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(zhǔn)備] 教師:1.制作PowerPoint演示文稿和翻譯過程的Flash動(dòng)畫。 2.檢查學(xué)生翻譯剪貼畫材料準(zhǔn)備的情況。 學(xué)生:以八個(gè)人為學(xué)習(xí)小組,用各色彩紙按教材圖4-6剪出一個(gè)核糖體、幾種氨基酸和5個(gè)三葉形的tRNA,并準(zhǔn)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(rèn)識(shí)到mRNA合成之后,通過核孔到達(dá)細(xì)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(bǔ)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(shí)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(dòng)] (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(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸只能決定4種,41=4,不行。 兩個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸只能決定14種,42=16,不行。 三個(gè)堿基決定一個(gè)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(shí)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(shí)驗(yàn)證明一個(gè)氨基酸是由信使RNA的三個(gè)堿基決定即三聯(lián)體密碼子。也就是說mRNA上3個(gè)相鄰的堿基決定1個(gè)氨基酸,每3個(gè)這樣的堿基又稱作1個(gè)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(shí)說明地球上的所有生物都有著或遠(yuǎn)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(rèn)識(shí)到:如果密碼子中的一個(gè)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(jìn)生物的發(fā)展進(jìn)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(gè)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(gè)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(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后,就與蛋白質(zhì)的“裝配機(jī)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(xì)胞質(zhì)的氨基酸是怎樣運(yùn)送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的呢?也是說這個(gè)“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(xì)胞質(zhì)中的氨基酸要進(jìn)入核糖體是靠搬運(yùn)工tRNA——搬運(yùn)來完成的,一種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種特定的氨基酸。轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的另一端有三個(gè)堿基,能與信使RNA堿基相配對。例如:信使RNA上的三個(gè)堿基AUG就是一個(gè)三聯(lián)體密碼子,轉(zhuǎn)運(yùn)RNA中轉(zhuǎn)運(yùn)甲硫氨酸的轉(zhuǎn)運(yùn)RNA一端的三個(gè)堿基是UAC,只有它才能按堿基互補(bǔ)配對原則配對。因此,信使RNA中的AUG,叫做一個(gè)“密碼子”,轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的UAC叫做“反密碼子”,轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的RNA一端的三個(gè)堿基是CGA就不能去和信使RNA中的AUG配對??傊?,核糖體中的信使RNA有許多“密碼子”,每個(gè)“密碼子”與轉(zhuǎn)運(yùn)特定氨基酸的RNA能夠堿基配對,才能對號(hào)入座。也就是說一種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA在哪個(gè)位置上對號(hào)入座是靠轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的反密碼子去識(shí)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(dòng)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(zhǔn)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(zhǔn)備的材料按教材圖4-6動(dòng)手操作蛋白質(zhì)的合成過程。學(xué)生主動(dòng)完成對翻譯過程的學(xué)習(xí)。 各個(gè)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(jì)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(diǎn):一個(gè)核糖體與mRNA的結(jié)合部位形成2個(gè)tRNA的結(jié)合位點(diǎn)。一種tRNA攜帶相應(yīng)的氨基酸進(jìn)入相應(yīng)的位點(diǎn)。 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(xì)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(cuò),同學(xué)們的操作用了不少時(shí)間,實(shí)際上,在細(xì)胞質(zhì)中,翻譯是一個(gè)快速的過程。在37 ℃時(shí),細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)合肽鏈的速度約為每秒連接15個(gè)氨基酸。通常,一個(gè)mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個(gè)核糖體,同時(shí)進(jìn)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(yùn)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(xì)胞生命活動(dòng)的各項(xiàng)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(shí)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?yàn)樗⒉幻枋鲆恢豢铸?,而是像開了一張?zhí)幏剑从?jì)算機(jī)的軟件),必須在另一頭母恐龍?bào)w(即計(jì)算機(jī)的硬件)內(nèi)去實(shí)行,也就是為了獲得子恐龍,仍然需要母恐龍。 [評價(jià)反饋] 用PowerPoint演示下列題目,學(xué)生搶答,統(tǒng)計(jì)正誤,進(jìn)行評價(jià)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(gè)DNA分子含有堿基60個(gè),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(gè) B.9個(gè) C.30個(gè) D.29個(gè) 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(gè),即有9個(gè)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(gè)堿基稱作一個(gè)密碼子,因此選D。 答案:D 4.若某肽鏈的第一個(gè)氨基酸的密碼子為AUG,那么控制這個(gè)氨基酸的DNA模板鏈上相應(yīng)的三個(gè)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(bǔ)配對的原則可知控制這個(gè)氨基酸的DNA模板鏈上的三個(gè)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(gè),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(gè) A.3 000個(gè)和3 000個(gè) B.1 000個(gè)和2 000個(gè) C.3 000個(gè)和6 000個(gè) D.2 000個(gè)和4 000個(gè) 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(jì)算可得C是正確的。 答案:C 6.一個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的3個(gè)堿基為CGA,此RNA運(yùn)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(bǔ)配對的原則和密碼子表可知此RNA運(yùn)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(xiàng) 目 轉(zhuǎn) 錄 翻 譯 定 義 在細(xì)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(xì)胞核 細(xì)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(shí) 質(zhì) 是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄 是遺傳信息的表達(dá) [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(dá)過程的實(shí)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(gè)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(xì)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(xì) 胞B.肝細(xì)胞 C.成熟的紅細(xì)胞 D.脂肪細(xì)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(gè)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(gè)堿基的RNA在攜帶物質(zhì)運(yùn)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(xì)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(yùn)輸氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)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(yùn)RNA進(jìn)行堿基互補(bǔ)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(bǔ)關(guān)系。 (3)基因控制蛋白質(zhì)合成發(fā)生在正常細(xì)胞的細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)中,轉(zhuǎn)錄為翻譯提供了信息上的準(zhǔn)備。本題所給的四類細(xì)胞中,唯成熟的紅細(xì)胞無細(xì)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(xì)胞質(zhì)(或核糖體) (3)tRNA(或轉(zhuǎn)運(yùn)RNA) 核糖體 TGATTCGAA (4)C ●板書設(shè)計(jì) (二)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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