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教学设计方案
【教学重点、难点、疑点及解决办法】
1．教学重点：染色体、DNA和基因三者之间的关系和基因的本质。
2．教学难点：基因控制蛋白质合成的过程和原理。
3．教学疑点：
（1）蛋白质和性状的关系。
（2）DNA的两条链都能转录吗？
4．解决办法：
（1）强调是重要的基本概念，引起学生重视。
（2）加强三者之间关系的举例与解析。
（3）配合图示（课本第12页图6－7）说明染色体和基因间的关系。
（4）重视学生阅读、理解和记忆。
（5）对遗传效应的内容要举例解释清楚。
（1）运用蛋白质合成示意图形象说明转录、翻译的场所、模板、原料、工具等；
（2）对RNA和DNA的组成进行比较，RNA的种类及每种RNA的功能要举例讲清楚；
（3）注意t RNA的反密码子和所携带的氨基酸的密码子不要混淆；
（4）对3种碱基互补配对原则“要挑出来讲明用途”；
（5）用电报的信息转换类比说明转录、翻译的概念。
（1）蛋白质与性状——举例说明不同的蛋白质结构就是不同的性状。基因控制蛋白质的合成，就是控制性状。
（2）DNA的两条链都能转录吗？——不能。对还有疑问的学生用DNA结构挂图或书中的插图讲解说明两条链方向不同。（注：转录的只是其中一条链即35－55链，这在DNA的立体结构中已埋下伏笔）。
【课时安排】 2课时。
【教学过程】
第一课时
引言：DNA分子是怎样控制遗传性状的呢？现代遗传学的研究认为，基因是决定生物性状的基本单位。那么，基因与DNA有什么关系呢？
1．基因是有遗传效应的DNA片段
讲述：每个染色体含有一个DNA分子，每个DNA分子有很多基因，基因是什么？
（l）基因的概念：基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位，是有遗传效应的DNA片段。
此概念有三个要点：
①基因是有遗传效应的DNA片段
这就是说，基因是DNA的片段，但必须具有遗传效应（指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能）。有的DNA片段属间隔区段，没有控制性状的作用，这样的DNA片段就不是基因。
②基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位
举例：豌豆高茎基因控制高的性状，使豌豆长到大约2米高；豌豆矮茎基因控制矮的性状，使豌豆长到约30厘米。
紫茉莉红花的基因控制红花性状，开红花。
狗的直毛有直毛基因控制；人的黑发有黑发基因控制。
③基因是控制性状的遗传物质的结构单位
控制某种性状的基因有特定的DNA片段，蕴含特定的遗传信息，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上，从而获得某种性状的表达，故基因是结构单位。
例如：把牛的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的DNA上，大肠杆菌可以生产胰岛素。
（2）基因的位置：染色体是基因的载体，基因在染色体上呈直线排列（银幕显示第12页图6－7：果蝇某一条染色体上的几个基因）。
问：那么，构成DNA的基本单位是什么？
学生答出：脱氧核苷酸。
又问：有几种脱氧核苷酸？
学生回答：4种（它们分别是：略）
（3）基因的化学组成：每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。
讲述：基因的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息。例如：白花基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，这样特定的排列顺序就代表白花的遗传信息。上一代传给下一代的是遗传信息而不是白花的本身，在下一代就可以将白花遗传信息表达为白花。
（4）基因不同的实质：不同的基因，四种脱氧核苷酸的排列顺序不同，但是每个基因都有特定的排列顺序（可举例说明之入
学生看书12－13页《基因——有遗传效应的DNA片段》。
要求：
①对基因的概念在理解的基础上记忆，这是一个很重要的基本概念。
②理解基因一DNA—染色体之间的关系。
教师最后归纳：基因是DNA分子上具有一定遗传效应的DNA片段，在染色体上呈直线排列，是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位。
2．基因的表达
讲述：基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，还可以使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质的分子结构上来，从而使后代表现出与亲代相似的性状，遗传学上把这一过程叫做基因的表达。如：
从上述图示中可以看到，复制和表达遗传信息是基因的基本功能。那么，是如何表达的呢？
3．基因控制蛋白质的合成
讲述：生物的性状主要通过蛋白质来体现的。比如，鱼的肌肉由鱼的肌肉蛋白质来体现；牛的肌肉由牛的肌肉蛋白质来体现；鸡的肌肉由鸡的肌肉蛋白质来体现。我们能吃出鱼肉、牛肉、鸡肉味道的不同，就是因为它们的蛋白质结构不同，因而体现了各自不同的性状。
基因控制性状就是通过控制蛋白质合成来实现的。基因可比喻为导演，蛋白质可比喻为演员。基因主要存在于细胞核的染色体上（细胞核基因），而合成蛋白质是在细胞质里进行的。
那么，遗传信息怎样由细胞核到细胞质呢？这需要通过另一种核酸——RNA。
银幕显示DNA和RNA的区别，让学生比较不同之处。
RNA与DNA的区别有两点：
①嘧啶碱有一个不同。RNA是尿嘧啶，DNA则为胸腺嘧啶。
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。
（三）总结
遗传的主要物质是DNA，基因是有遗传效应的DNA片段，在染色体上呈直线排列，基因的不同就是脱氧核苷酸排列顺序不同，不同的基因含有不同的遗传信息。
基因控制性状就是通过控制蛋白质合成来实现的，DNA的遗传信息又是通过RNA来传递的。
（四）布置作业
1．细胞内与遗传有关的物质，从简单到复杂的结构层次是（ ）
A．基因→DNA→脱氧核苷酸→染色体
B．脱氧核苷酸→基因→DNA→色体
C．脱氧核苷酸→基因→染色体→DNA
D．基因→脱氧核苷酸→染色体→DNA
2．下列哪一组物质是RNA的组成成分（ ）
A．脱氧核糖 碱基和磷酸
B．脱氧核糖 核酸和磷酸
C．核糖 嘧啶和核酸
D．核糖 碱基和磷酸
3．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（ ）
A．2种 B．4种 C．5种 D．8种
答案：1．B 2．D 3．D
4．课本第17反复习题一，1；四。
（五）板书设计
（三）基因的表达
1．基因是有遗传效应的DNA片段
（l）基因的概念：三个要点
（2）基因的位置：在染色体上呈直线排列
（3）基因的化学组成
（4）基因不同的实质
2．基因的表达
3．基因控制蛋白质的合成
DNA和RNA的比较
T→U；脱氧核糖→核糖
第二课时
（一）明确目标
显示本堂课应达到的学习目标。
1．基因控制蛋白质的合成：转录和翻译（B：识记）。
2．基因控制性状的原理（B：识记）。
银幕显示：
①发报人发报图像 接报电文的图像
②遗传信息表达的类比如下：
电报信息表达：
— οο —οο 0130 0117 你好
（二）重点、难点学习与目标完成过程
复习提问：什么是基因？什么是基因的表达？
举例说明。
学生回答：略。
引言：我们知道，发电报要经信息转换，再由密码翻译成中文。基因控制蛋白质合成要经过“转录”和“翻译”两个重要步骤，如何“转录”和“翻译”，我们这节课来学习。
（2）蛋白质合成过程
讲述：
①转录
a．概念：指以DNA的一条链为模板，按照A——U、G——C、T——A、C——G碱基互补配对原则，合成信使RNA的过程。
b．场所：细胞核内。
c．信息传递方向：DNA→信使RNA。
d．转录的过程：
讲解：
②翻译
a．概念：是指以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
b．场所：mRNA经核孔进入细胞质中与核糖体结合。
C．信息传递方向：mRNA→一定结构的蛋白质。
d．翻译过程。
设问：蛋白质多样性的原因？
学生答出：组成蛋白质的氨基酸种类较多（20种），氨基酸数目巨大，氨基酸的排列顺序千变万化，肽链的空间结构也变化多端。
请同学们想想：氨基酸有20种，mRNA有四种核苷酸，四种碱基A、G、C和U是如何决定20种氨基酸的呢？
和同学一起讨论（用排列组合）：
如果1个碱基决定1个氨基酸就只能决定4种，即  不可以
如果2个碱基决定1个氨基酸就只能决定16种，即  不可以
如果3个碱基决定1个氨基酸就可决定64种，即  完全可以，还有多
实验验证：1961年英国的克里克和同事用实验证明一个氨基酸是由mRNA的3个碱基决定，即三联体密码子。
美国年轻的生物化学家尼伦伯格和同学用人工合成方式，首先阐明了遗传密码的第一个密码子——UUU，即决定苯丙氨酸的密码子。1967年科学家已将20种氨基酸的密码子全部破译。（此时出示教材第14页表6－120种氨基酸的密码子表，并解说）。
教师归纳：其64个密码子，其中3个终止密码，2个起始密码，一种密码子代表一种氨基酸，有的氨基酸只有一个密码子，如色氨酸UGG，有的氨基酸不止一个密码子。
问：我们在上学期这一章细胞里讲过了，把氨基酸合成蛋白质的场所在哪里？
学生答出：细胞质的核糖体。
讲述：核糖体里并没有现成的氨基酸，氨基酸存在于细胞质基质中，人体氨基酸的来源的主要途径是食物消化、吸收和运输。细胞质基质中的氨基酸要进入核糖体需要经过搬运工搬运——即另一种RNA，转运RNA。一种tRNA只能转运一种特定的氨基酸（此时出示三叶草型转运RNA模式图，对着图讲解）。
讲述：每种转运RNA只能识别并转运一种氨基酸。转运RNA的另一端有三个碱基即反密码子，能与mRNA的密码子配对。
例如（此时银幕出现课本第15页图6－10蛋白质合成示意图），指着图中第一个转运RNA的位置讲，信使RNA上的三个碱基GUU就是一个密码子，tRNA一端的三个碱基CAA是反密码子，只能是反密码子专一地和密码子按碱基互补原则（A—U、G—C．T—A、C—G）配对。当转运RNA运载着1个氨基酸进入到核糖体后，就以mRNA为模板，按照碱基互补配对原则，把转运来的氨基酸放在相应的位置上。转运完毕后，转运RNA离开核糖体，又去转运下一个氨基酸。
总之，核糖体中的mRNA有许多“密码子”，每个“密码子”与转运特定氨基酸的转运RNA的“反密码子”，能够碱基配对的，才能对号入座。也即是说一种转运RNA在哪个位置上对号入座是靠转运RNA的“反密码子”去识别，而位置则是mRNA按遗传信息预先定了的。
当核糖体接受四个氨基酸以后，第二个氨基酸就会被移至第一个氨基酸的位置上，并通过肽键与第一个氨基酸连接起来，与此同时，核糖体在RNA上也移动三个碱基的位置，此过程往返地进行，肽链就不断地延伸，直到出现终止密码子为止。
从mRNA上脱离合成的多肽链经盘曲折叠成为有一定功能的蛋白质。
4．基因对性状的控制
讲述：生物的一切遗传性状都是受基因控制的。因为基因中的脱氧核苷酸的排列顺序决定了信使RNA中核糖核苷酸的排列顺序，信使RNA中碱基排列顺序又决定了氨基酸的排列顺序，氨基酸的排列顺序最终决定了蛋白质的结构和功能的特异性，从而使生物体表现出各种遗传性状。
（1）通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状
举例：酪氨酸酶缺乏是由于基因不正常等。
（2）通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状
举例：控制血红蛋白结构的基因不正常，就会合成结构异常的血红蛋白而患病等。
（三）总结
基因控制蛋白质的合成包括转录和翻译两个过程，转录是以DNA的一条链为模板，合成mRNA。这样，基因中的遗传信息就传递到mRNA上。
翻译是以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。它包括①mRNA从核孔进入到细胞质中，与核糖体结合起来；②转运氨基酸；③安放氨基酸；④合成多肽链、并盘曲折叠成有一定功能的蛋白质等四个主要步骤。
（四）布置作业
课本第17页复习题一、2；二；三。
（五）板书设计
（2）蛋白质的合成过程
①转录：以DNA一条链为模板，合成mRNA的过程
②翻译，以mRNA为模板，合成具有一定或基酸顺序的蛋白质的过程
4．基因对性状的控制
（1）通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状，
（2）通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状。
基因控制蛋白质合成：银幕显示一览表
典型例题
例1 某核酸片段中，C为30％，G为30％，A为25％，T为15％，则此片段为（ ）
A．双链DNA B．单链DNA
C．双链RNA D．单链RNA
解析：DNA所特有的碱基是T，RNA所特有的碱基是U，此片段中有T说明是DNA，如果是双链DNA则存在碱基互补配对原则，即存在A=T，C=G的关系，而此片段中A≠T，说明为DNA单链。
答案：B
例2 某基因含有碱基6000对，则由该基因转录成的mRNA上碱基数，以及它所控制合成的蛋白质中氨基酸数最多分别为（ ）
A．3000，1000 B．6000，2000
C．3000，3000 D．6000，1000
解析：基因是双链，RN A是单链，RNA上三个碱基决定一个氨基酸。则基因中碱基数、rnRNA上碱基数和蛋白质中氨基酸个数比例为6：3：l，此基因中有碱基6000对即12000个，则其转录的mRNA中的碱基数为6000个，所控制合成的蛋白质中氨基酸个数为2000个。
答案：B
例3 白化症病人出现白化症状的根本原因（ ）
A．病人体内缺乏黑色素
B．病人体内无酪氨酸
C．控制合成酪氨酸酶的基因不正常
D．常期见不到阳光所致
解析：白化症病人出现白化症状是因为缺乏酪氨酸酶。不能使酪氨酸转化成黑色素，而缺乏这种酶的根本原因是控制此酶合成的基因不正常造成的。即生物的一切性状都是受基因控制的。
答案：C
例4 中国青年科学家陈炬成功地把人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的DNA分子上，使烟草具备了抗病毒的能力，试分析：
（1）人的基因所以能接到植物体内去，物质基础是______________。
（2）烟草具备抗病毒能力，表明烟草体内产生了__________，这个事实说明：人和植物共用一套_____________，蛋白质合成方式___________。
解析：人和植物的DNA都是由脱氧核苷酸组成，都是规则的双螺旋结构，这是转基因技术的物质基础，同时所有生物都共用一套密码子，因此将人的基因移植到植物体内后可以在植物体内合成相应的蛋白质。
答案：（1）DNA结构基本相同（2）干扰素 密码子 基本相同
习题精选
一、选择题
1．某信使RNA中有碱基40个，其中C+U为15个，那么转录此RNA的DNA中G+ A为（ ）
A．15 B．25 C．30 D．40
2．某DNA分子片段中碱基为2400对，则由此片段所控制合成的多肽链中，最多有氨基酸（ ）种
A．800 B．400 C．200 D．20
3．已知tRNA一端的三个碱基是CUA，则此tRNA运载的氨基酸是（ ）
A．亮氨酸 B．天冬氨酸 C．丙氨酸 D．缬氨酸
4．在胰蛋白质酶的合成过程中，决定它性质的根本因素是（ ）
A．mRNA B．tRNA C．DNA D．核糖体
5．在人体中，由A、T、C三种碱基参与构成的核苷酸共有（ ）
A．2种 B．4种 C．5种 D．6种
6．DNA分子的基本功能是遗传信息的（ ）
A．贮存和表达 B．传递和表达
C．贮存和传递 D．转录和翻译
7．某种蛋白质中含200个氨基酸，在控制此蛋白质合成的DNA中，最少应有（ ）个脱氧核苷酸
A．1200 B．600 C．400 D．200
8．DNA复制，转录和翻译后所形成的产物分别是（ ）
A．DNA，RNA，蛋白质 B．DNA，RNA和氨基酸
C．RNA，DNA和核糖 D．RNA，DNA和蛋白质
二、简答题
1．DNA分子复制，转录和翻译的原料分别为_________，__________和_________。
2．经测定，甲，乙，丙三种生物的核酸中，碱基之比如下表所示，请回答：
|
碱基生物 |
甲 |
乙 |
丙 |
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A |
60 |
30 |
40 |
|
G |
40 |
19 |
23 |
|
C |
40 |
30 |
44 |
|
T |
60 |
19 |
— |
|
U |
— |
— |
28 |
（1）甲为_______________________________________。
（2）乙为_______________________________________。
（3）丙为_______________________________________。
3．1978年，美国科学家利用工程技术，将人类胰岛素基因拼接到大肠杆菌的DNA分子中，然后通过大肠杆菌的繁殖，生产出了人类胰岛素，请回答：
（1）上述人类胰岛素的合成是在__________________处进行的，其决定氨基酸排列顺序的mRNA的模板是由基因转录而成的。
（2）合成的该胰岛素含51个氨基酸，由2条多肽链组成，那么决定它合成的基因中至少应含有碱基_____个，若核苷酸的平均分子量为300，则与胰岛素分子反应的mRNA的分子量应为________；若氨基酸的平均分子量为90，该胰岛素的分子量约为_________.
（3）不同种生物之间的基因移植成功，说明了生物共用的是一套______。
4．在A、B、C、D四支试管内都加入一定量的水和ATP，都加入若干种酶，另外：
A．加入DNA、脱氧核苷酸
B．加入RNA、脱氧核苷酸
C．加入DNA、核糖核苷酸
D．加入RNA、核糖核苷酸
请根据实验结果回答：
（1）据分析，A，B管内产物相同，但A管内是__________过程；B管内是________过程。
（2）据分析，C，D管内产物相同，但C管内是_________过程；D管内是_________过程。
（3）加入C管内DNA有60对碱基，那么，C管内产物中最多含有_________个碱基，相当于遗传密码_________个。
（4）B与A相比，必须有_______酶。
参考答案
一、选择题
1．D 2．D 3．B 4．C 5．C 6．B 7．A 8．A
二、简答题
1．脱氧核苷酸 核糖核苷酸 氨基酸
2．（1）双链DNA （2）单链DNA （3）RNA
3．（1）大肠杆菌核糖体 人类胰岛素 （2）306 45900 3708 （3）遗传密码子
4．（1）DNA复制 逆转录 （2）转录 RNA复制 （3）60 20 （4）逆转录
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