人教版 (新课标)必修2《遗传与进化》第1节 基因指导蛋白质的合成第1课时教学设计及反思

第4章  基因的表达

●章节规划

本章安排在学生学习了“基因在哪里”和“基因是什么”之后，接下来研究“基因是如何起作用的”，即基因的表达，显得顺理成章。同第3章一样，本章要探讨的也是遗传最基本的问题，内容抽象、难懂，教师要灵活运用教学方法，仔细设计教学过程，以保证新课标的落实。

本章的核心内容是从分子水平上阐明遗传物质在生物体内是如何起作用的，即遗传信息转录和翻译的过程。教师在进行本章教学时，需要特别注意两个问题。一是在进行遗传信息转录和翻译过程的教学时，要注意这一过程中每一步骤及其所涉及的知识的内在联系。建议用一条主线将各方面内容贯穿起来，并充分培养学生阅读图文的能力。二是在本章中，教师要利用好“思考与讨论”，充分调动学生的学习的主动性，切实可行地培养学生的能力，增强学生对教学内容理解的深度。

本章包括三节：第1节《基因指导蛋白质的合成》，第2节《基因对性状的控制》，第3节《遗传密码的破译（选学）》。

第1节《基因指导蛋白质的合成》，课程标准中与此相对应的要求是：“概述遗传信息的转录和翻译”。通过本节的学习，学生需要理解遗传信息的转录和翻译。针对转录和翻译的过程，新旧教材的思路基本一致，但教师必须注意体现新教材的“新”，主要体现在以下几方面：

第一，创设问题，以问题为主线，贯穿转录和翻译的过程。在遗传信息的转录部分，以“为什么RNA适合作DNA的信使呢？”和“DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？”两个问题串连起来；在遗传信息的翻译部分，以“碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？”和“游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到合成蛋白质的‘生产线’上的呢？”两个问题串连起来。以这四个独立成段的问句统领全文，有利于启发学生的思维，同时能突出转录和翻译的主干过程，保证主线清晰。

第二，三种RNA和遗传密码的介绍相对整合。教材首先总体介绍了RNA的化学组成及其特点，细胞中三种主要的RNA及其功能，然后再在转录和翻译的过程中详细展开。对于遗传密码的介绍，教材从遗传密码破译的第一步，即从理论上推测多少个碱基编码一个氨基酸入手，启发学生思考碱基与氨基酸对应关系的问题，并指出这只是破译过程的起始，为第3节做好铺垫。

第三，注意从细胞水平与分子水平两个层面引导学生认识转录和翻译的过程。在本节开头，教材首先从细胞水平引导学生思考位于细胞核中的DNA是如何指导细胞质中蛋白质合成的，然后再将学生引导到分子水平的学习。在从分子水平认识蛋白质的合成后，教材又回到细胞水平，在结尾处写道：“肽链合成后……盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，开始承担细胞生命活动的各项职责。”

第四，转录和翻译过程的内容，抽象难懂，教师可采用动画结合教材的图文，力求能直观形象地体现每个步骤，变抽象为形象，便于学生的理解。

第2节《基因对性状的控制》包括“中心法则的提出及其发展”和“基因、蛋白质与性状的关系”两部分内容。虽然课程标准没有对中心法则提出具体的学习要求，但考虑到中心法则是生物学的核心规律，教材仍然选择了部分内容。“基因、蛋白质与性状的关系”对应课程标准的要求“举例说明基因与性状的关系”。在学习的过程中，教师要注意引导学生对基因——蛋白质——性状三者关系的整体思维。

第3节《遗传密码的破译》是选学内容，也是原教材没有的。教师要领会课程设计的精神，明确选择这部分内容的意图，第一，遗传密码的破译这一事件本身在生物学史上占有重要的地位。第二，这一事件具有很高的科学教育价值。第三，符合课程标准的基本精神。课程标准要求“总结人类对遗传物质的探索过程”，遗传密码的破译属于对遗传物质的探索。通过对本节内容的学习，培养学生的科学探索精神。

通过分析，教师要明确本章在《遗传与进化》模块地位的重要性，灵活利用教学方法，合理设计教学方案，使学生能更好地理解本章的知识。本章的知识结构如下：

通过本章的学习，学生能概述遗传信息转录的场所、模板和过程，揭示遗传信息的翻译过程是信使RNA、核糖体和转运RNA三者协同作用的结果，概述中心法则。培养学生主动搜集有关现代遗传学发展的资料，积极参与有关探索遗传奥秘的调查、观察、模拟或探究实验活动，提高学习兴趣和增强学习主动性。关注现代遗传学的迅速发展，注重科学史实，开阔学生的眼界，对学生进行热爱科学、探求真理的教育。认同遗传学研究的新成就对解决人类面临的问题具有重大的科学价值和应用价值，积极思考遗传学与其他自然科学和人文科学的联系，为普及遗传学的知识作出贡献。

本章的教学可以安排为4个课时。第1节《基因指导蛋白质的合成》用2课时，第2节《基因对性状的控制》用1课时，第3节《遗传密码的破译（选学）》用1课时。

第1节  基因指导蛋白质的合成

●从容说课

本节内容是本章的开篇，是本章学习的基础，也是教学的难点所在，可用2课时。教师的教学设计要把握好问题的所在点，遗传信息的传递和表达是遗传物质作用原理的核心内容，教学时要先引导学生明确该原理揭示的问题，找出这个原理包容的基本要点，认真处理好教材所呈现的几个方面的问题。

1.作好本章的引子。

学生学习第3章《基因的本质》后，已经对基因产生了浓厚的兴趣，想进一步探知有关基因的各种问题，此时教师如果能够设计一个精彩的、充满悬念的引子，则能为本章的学习奠定基础。

教师可以利用第1节开头的“问题探讨”引出恐龙能否复活的话题，让学生提出反方观点，形成思维上矛盾冲突；或者采用一组美丽多彩的生物图片，把学生引进绚丽多彩的生物世界，而蛋白质是生命的体现者，自然引出蛋白质的合成。提出问题“细胞核中的基因是如何通过指导细胞质中的蛋白质合成来控制生物的性状的呢？”进一步制造悬念。最后，教师指出通过本节的学习，就可以解答大家的疑问，从而顺利切入主题。

2.准确把握主干知识与侧枝内容的教学要求。

本节主干知识是遗传信息的转录和翻译的过程，侧枝内容是DNA与RNA结构的比较、核糖与脱氧核糖的比较、三种不同种类的RNA以及遗传密码的组成。教师要注意培养学生的归纳、比较和总结的能力，在教学中，处理好主干知识与侧枝内容的关系，合理分配教学时间，明确不同内容的教学要求。

3.利用剪纸教具和多媒体课件的有机结合。

转录和翻译的过程比较抽象，学生接受起来比较困难，如果单纯利用课件，师生互动就不如人意。在课前教师指导学生按教材图4－4用可以扭动的软纸皮剪出一个DNA模型和带有不同碱基核糖核苷酸若干；按教材图4－6用彩纸剪出核糖体、三叶形的RNA和各种氨基酸（用圆+字母表示），上课时学生主动参与和教师的演示有机结合，增强了学习兴趣。变静为动，化抽象为直观，学生容易理解，效果好。同时也能真正体现新课标的学生的主体作用。

4.利用教材插图，提高知识的概括化水平。

新教材的亮点之一：插图丰富多彩，色彩逼真。有的可用于导入新课；有的可用于开阔学生的视野，提高学生的学习兴趣；有的可用于直观教学，加深对知识的理解。让学生根据教材第66页“图4－6  蛋白质合成示意图”，写出不同颜色的球所代表的氨基酸的名称，这就要求学生对知识的理解，全面而深刻。利用教材插图，促使学生真正理解翻译的全过程，提高知识的概括化水平。知识的概括化水平的高低，决定着知识的迁移程度。

5.利用表格，将知识系统化。

转录和翻译这部分内容是一个难点，学生往往停留在对知识的零碎记忆和不完整的理解水平上。让学生根据板书板画，采取“看图说话”的形式，对表格内的内容进行归纳，促使学生学会用归类和对比的学习方法，使知识系统化、条理化。

6.注重科学史实，增强学生的探究意识和学生的科学素养的培养。

●三维目标

1.知识与技能

（1）说明基因与遗传信息的关系。

（2）概述遗传信息的转录和翻译的过程。

2.过程与方法

（1）通过指导学生设计并制作转录和翻译过程的剪纸的模型，培养学生的创新意识和实践能力。

（2）通过DNA和RNA的对照掌握类比方法。

（3）通过RNA的碱基决定氨基酸的学习，掌握先逻辑推理再经实验验证的方法。

（4）通过遗传信息的传递与表达的学习，建立信息意识，学会从信息角度认识事物的方法。

（5）利用课本插图和课件，培养和发展学生的读图能力；提高分析、类比归纳的学习方法。

3.情感态度与价值观

（1）体验基因表达过程的和谐美，基因表达原理的逻辑美、简约美。

（2）认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未终结。

（3）通过介绍科学史实，开阔学生的眼界，对学生进行热爱科学、探求真理的教育。

（4）感悟科学破解遗传密码的过程。

●教学重点

遗传信息转录和翻译的过程。

●教学难点

遗传信息的翻译过程。

●教具准备

1.把课本的相关图片和各种对比表用PowerPoint平台制作成演示文稿。

2.转录和翻译过程的动画。

3.用软纸皮剪出一个DNA模型和带有不同碱基的核糖核苷酸若干。

4.翻译过程示意剪贴画。

●课时安排

2课时

第1课时

●教学过程

［课前准备］

教师：1.利用第3章的“自我检测”分析学生对“基因是什么”的理解情况。

2.制作PowerPoint演示文稿和转录过程的Flash动画。

学生：以八个人为学习小组，用软纸皮按教材图4－4剪出一个DNA模型和带有不同碱基的核糖核苷酸24个。

［情境创设］

教师：采用一组美丽多彩的生物图片，把学生引进绚丽多彩的生物世界，提出生命为什么如此多姿多彩？教师引导学生回答。

学生：蛋白质是生命的体现者，而蛋白质结构是多种多样的。自然引出蛋白质的合成。

教师：谁控制蛋白质的合成？

学生：基因。

教师：是不是有基因就能合成蛋白质呢？真的能复制恐龙吗？基因怎样指导蛋白质的合成呢？（展示细胞的亚显微结构）

学生：从上一章的学习，我们知道，基因是有遗传效应的DNA片段；DNA主要存在于细胞核中，而蛋白质的合成是在细胞质中进行的。那么，DNA携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中去的呢？当遗传信息到达细胞质后，细胞又是怎样解读的呢？

教师：同学们的思考很好，下面我们一起来讨论。

［师生互动］

（一）遗传信息的转录

1.RNA的类型

教师：科学家发现，能够作为传达DNA信息的信使是RNA。即DNA→RNA→蛋白质。为什么RNA适于作DNA的信使呢？DNA和RNA的区别是什么？RNA有几种？（展示教材图4－1、图4－2和图4－3）

让学生阅读教材P62～63的内容和观察以上图片。

教师引导学生回答以上问题。

学生1：RNA是另一类核酸，它的分子结构与DNA很相似，适于作DNA的信使的原因是：

①它也是由基本单位——核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基〔C、G、A、U（尿嘧啶）〕共同组成核苷酸，它也能储存遗传信息。

②在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，但由于RNA中没有T，DNA中没有U，所以当RNA与DNA有关系时，U与A配对。

③RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。

学生2：RNA与DNA的区别有两点：

①嘧啶碱有一个不同：RNA是尿嘧啶（U），DNA则为胸腺嘧啶（T）。

②五碳糖不同：RNA是核糖，DNA是脱氧核糖，这样一来组成RNA的基本单位就是核糖核苷酸，DNA则为脱氧核苷酸。

学生3：RNA的种类：

①信使RNA——mRNA。顾名思义，这种RNA起的是信使——传递信息的作用（第一位同学讲的那种）。

②转运RNA——tRNA。这种RNA担负的是运输的任务。其三叶草型结构的一端可以连接特定的氨基酸。

③核糖体RNA——rRNA。

教师：同学们回答得很精彩。（掌声）DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？（继续探讨）

教师：指导学生阅读教材P63的第四自然段和图4－4，然后完成下列填空。如下：（PowerPoint演示）

以上画线部分由学生回答，教师更正。

（8）转录的过程：教师播放转录过程的动画，学生观看，然后学生分组利用预先剪好DNA模型和带有不同碱基的核糖核苷酸按图4－4的步骤模拟转录的过程——合成mRNA。

学生操作，教师巡视指导，各组展示结果。如下：

［教师精讲］

通过以上的分析和同学们的操作，同学们应该深刻地认识到转录的过程就是：首先是RNA聚合酶结合在DNA的模板区上，该部位的双螺旋解开成为单链。接着以一条DNA为模板，按碱基互补配对原则，利用细胞核内游离的核糖核苷酸，在RNA聚合酶的作用下合成一条RNA链。最后合成的RNA链逐渐被甩开，解旋的两条DNA链很快又结合在一起，恢复为原来的双螺旋结构，DNA上的遗传信息就被传到了mRNA上，mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程——翻译。在转录的过程中，DNA只有一条链为模板，这已经被科学家的实验证明。Marmur和Duty利用DNA—RNA杂合技术、采用侵染枯草杆菌的噬菌体SP8为材料进行实验。噬菌体SP8的DNA分子由两条碱基组成很不平均的链构成，其中一条链富含嘌呤，另一条互补链则富含嘧啶。因为嘌呤比嘧啶重，因此富含嘌呤的“重”链与富含嘧啶的“轻”链在加热变性后可用密度梯度离心分开。实验者在SP8侵染后，从枯草杆菌中分离出RNA，分别与DNA的重链和轻链混合并缓慢冷却。他们发现SP8侵染后形成的RNA只跟重链形成DNA—RNA的杂合分子。显然，RNA是杆菌DNA中的一条链转录产生的。

通过本节的学习，我们也认识到遗传信息传递的稳定性和准确性。

［评价反馈］

用PowerPoint演示下列题目，学生抢答，统计正误，进行评价反馈。

1.构成人体的核酸有两种，构成核酸的基本单位——核苷酸有多少种？碱基有多少种？

A.2种  4种   B.4种  4种   C.5种  5种   D.8种  5种

解析：因为脱氧核苷酸有4种，核糖核苷酸也有4种，所以核苷酸共有8种；碱基有A、T、C、G、U5种，因此选D。

答案：D

2.细胞内与遗传有关的物质，从复杂到简单的结构层次是

A.DNA→染色体→脱氧核苷酸→基因  

B.染色体→脱氧核苷酸→DNA→基因

C.DNA→染色体→基因→脱氧核苷酸  

D.染色体→DNA→基因→脱氧核苷酸

解析：本题是检查学生对这一组概念的理解，基因是具有遗传效应的DNA片段，由一定的脱氧核苷酸序列组成，染色体是DNA的主要载体，因此选D。

答案：D

3.下列哪一组物质是RNA的组成成分

A.脱氧核糖核酸和磷酸      

B.脱氧核糖、碱基和磷酸

C.核糖、碱基和磷酸      

D.核糖、嘧啶和核酸

解析：RNA的组成单位是核糖核苷酸，核糖核苷酸由一分子的核糖、一分子的碱基和一分子的磷酸组成，因此选C。

答案：C

4.DNA分子的解旋发生在___________过程中

A.复制    B.转录    C.翻译    D.复制和转录

解析：考查学生对DNA的复制和转录过程的认识，不管复制和转录都必须先解旋，因此选D。

答案：D

5.果蝇的遗传物质由___________种核苷酸组成

A.2     B.4     C.5     D.8

解析：真核生物的遗传物质都是DNA，DNA有四种核苷酸，因此选B。

答案：B

6.一个DNA分子可以转录出多少种多少个mRNA

A.一种一个   B.一种多个   C.多种多个   D.无数种无数个

解析：一个DNA分子上有多种基因，因而可以转录出多种多个mRNA，因此选C。

答案：C

7.烟草、烟草花叶病毒、T2噬菌体中含有的物质，下列叙述正确的是

A.核酸的种类依次是2、1、2    

B.核苷酸的种类依次是8、5、4

C.五碳糖的种类依次是2、2、1    

D.含N碱基的种类依次是5、4、4

解析：本题从多方面检查学生对生物中核酸的认识，以上三种生物含有的物质正确的是：核酸的种类依次是2、1、1，核苷酸的种类依次是8、4、4，含N碱基的种类依次是5、4、4，五碳糖的种类依次是2、1、1，因此选D。

答案：D

［课堂小结］

为了让同学们能更好理解本节的内容，利用下表来概括DNA的复制和转录的内容，如下：

［布置作业］

1.复习转录的过程和预习翻译的过程。

2.完成课本P77的识图作答题。

［课后拓展］

列表对比DNA和RNA的不同点，如下表：

●板书设计

第4章  基因的表达

第1节  基因指导蛋白质的合成

（一）遗传信息的转录

1.RNA的类型

（1）信使RNA——mRNA。

（2）转运RNA——tRNA。

（3）核糖体RNA——rRNA。

2.转录

（1）转录的定义：在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。

（2）转录的场所：细胞核。

（3）转录的模板：DNA分子的一条链。

（4）转录的原料：四种核糖核苷酸。

（5）转录的条件：ATP（能量）、酶。

（6）转录时的碱基配对：

（7）转录的产物：mRNA。

（8）转录的过程

●习题详解

一、问题探讨（课本P62）

提示：本探讨意在引导学生思考DNA在生物体内有哪些作用，又是如何发挥作用的。一种生物的整套DNA分子中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及其调控过程才能实现，因此，在可预见的将来，利用DNA分子来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。

二、想像空间（课本P62）

DNA相当于总司令。在战争中，如果总司令总是深入前沿阵地直接指挥，就会影响他指挥全局。DNA被核膜限制在细胞核内，使转录和翻译过程分隔在细胞的不同区域进行，有利于这两项重要生命活动的高效、准确。

三、本节聚集（课本P62）

1.细胞核和细胞质中的核糖体。

2.科学家把信使RNA链上决定一个氨基酸的相邻的三个碱基叫做一个“密码子”，也称三联体密码。1967年，科学家们破译了全部遗传密码子，并编制出了密码子表。

3.基因指导蛋白质的合成包括转录和翻译两个阶段。

四、思考与讨论一（课本P64）

1.转录和DNA复制都是以DNA为模板并严格按碱基互补配对原则进行的，碱基互补配对原则能够保证遗传信息准确无误地传递下去，从而保证了遗传的稳定性。

2.转录成的RNA碱基序列与模板DNA单链的碱基序列互补配对，与DNA的另一条链的碱基序列相同（但DNA单链上的T换成U）。