1、第四节 遗传信息的表达RNA和蛋白质的合成（第2课时）【教学目标】1、阐述基因的本质和功能，形成对基因概念的认识。2、说出遗传密码的概念、种类和作用。3、通过模拟活动，体会简单化原理在科学研究中的应用， 感受科学家善于思考和追求实证的精神。4、通过镰刀型细胞贫血症的病因及遗传方式分析，说出中心法则的内容，并认同DNA是生物体遗传和变异的分子基础，以及遗传信息控制生物的性状，并代代相传。5、学习生命科学史，体会科学成果的来之不易。【教学重点】遗传密码和中心法则【教学难点】遗传密码的概念。认同DNA是生物体遗传和变异的分子基础以及遗传信息控制生物的性状，并代代相传。【学情分析】本节课是第三章第四小
2、节的第二课时。学生在此之前已经学习过DNA的结构，复制，以及转录和翻译的过程。但是对于遗传信息的表达这个概念理解不够透彻，尤其是翻译的过程不太理解。学生较难理解遗传密码的概念，经常误以为遗传密码存在于DNA中而不是RNA中。除此以外，学生对于生物学的概念掌握情况普遍比较差，没有良好的形成概念的方法。【教学主线】知识线：基因的概念遗传密码的概念中心法则的概念小结体现大概念：1、 DNA是生物体遗传和变异的分子基础 2、遗传信息控制生物的性状，并代代相传。情境线: 镰刀型细胞贫血症的视频（现象）镰刀型细胞贫血症发病原因镰刀型细胞贫血症发病的分子基础镰刀型细胞贫血症的遗传图解【教学过程】教学环节教师
3、活动学生活动设计意图环节一：视频引入新课环节二：突破基因的概念【任务一】:请用箭头和文字表示出DNA指导蛋白质合成的过程。环节三：突破遗传密码的概念【任务二】参照科学家的实验设计思路，你能否设计一条由2种碱基交替连接构成的RNA模板？这条模板翻译的产物含有几种氨基酸？请利用道具模拟这个翻译的过程。环节三：突破中心法则的内容【任务三】：请用箭头和文字将以下三个概念（遗传信息、遗传密码、遗传性状）与中心法则之间建立联系。环节四：小结播放关于镰刀型细胞贫血症的视频教师提问镰刀型细胞贫血症出现的原因？引导学生分析基因与蛋白质和性状之间的关系。教师提问：1、以上两个例子说明基因有什么功能？ 2、基因在哪
4、？基因等于DNA分子吗?（展示图片，帮助学生突破基因的本质就是DNA分子的片段）3、基因如何控制蛋白质的合成?（让学生在学案上完成相应任务）教师小结，初步形成DNA、RNA和蛋白质之间的概念关系。展示转录和翻译的过程图，引出遗传密码的概念教学。引入摩斯密码，演示通信过程中“信息密码译文”的过程。教师精讲：密码的破译，是获取情报信息的关键。那么如何获取DNA中遗传信息来合成相应的蛋白质，关键也就在于破译遗传密码了。展示PPT：遗传密码的破译过程1944年，薛丁谔在生命是什么的小册中提出最早提出遗传密码这一名词。 19551956 年间，物理学家伽莫夫推测：2个碱基组成的密码太少， 只有 4216
5、 种，4个碱基组成的密码又太多，有 44256 种。而三联体密码（3个碱基组成）有43=64 种，足够决定20种氨基酸。1961年，克里克等人以噬菌体为实验材料，通过实验证明了密码子是由3个碱基组成。提问：由3个碱基组成的64种密码子与 20 种氨基酸之间是怎样对应的？教师提示：当我们遇到一个很复杂的问题的时候，应该怎样寻求解决问题的途径呢？引导学生从孟德尔的研究方法（先研究一对相对性状，再研究多对相对性状）中获得启发，应用简单化的原理来完成密码子的破译工作。教师引导学生得出研究思路：先研究只由1种碱基构成的模板链所对应的氨基酸链。教师小结，并展示PPT：科学史资料：年,美国生物学家尼伦伯格和
6、马太的蛋白质体外合成的实验示意图，展示第一个被破译的密码子UUU。提问：由此类推，科学家还可以得出破译哪些密码子呢？教师精讲：对，不过当时GGG因为某些原因没有及时被破译，是经后来进一步研究才证实的。所以，科学实验受制于条件等原因，会与理论上预测的结果不同。但是这种简单化原理的应哟，使得遗传密码的破译取得了突破口。现在，我们能不能跟着科学家的思路，进一步设计一个实验呢？请同学们完成【任务二】的内容。此时大部分学生会按照三个碱基为一组密码子的形式，最后得出一条由两种氨基酸交替连接形成的多肽链。但是也可能有学生没有及时掌握密码的概念，比如将两个碱基作为一个密码子的情况。结果就会形成只由一种氨基酸构
7、成的多肽链。如果教师在观察学生活动过程中，发现学生有类似情况，可以给予提示，或者也可以尝试让学生试错。最后再由他们自己去发现错误，并纠正。教师展示科学家的实验及结果：以UCUCUCUCUCUC-为模板，翻译产物为亮氨酸和丝氨酸交替连接的聚合物。启发学生思考：1、这条模板翻译出的氨基酸序列能证明密码子是由3个碱基组成的吗？2、如果密码子是由2个碱基或者4个碱基组成，实验结果会相同吗？教师精讲：非常好。同学们很善于观察和思考。那么最后科学家不断地改进实验，最终终于破译了所有的64个遗传密码，整理成了我们现在看到的密码子表。(PPT展示密码子表)现在请同学们一下关于密码子的知识。1、遗传密码在哪？有
8、什么作用？2、一个密码子有多长（包含几个碱基）？3、你能给遗传密码下一个定义吗？教师精讲:非常好，请同学们接着思考：1、64种遗传密码都有对应的氨基酸吗？2、一个氨基酸只由一种密码子决定吗？这样有什么好处？你觉得遗传密码在生物界可以通用吗？教师小结，并展示遗传密码的特点：1、简并性2、通用性教师：通过对遗传密码的学习，现在让我们再回头来从分子水平分析镰刀型细胞贫血症病因吧（展示PPT：镰刀型细胞贫血症病因图解）教师引导学生小结：现在我们更加确信是DNA的变异导致了蛋白质的改变，并且最终导致了性状的改变。教师提问：那么这种变异能够遗传吗?如果可以，又是如何遗传的呢？（PPT展示遗传图解）提问：细
9、胞中的DNA在细胞分裂之前需要作什么样的准备？对（教师板书添加DNA复制的箭头），所以我们知道DNA上的遗传信息流向蛋白质，还会从亲代DNA传递给子代DNA，从亲代细胞传给子代细胞，并在亲子代个体间遗传下去。我们把DNA上的遗传信息的传递和表达的过程，称为中心法则。中心法则最早是由克里克提出并且命名的。从名字上就可以看出，它在我们分子遗传学中的重要地位。当然，随着科学的发展，中心法则的内容又有了新的地补充。请大家看到教材P69的相关内容。并对中心法则进行补充。教师请其中一位学生上黑板展示并小结:随着科学的进一步发展，中心法则的内容是否还会进一步完善呢？同学们可以课后查阅相关的资料做更深入的了解
10、。最后，请同学们借助中心法则来完善学案中的概念图。教师帮助学生纠正和完善构建概念图时的措辞。小结：由图我们可知，我们生物界表现出的不同的性状，最终是由什么决定的呢？是的！这就是我们通过这节课，也是通过前面这一章的内容的学习，最终要形成的生物学概念:遗传信息控制生物的性状，并代代相传。DNA是遗传和变异的分子基础。观看视频分析基因、蛋白质和生物性状三者之间的关系回答：1、基因通过控制蛋白质的合成来控制生物性状。2、基因是由遗传效应的DNA (RNA)片段。完成学案上的【任务一】并与同桌相互交流答案。师生互动，体会密码在通信中的作用。阅读科学史资料，体会科学探究中从提出假设到实验验证的过程，并思考
11、相应问题。学生交流思路。尝试画出只含有一种核糖核苷酸的RNA链，并讲解，该模板链所对应的多肽链只含有一种氨基酸。生回答：AAA,CCC,GGG。学生通过小组合作完成【任务二】，按要求摆出由两种碱基（如A和U）交替连接形成的长链，以此代表RNA链，并用和等不同形状的小纸片模拟出对应的氨基酸链。并由一个小组的学生上黑板演示，其他学生来对所展示的模型进行评价。学生回答：1、能证明密码子是由3个碱基组成的。2、如果密码子是由2个碱基或者4个碱基组成，实验结果将出现只由一种氨基酸形成的多肽链。学生回答提问:1、密码子位于mRNA上，其作用是决定氨基酸。2、一个密码子包含3个碱基。3、遗传密码就是位于mR
12、NA上的由三个相邻的核苷酸排列而成的三联体，决定一种氨基酸。学生讨论，回答:1、不是的。有三种终止密码子没有对应的氨基酸，是转录的终止信号。2、一个氨基酸可以由多个密码子决定。这样可以减少密码子的改变带来的对蛋白质的影响。因为现在有转基因技术，人的基因可以在细菌中表达，所以，密码子在生物界应该是通用的。学生观察DNA上碱基的突变情况，并写出基因突变后所转录出的密码子，以及对应的氨基酸。学生观察遗传图解，并进行分析：致病基因会通过减数分裂和受精作用从亲代遗传给子代。学生回答：进行DNA复制。学生自主学习，了解RNA病毒的逆转录以及RNA的自我复制过程，并且尝试完善中心法则。学生完成学案【任务三】
13、中的概念图学生回答：遗传信息！承上启下，帮助学生回顾第1课时的内容，同时为引入基因的概念教学做铺垫。突破基因的本质和功能帮助学生回顾基因的表达过程。体会密码在信息传递过程中的作用，并进行类比推理，得出DNA到蛋白质之间的本质是遗传信息传递的过程，而遗传密码就在RNA上。引导学生利用简单化原理来寻求解决问题的途径。用科学家的实验来验证简单化原理的应用。训练学生举一反三的能力。通过培养学生的合作探究精神以及逻辑思维能力，并有效突破遗传密码的概念。突破遗传密码的概念之后，再回到情境，引导从分子水平解释镰刀型细胞贫血症的发病原因。同时在学生头脑中再次强化DNA与蛋白质和性状之间的关系。引导学生得出遗传信息可以通过DNA的复制从亲代传给子代。引导学生总结出中心法则通过自主学习完善中心法则的内容。借助中心法则掌握遗传信息，遗传密码和遗传性状之间的关系。同时形成两大生物学概念: 遗传信息控制生物的性状，并代代相传。DNA是遗传和变异的分子基础。板书设计 3.4 遗传信息的表达RNA和蛋白质的合成（第2课时）基因有遗传效应的片段体现位于储存于遗传信息遗传性状遗传密码控 制