2019-2020年高中生物 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 第2課示范教案 新人教版.doc

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2019-2020年高中生物 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 第2課示范教案 新人教版 ●教學(xué)過程 ［課前準備］ 教師：1.制作PowerPoint演示文稿和翻譯過程的Flash動畫。 2.檢查學(xué)生翻譯剪貼畫材料準備的情況。 學(xué)生：以八個人為學(xué)習(xí)小組，用各色彩紙按教材圖4－6剪出一個核糖體、幾種氨基酸和5個三葉形的tRNA，并準備雙面膠和50 cm50 cm的白紙一張。 ［情境創(chuàng)設(shè)］ 教師：從上一節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們認識到mRNA合成之后，通過核孔到達細胞質(zhì)的核糖體上，直接指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。遺傳學(xué)上把以信使RNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程叫做翻譯。但是我們知道，蛋白質(zhì)是由20種氨基酸組成的，氨基酸上有堿基與mRNA的堿基互補配對嗎？ 學(xué)生：沒有。 教師：是什么把mRNA和氨基酸聯(lián)系起來的呢？它們有什么對應(yīng)關(guān)系呢？這好比我們把英文翻譯成中文時查閱英漢詞典，正是借助于英文詞與漢字的對應(yīng)關(guān)系，我們才能將一篇英文翻譯成漢語。而信使RNA上的堿基只有四種（A、G、C、U），那么，這四種堿基是怎樣決定蛋白質(zhì)上的20種氨基酸的呢？下面請同學(xué)們用數(shù)學(xué)的方法來推測。 ［師生互動］ （二）遺傳信息的翻譯 教師：組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，RNA有四種核苷酸，四種堿基AGCU，如何決定20種氨基酸？請各學(xué)習(xí)小組把推理過程寫出來。 學(xué)生的邏輯推理：（用銀幕展示） 一個堿基決定一個氨基酸只能決定4種，41=4，不行。 兩個堿基決定一個氨基酸只能決定14種，42=16，不行。 三個堿基決定一個氨基酸只能決定64種，43=64，足夠有余。 教師：同學(xué)們推理得真好！其實同學(xué)們所做的也就是破解遺傳密碼過程的一步。1961年英國的克里克和同事用實驗證明一個氨基酸是由信使RNA的三個堿基決定即三聯(lián)體密碼子。也就是說mRNA上3個相鄰的堿基決定1個氨基酸，每3個這樣的堿基又稱作1個密碼子。 1.對應(yīng)的氨基酸序列為：甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—絲氨酸—賴氨酸—脯氨酸。 2.地球上幾乎所有的生物都共用一套密碼子，這一事實說明地球上的所有生物都有著或遠或近的親緣關(guān)系，或者生物都具有相同的遺傳語言，或者生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的。 3.從密碼的簡并性我們能認識到：如果密碼子中的一個堿基發(fā)生變化，可能影響到蛋白質(zhì)氨基酸的種類，也有可能蛋白質(zhì)氨基酸的種類不發(fā)生變化（如GAU→GAC都決定天冬氨酸），這就保證了生物遺傳的相對穩(wěn)定性，又使生物出現(xiàn)變異，從而促進生物的發(fā)展進化。 美國年輕的生物化學(xué)家尼倫伯格和同學(xué)用人工合成方式，首先闡明了遺傳密碼的第一個字——UUU，即決定苯丙氨酸的密碼子。1967年科學(xué)家已將20種氨基酸的密碼全部破譯。銀幕出示密碼表并結(jié)合思考和討論三（課本P65）。 各個學(xué)習(xí)小組展開討論，教師總結(jié)討論結(jié)果。銀幕展示如下： 教師：討論到這里，請同學(xué)們想一想氨基酸是在什么場所合成的？ 學(xué)生：核糖體。 教師：mRNA進入細胞質(zhì)后，就與蛋白質(zhì)的“裝配機器”——核糖體結(jié)合起來，形成合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”。有了“生產(chǎn)線”，還要有“工人”，才能生產(chǎn)產(chǎn)品。那么，游離在細胞質(zhì)的氨基酸是怎樣運送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的呢？也是說這個“工人”是誰呢？ 學(xué)生：tRNA。 教師：用PowerPoint演示教材圖4－5 tRNA的結(jié)構(gòu)示意圖。 教師：細胞質(zhì)中的氨基酸要進入核糖體是靠搬運工tRNA——搬運來完成的，一種tRNA只能轉(zhuǎn)運一種特定的氨基酸。轉(zhuǎn)運RNA的另一端有三個堿基，能與信使RNA堿基相配對。例如：信使RNA上的三個堿基AUG就是一個三聯(lián)體密碼子，轉(zhuǎn)運RNA中轉(zhuǎn)運甲硫氨酸的轉(zhuǎn)運RNA一端的三個堿基是UAC，只有它才能按堿基互補配對原則配對。因此，信使RNA中的AUG，叫做一個“密碼子”，轉(zhuǎn)運RNA的UAC叫做“反密碼子”，轉(zhuǎn)運氨基酸的RNA一端的三個堿基是CGA就不能去和信使RNA中的AUG配對?？傊颂求w中的信使RNA有許多“密碼子”，每個“密碼子”與轉(zhuǎn)運特定氨基酸的RNA能夠堿基配對，才能對號入座。也就是說一種轉(zhuǎn)運RNA在哪個位置上對號入座是靠轉(zhuǎn)運RNA的反密碼子去識別，而位置則是信使RNA按遺傳信息預(yù)先定了的。（以上內(nèi)容教師用翻譯過程的Flash動畫展示，邊展示邊講解，講解完讓學(xué)生按教材圖4－6蛋白質(zhì)合成示意圖利用課前準備的材料完成翻譯的過程） 學(xué)生：利用上節(jié)課轉(zhuǎn)錄成的mRNA模型作為翻譯的模板和課前準備的材料按教材圖4－6動手操作蛋白質(zhì)的合成過程。學(xué)生主動完成對翻譯過程的學(xué)習(xí)。 各個學(xué)習(xí)小組展示翻譯過程剪貼圖的剪貼成果。 教師：設(shè)計下列問題檢查學(xué)生自主學(xué)習(xí)掌握的情況。銀幕展示如下：（劃線的部分由學(xué)生填寫） 1.按圖4－6所示的正在合成的肽鏈的氨基酸序列是：甲硫氨酸—組氨酸—色氨酸—精氨酸—半胱氨酸—半胱氨酸—脯氨酸。 2.翻譯的起始碼是：AUG，GUG。 終止碼是：UAA，UAG，UGA。 3.決定氨基酸的密碼子有61種。 4.翻譯的位點：一個核糖體與mRNA的結(jié)合部位形成2個tRNA的結(jié)合位點。一種tRNA攜帶相應(yīng)的氨基酸進入相應(yīng)的位點。 5.肽鏈由各相鄰的氨基酸通過肽鍵連接形成。 6.翻譯的概念：游離在細胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程，稱為遺傳信息的翻譯。 ［教師精講］ 同學(xué)們的模擬操作完成得非常出色，從同學(xué)們的成果展示和問題的回答可以看到同學(xué)們對這部分內(nèi)容掌握得不錯，同學(xué)們的操作用了不少時間，實際上，在細胞質(zhì)中，翻譯是一個快速的過程。在37 ℃時，細菌細胞內(nèi)合肽鏈的速度約為每秒連接15個氨基酸。通常，一個mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成（展示教材的圖），因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)。 肽鏈合成后，就從核糖體與mRNA復(fù)合物脫離，經(jīng)過一系列步驟，被運送到各自的“崗位”，盤曲折疊成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)分子，開始承擔(dān)細胞生命活動的各項職責(zé)。 我們再回到探討恐龍能否復(fù)活的問題上來，答案是再清楚不過了：即使恐龍的DNA確實包含了全部的遺傳信息，復(fù)制僅為純技術(shù)問題的話，我們也仍然無能為力。因為它并不描述一只恐龍，而是像開了一張?zhí)幏剑从嬎銠C的軟件），必須在另一頭母恐龍體（即計算機的硬件）內(nèi)去實行，也就是為了獲得子恐龍，仍然需要母恐龍。 ［評價反饋］ 用PowerPoint演示下列題目，學(xué)生搶答，統(tǒng)計正誤，進行評價反饋。 1.DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯分別形成 A.DNA、RNA、蛋白質(zhì) B.RNA、DNA、多肽 C.RNA、DNA、核糖體 D.RNA、DNA、蛋白質(zhì) 1.解析：DNA復(fù)制的產(chǎn)物是DNA，轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物是mRNA，翻譯的產(chǎn)物是蛋白質(zhì)，因此選A。 答案：A 2.一個DNA分子含有堿基60個，那么經(jīng)“翻譯”后合成的一條多肽鏈中最多含有肽鍵 A.10個 B.9個 C.30個 D.29個 解析：基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成中，DNA上的堿基、mRNA上的堿基和氨基酸的數(shù)量關(guān)系為6∶3∶1，所以翻譯成的多肽鏈有氨基酸10個，即有9個肽鍵，因此選B。 答案：B 3.遺傳密碼位于 A.蛋白質(zhì)分子上 B.DNA分子上 C.RNA分子上 D.信使RNA分子上 解析：遺傳學(xué)上把mRNA上相鄰的三個堿基稱作一個密碼子，因此選D。 答案：D 4.若某肽鏈的第一個氨基酸的密碼子為AUG，那么控制這個氨基酸的DNA模板鏈上相應(yīng)的三個堿基的順序應(yīng)為 A.UAC B.AUG C.ATG D.TAC 解析：根據(jù)堿基互補配對的原則可知控制這個氨基酸的DNA模板鏈上的三個堿基的順序應(yīng)為：TAC。 答案：D 5.一條多肽鏈中有氨基酸1 000個，則作為合成該多肽的模板信使RNA和用來轉(zhuǎn)錄信使RNA的DNA分子分別至少要有堿基多少個 A.3 000個和3 000個 B.1 000個和2 000個 C.3 000個和6 000個 D.2 000個和4 000個 解析：利用基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成中，DNA上的堿基、mRNA上的堿基和氨基酸的數(shù)量關(guān)系為6∶3∶1，計算可得C是正確的。 答案：C 6.一個轉(zhuǎn)運RNA的3個堿基為CGA，此RNA運載的氨基酸是 A.酪氨酸（UAC） B.谷氨酸（GAG） C.精氨酸（CGA） D.丙氨酸（GCU） 解析：利用堿基互補配對的原則和密碼子表可知此RNA運載的氨基酸為丙氨酸（GCU）。 答案：D ［課堂小結(jié)］ 為了讓同學(xué)們能更好地理解本節(jié)的內(nèi)容，利用下表來概括本節(jié)的主要內(nèi)容，基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成的轉(zhuǎn)錄和翻譯，如下： 階 段 項 目 轉(zhuǎn) 錄 翻 譯 定 義 在細胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過程 以信使RNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程 場 所 細胞核 細胞質(zhì)的核糖體 模 板 DNA的一條鏈 信使RNA 信息傳遞的方向 DNA→mRNA mRNA→蛋白質(zhì) 原 料 含A、U、C、G的4種核苷酸 合成蛋白質(zhì)的20種氨基酸 產(chǎn) 物 信使RNA 有一定氨基酸排列順序的蛋白質(zhì) 實 質(zhì) 是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄 是遺傳信息的表達 ［布置作業(yè)］ 1.練習(xí)（課本P67）。 2.自我檢測（課本P77）一、概念檢測。 ［課后拓展］ 1.用概念圖的形式畫出遺傳信息和基因的表達過程的實質(zhì)性聯(lián)系。 2.圖4－1－1為人體內(nèi)蛋白質(zhì)合成的一個過程。據(jù)圖分析并回答問題： 圖4－1－1 （1）圖中所合成多肽鏈的原料來自___________和___________。 （2）圖中所示屬于基因控制蛋白質(zhì)合成過程中的___________步驟，該步驟發(fā)生在細胞的___________部分。 （3）圖中（Ⅰ）是___________。按從左到右次序?qū)懗觯á颍____________內(nèi)mRNA區(qū)段所對應(yīng)的DNA堿基的排列順序：____________________。 （4）該過程不可能發(fā)生在 A.神經(jīng)細 胞B.肝細胞 C.成熟的紅細胞 D.脂肪細胞 解析：本題所指的蛋白質(zhì)合成過程即基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，可分為轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個階段。從給出的圖形上看，有帶有堿基U的單鏈結(jié)構(gòu)，此為RNA；與球形結(jié)構(gòu)相結(jié)合，并有帶三個堿基的RNA在攜帶物質(zhì)運輸，因此，判斷此過程為翻譯階段。 （1）蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)單位是氨基酸，由氨基酸縮合形成多肽鏈。由蛋白質(zhì)在體內(nèi)代謝過程可知，氨基酸可由食物經(jīng)小腸吸收而得到，也可以是自身蛋白質(zhì)分解而得的氨基酸再次加入到合成組織蛋白的過程中來，或經(jīng)氨基轉(zhuǎn)換作用自身合成。 （2）翻譯過程發(fā)生在細胞質(zhì)中，圖中所示的箭頭形結(jié)構(gòu)代表氨基酸，Ⅰ則代表運輸氨基酸的轉(zhuǎn)運RNA（tRNA），從核中出來的長鏈狀信使RNA與（Ⅱ）核糖體結(jié)合，與轉(zhuǎn)運RNA進行堿基互補配對。因信使RNA在核中是以DNA的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄出來的，因而，信使RNA中的堿基排列順序與所對應(yīng)的DNA堿基排列順序是互補關(guān)系。 （3）基因控制蛋白質(zhì)合成發(fā)生在正常細胞的細胞核與細胞質(zhì)中，轉(zhuǎn)錄為翻譯提供了信息上的準備。本題所給的四類細胞中，唯成熟的紅細胞無細胞核，因而不能完成此過程。 答案：（1）食物 人體自身的分解 （2）翻譯 細胞質(zhì)（或核糖體） （3）tRNA（或轉(zhuǎn)運RNA） 核糖體 TGATTCGAA （4）C ●板書設(shè)計 （二）基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成