稱分布基本組成單位堿基嘌呤嘧啶五碳糖無機(jī)酸空間結(jié)構(gòu)學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生小組討論，代表回答。生甲:實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明蛋白質(zhì)合成顯然跟RNA有關(guān)。生乙:證明RNA是在細(xì)胞核中合成的，然后再從細(xì)胞核中轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。課件展示：多媒體顯示DNA和RNA的區(qū)別，讓學(xué)生比較不同之處。學(xué)生活動(dòng)：自主完成上述表格。師:DNA分子是雙鏈結(jié)構(gòu)，DNA的兩條鏈都可以作模板形成RNA嗎？課件展示：(1)Marmur和Duty利用DNARNA雜合技術(shù)、采用侵染枯草桿菌的噬菌體SP8為材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。噬菌體SP8的DNA分子由兩條堿基組成很不平均的鏈構(gòu)成，其中一條鏈富含嘌呤，另一條互補(bǔ)鏈則富含嘧啶。因?yàn)猷堰时揉奏ぶ?，因此富含嘌呤的“重”鏈與富含嘧啶的“輕”鏈在加熱變性后可用密度梯度離心分開。(2)實(shí)驗(yàn)者在SP8侵染后，從枯草桿菌中分離出RNA，分別與DNA的重鏈和輕鏈混合并緩慢冷卻。他們發(fā)現(xiàn)SP8侵染后形成的RNA只跟重鏈形成DNARNA的雜合分子。學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生閱讀文本，進(jìn)行思考。生從實(shí)驗(yàn)過程可以看出，RNA是枯草桿菌DNA中的一條鏈轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的。課件展示：轉(zhuǎn)錄時(shí)間場所模板條件過程過程的特點(diǎn)產(chǎn)物產(chǎn)物去向?qū)W生活動(dòng)：自主完成上述表格。eq\o(\s\up12(),\s\do4(課堂小結(jié)))在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板。按照堿基互補(bǔ)配對原則，合成RNA的過程稱為轉(zhuǎn)錄。在轉(zhuǎn)錄過程中，由于在RNA的堿基組成中含U而不含T，因此。以DNA為模板合成RNA時(shí)，以U代替T與A配對。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生3種RNA：信使RNA、核糖體RNA、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA。通過