基因的表达
发布时间：2010-09-17
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基因的表达
三河口中学生物 南杨
一、 教学目的
1．了解染色体、 DNA和基因三者之间的关系以及基因的本质。
2．了解基因控制蛋白质合成的过程和原理。
3．了解基因控制性状的原理。
4．培养学生的逻辑思维能力，使学生掌握一定的科学研究方法。
5．理解结构与功能相适应的生物学原理。
6．通过指导学生设计并制作蛋白质合成过程的活动模具，培养学生的创新意识和实践能力。
二、 教学内容
1. 教学重点
（1）、染色体、DNA和基因三者之间的关系和基因的本质。
弄清染色体、DNA和基因三者之间的关系既是对以前学习过的染色体知识、DNA分子结构知识、DNA是主要遗传物质等知识的总结，也是今后学习遗传的基本规律的知识基础。在遗传学的学习中起到承上启下的作用。要彻底弄清这三者之间的关系，理解基因的本质是必需的前提。因此，只要搞清楚了基因的本质，这三者的关系就迎刃而解了。
（2）、基因控制蛋白质合成的过程和原理。
只有理解了基因控制蛋白质合成的过程与原理，才能从根本上理解基因如何来控制生物的性状，这对于今后学习遗传的基本规律至关重要。
2. 教学难点
基因控制蛋白质的合成的过程与原理既是本课题的重点也是本课题的难点，是因为基因控制蛋白质合成的过程是在微观世界中进行的复杂的、快速变化的动态过程。因此要突破这一难点，事先应把有关的知识概念介绍清楚，做好铺垫，逐步深入。采取边介绍边总结，并且辅助动态课件的演示，使这一复杂、抽象的过程形象地呈现在学生面前，使之清楚明了地理解这一过程。
3. 分析
本节课采用课下群体调查与课上探究——发现相结合的教学模式。本课题的第一课时主要采用群体调查的模式，通过对资料的收集和整理，能使学生主动地去探究基因的奥秘，激发学生的学习兴趣。有了兴趣和一定的基础，对于新知识的接纳就顺理成章了。第二课时主要是学习基因控制蛋白质合成的过程，对于这一过程，主要是充分发挥现代化教学的优势，利用动态课件，清楚形象地展示这一过程。通过师生共同探索，分析总结出密码子、转录、翻译等概念和原理。在整个教学过程中始终贯穿探究——发现的教学模式。主要包括以下几个环节：复习回顾，临境入兴，导入新课，探求新知，知识归纳总结，知识拓展延伸。
本课题的教学内容是分子水平的知识，很抽象，学生接受起来有困难，因此一定要注意直观性，注意联系前面的知识，注意为主要内容做好铺垫。在教学中还要注意对旧知识的复习和归纳。
三、 教学策略
关于基因：
（1）强调基因的概念是重要的基本概念，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13页图6－8）说明染色体和基因间的关系。
（4）学生已会电子阅读，因此应该重视学生的阅读、理解和记忆。
（5）对遗传效应的内容要举例解释清楚。
关于基因表达：
（1）指导学生运用蛋白质合成示意图形象理解转录、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）说明转录、翻译的概念。
注意：
（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编码链，这在DNA的立体结构中已埋下伏笔）。
四、 教学媒体
学校机房
五、 教学评价
1、 知识技能
什么是基因？
基因、DNA、染色体三者关系如何？
转录和翻译过程及原理为何？
给定另外的文档叙述转录和翻译过程。
2、 过程和方法
回忆本课对微观抽象问题的探究环节。
对于转录翻译过程，能够采用与DNA复制过程相比较的方法来学习。
3、 情感、态度和价值观
调查学生对使用计算机探究生物问题的态度。
观察学生在使用计算机探究生物问题过程中的情感反应。
六、 教学过程
PPT显示几组豌豆的不同性状，如高茎和矮茎，种子的圆滑与皱缩，人的平舌与卷舌等。
提问1．观察这些性状，引导学生联想思考：这些不同的性状都是由什么控制的？（遗传物质）
2.前面的学习已经知道了DNA是主要的遗传物质。那它又是如何控制遗传性状的呢？
提出“生物体细胞核中的染色体和DNA分子数是恒定的，而生物的性状却是多种多样的，生物体是如何解决这一矛盾的？”让学生思考、讨论，最后得出结论：一条染色体上的一个DNA分子肯定会控制很多性状。由此引出基因的概念。
对于基因：同学们对他肯定不陌生。请大家谈谈对基因的认识。学生利用各种媒体查阅、搜集有关基因方面的信息资料和报道，并把搜集来的资料分类、归纳、整理。然后根据要求谈谈自己对基因的认识。最后达成一下共识：人们对基因的认识是不断发展的；基因存在于染色体上，并呈直线排列，染色体是基因的载体；基因是决定生物性状的基本单位；通常不同的基因分别控制不同的性状。
提出问题，基因的结构如何？多媒体展示问题：
•DNA的基本结构单位是什么？
•基因的基本结构单位又是什么？
•DNA的分子结构有何特点？
•基因的分子结构又有何特点？
学生据问题思考讨论，总结出基因的实质。
引导思考：1.基因作为遗传信息是如何传递给下一代呢？
2.不同性状由不同的基因来控制的，那基因是如何控制性状的呢？
生物的性状是千变万化的，可经过仔细分析，都跟蛋白质有关。
多媒体课件显示基因表达的概念：
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？
提问：蛋白质的合成场所是什么？存在于细胞的哪个部分？
遗传信息主要存在于细胞的哪个结构？
通过解决这几个问题，可以请学生思考：遗传信息如何从细胞核传到核糖体，从而控制蛋白质合成？
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。
引导学生回忆比较DNA和RNA分子结构的异同点。
多媒体显示表格及RNA的分类。
基因如何通过RNA来控制蛋白质合成呢？
多媒体显示动画：转录与翻译
通过观察请学生说出转录的场所、过程与条件。
显示转录的简易动画，思考其与DNA复制的异同点。
观看翻译动画，说出翻译场所
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。
与学生一起观察密码子表，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：氨基酸合成蛋白质的场所在细胞质的核糖体，但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，引出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）。
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（动画出显示课本第16页图6－11蛋白质合成），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。
再全程演示基因控制蛋白质合成的全过程。然后总结其中的信息传递方向，介绍中心法则及其补充。
最后讨论基因对性状的控制
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：酪氨酸酶缺乏引起白化病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。
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。
七、 反馈练习（略）
八、 作业布置（略）
三河口中学生物 南杨
一、 教学目的
1．了解染色体、 DNA和基因三者之间的关系以及基因的本质。
2．了解基因控制蛋白质合成的过程和原理。
3．了解基因控制性状的原理。
4．培养学生的逻辑思维能力，使学生掌握一定的科学研究方法。
5．理解结构与功能相适应的生物学原理。
6．通过指导学生设计并制作蛋白质合成过程的活动模具，培养学生的创新意识和实践能力。
二、 教学内容
1. 教学重点
（1）、染色体、DNA和基因三者之间的关系和基因的本质。
弄清染色体、DNA和基因三者之间的关系既是对以前学习过的染色体知识、DNA分子结构知识、DNA是主要遗传物质等知识的总结，也是今后学习遗传的基本规律的知识基础。在遗传学的学习中起到承上启下的作用。要彻底弄清这三者之间的关系，理解基因的本质是必需的前提。因此，只要搞清楚了基因的本质，这三者的关系就迎刃而解了。
（2）、基因控制蛋白质合成的过程和原理。
只有理解了基因控制蛋白质合成的过程与原理，才能从根本上理解基因如何来控制生物的性状，这对于今后学习遗传的基本规律至关重要。
2. 教学难点
基因控制蛋白质的合成的过程与原理既是本课题的重点也是本课题的难点，是因为基因控制蛋白质合成的过程是在微观世界中进行的复杂的、快速变化的动态过程。因此要突破这一难点，事先应把有关的知识概念介绍清楚，做好铺垫，逐步深入。采取边介绍边总结，并且辅助动态课件的演示，使这一复杂、抽象的过程形象地呈现在学生面前，使之清楚明了地理解这一过程。
3. 分析
本节课采用课下群体调查与课上探究——发现相结合的教学模式。本课题的第一课时主要采用群体调查的模式，通过对资料的收集和整理，能使学生主动地去探究基因的奥秘，激发学生的学习兴趣。有了兴趣和一定的基础，对于新知识的接纳就顺理成章了。第二课时主要是学习基因控制蛋白质合成的过程，对于这一过程，主要是充分发挥现代化教学的优势，利用动态课件，清楚形象地展示这一过程。通过师生共同探索，分析总结出密码子、转录、翻译等概念和原理。在整个教学过程中始终贯穿探究——发现的教学模式。主要包括以下几个环节：复习回顾，临境入兴，导入新课，探求新知，知识归纳总结，知识拓展延伸。
本课题的教学内容是分子水平的知识，很抽象，学生接受起来有困难，因此一定要注意直观性，注意联系前面的知识，注意为主要内容做好铺垫。在教学中还要注意对旧知识的复习和归纳。
三、 教学策略
关于基因：
（1）强调基因的概念是重要的基本概念，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13页图6－8）说明染色体和基因间的关系。
（4）学生已会电子阅读，因此应该重视学生的阅读、理解和记忆。
（5）对遗传效应的内容要举例解释清楚。
关于基因表达：
（1）指导学生运用蛋白质合成示意图形象理解转录、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）说明转录、翻译的概念。
注意：
（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编码链，这在DNA的立体结构中已埋下伏笔）。
四、 教学媒体
学校机房
五、 教学评价
1、 知识技能
什么是基因？
基因、DNA、染色体三者关系如何？
转录和翻译过程及原理为何？
给定另外的文档叙述转录和翻译过程。
2、 过程和方法
回忆本课对微观抽象问题的探究环节。
对于转录翻译过程，能够采用与DNA复制过程相比较的方法来学习。
3、 情感、态度和价值观
调查学生对使用计算机探究生物问题的态度。
观察学生在使用计算机探究生物问题过程中的情感反应。
六、 教学过程
PPT显示几组豌豆的不同性状，如高茎和矮茎，种子的圆滑与皱缩，人的平舌与卷舌等。
提问1．观察这些性状，引导学生联想思考：这些不同的性状都是由什么控制的？（遗传物质）
2.前面的学习已经知道了DNA是主要的遗传物质。那它又是如何控制遗传性状的呢？
提出“生物体细胞核中的染色体和DNA分子数是恒定的，而生物的性状却是多种多样的，生物体是如何解决这一矛盾的？”让学生思考、讨论，最后得出结论：一条染色体上的一个DNA分子肯定会控制很多性状。由此引出基因的概念。
对于基因：同学们对他肯定不陌生。请大家谈谈对基因的认识。学生利用各种媒体查阅、搜集有关基因方面的信息资料和报道，并把搜集来的资料分类、归纳、整理。然后根据要求谈谈自己对基因的认识。最后达成一下共识：人们对基因的认识是不断发展的；基因存在于染色体上，并呈直线排列，染色体是基因的载体；基因是决定生物性状的基本单位；通常不同的基因分别控制不同的性状。
提出问题，基因的结构如何？多媒体展示问题：
•DNA的基本结构单位是什么？
•基因的基本结构单位又是什么？
•DNA的分子结构有何特点？
•基因的分子结构又有何特点？
学生据问题思考讨论，总结出基因的实质。
引导思考：1.基因作为遗传信息是如何传递给下一代呢？
2.不同性状由不同的基因来控制的，那基因是如何控制性状的呢？
生物的性状是千变万化的，可经过仔细分析，都跟蛋白质有关。
多媒体课件显示基因表达的概念：
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？
提问：蛋白质的合成场所是什么？存在于细胞的哪个部分？
遗传信息主要存在于细胞的哪个结构？
通过解决这几个问题，可以请学生思考：遗传信息如何从细胞核传到核糖体，从而控制蛋白质合成？
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。
引导学生回忆比较DNA和RNA分子结构的异同点。
多媒体显示表格及RNA的分类。
基因如何通过RNA来控制蛋白质合成呢？
多媒体显示动画：转录与翻译
通过观察请学生说出转录的场所、过程与条件。
显示转录的简易动画，思考其与DNA复制的异同点。
观看翻译动画，说出翻译场所
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。
与学生一起观察密码子表，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：氨基酸合成蛋白质的场所在细胞质的核糖体，但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，引出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）。
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（动画出显示课本第16页图6－11蛋白质合成），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。
再全程演示基因控制蛋白质合成的全过程。然后总结其中的信息传递方向，介绍中心法则及其补充。
最后讨论基因对性状的控制
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：酪氨酸酶缺乏引起白化病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。
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。
七、 反馈练习（略）
八、 作业布置（略）
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