高中生物基因对性状的控制.docx
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高中生物基因对性状的控制
基因对性状的控制
一、素质教育目标
(一)知识教学点
1理解基因的概念。
2了解基因控制蛋白质的合成。
(二)能力训练点
1通过学习基因概念的学习培养抽象思维能力。
2通过基因控制蛋白质的合成培养学生分析综合能力。
(三)德育渗透点
1利用我国研究遗传基因所取得的成就进行爱国主义教育。
2介绍遗传工程,进行科学价值观的教育。
(四)学科方法训练点
1通过DNA和RNA的对照掌握类比方法。
2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。
3物质、能量、信息是把握自然世界最基本的三个概念,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。
二、教学重点、难点及解决办法
1教学重点及解决办法
(1)基因的概念。
(2)基因的位置及化学结构。
(3)基因不同的实质。
[解决办法]
(1)强调是重要的基本概念,引起学生重视;
(2)加强概念的举例与概念解析;
(3)配合图示说明;
(4)重视学生阅读、理解、记忆;
(5)及时抽问检测。
2教学难点及解决办法
基因控制蛋白质的合成——转录与翻译。
因较难故归属了解层次。
但课堂内教师必须讲懂,学生必须把道理弄明白,只是不必利用更多的课时和课外精力去反复练习,更不宜加深练习。
[解决办法]
(1)应用挂图形象说明过程;
(2)采用图示讲解;
(3)用电报的信息转换类比说明转录、翻译的概念。
3教学疑点及解决办法
(1)蛋白质和性状的关系;
(2)密码子;
(3)DNA的两条链都能转录吗?
[解决办法]
(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。
基因控制蛋白质合成,就是控制性状。
(2)密码子——三个碱基决定某种氨基酸,密码子是指信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。
教学实践证明转运RNA的三个碱基引入反密码子概念,既不增加学生负担,又不易使密码子概念混淆,二者互补关系又易理解记忆。
(3)DNA的两条链都能转录吗?
——否。
对有疑问的学生用挂图或书中插图讲解说明两条链方向不同。
(转录的只是其中一条链即3′-5′链。
——不讲)
三、课时安排
2课时。
四、教法
讲述与谈话法。
五、教具准备
1DNA结构图、DNA与RNA的比较表。
2基因控制蛋白质合成活动过程图示(光盘)。
3多媒体教学器材。
六、学生活动设计
1学生复习DNA的结构。
2讲解后学生阅读理解,记忆基因的概念;运用基因不同的实质来说明问题。
3学生回忆思考蛋白质多样性的原因。
4给学生时间思考,提出相关问题。
七、教学步骤
第一课时
(一)明确目标
银幕显示,让学生明确本堂课应达到的学习目标。
理解基因的概念、基因的位置、它的化学结构及基因不同的实质;了解DNA的两个基本功能;了解DNA和RNA分子结构的异同。
(二)重点、难点的学习与目标完成过程
抽问:
从分子的角度看为什么子女的性状像父母?
学生答:
(因为父母把自己的DNA分子复制了一份,通过精子和卵细胞,传给了子女。
)
引言:
DNA分子怎样控制性状?
现代遗传学的研究认为,生物的性状是由基因控制的。
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?
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,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公分。
紫茉莉红花的基因控制红花性状,开红花。
豌豆白花的基因控制白花性状,开白花。
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结构单位
控制某种性状的基因有特定的DNA片段,可以切除,可以拼接到其他生物的DNA上去,从而获得某种性状的表达,所以基因是结构单位。
比如:
把牛的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的DNA上,大肠杆菌可生产胰岛素——遗传工程。
基因的位置:
在染色体上呈线性排列。
这就象音乐曲谱,一个曲谱分成许多小节,各个小节内排列着数目不等的音符,经演唱表达不同的音调。
银幕图示:
例如
提 问:
那么,构成DNA基本单位是什么?
学生答:
(脱氧核苷酸)
进一步问:
有几种脱氧核苷酸?
答:
4种:
A脱氧核苷酸 T脱氧核苷酸
C脱氧核苷酸 G脱氧核苷酸
基因的化学结构:
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:
红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红花的遗传信息。
上一代传给下一代的是遗传信息而不是红花的本身,在下一代就可以将红花遗传信息表达为红花。
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。
示例:
学生活动:
看书“基因是有遗传效应的DNA片段”一段。
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—DNA—染色体之间的关系。
[银幕显示]
试题:
对一个基因的正确描述是[ ]
(1)基因是DNA分子特定的片段
(2)它的分子结构是由四种氨基酸构成
(3)它是控制性状的结构单位和功能单位
(4)基因存在于内质网上
A
(1)和
(2)
B
(1)和(3)
C(3)和(4)
D
(1)和(4)
反馈评价:
针对学生回答的问题讲评。
答案:
B。
小结:
①基因在染色体上呈线性排列。
②每个染色体含一个DNA分子,染色体复制后在细胞分裂的间期、前期、中期,每个染色体包含两个姐妹染色单体,此时含有两个DNA分子。
③每个DNA分子有很多个基因。
④每个基因有成百上千个脱氧核苷酸。
⑤基因不同是由于脱氧核苷酸排列顺序不同。
扩展:
人体共有23对染色体,10万个基因,30亿个碱基对。
1999年12月1日,由英、美、日等国216位科学家组成的人体基因组计划联合研究小组正式向全世界宣布,他们已完整地破译出人体第22对染色体的遗传密码,确定出该对染色体上所有蛋白质编码基因所含的3340万个碱基对的确切位置。
这一发现被认为是继原子弹爆炸和人类登月之后科学的重大突破。
2000年5月10日报道,由德国和日本等国科学家组成的国际科研小组近日宣布,他们已经基本完成了人体第21对染色体的基因测序工作。
我国承担人类基因组计划1%的任务,最新研究结果提示,人类基因总数将不超过8万个。
我国科学家首次发现具有中国人特征的胸腺素原α基因。
讲 述:
基因控制性状,实际上是通过控制蛋白质合成来实现的。
那么,基因是怎么样控制蛋白质合成的呢?
2基因控制蛋白质的合成
生物的性状主要通过蛋白质来体现。
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)。
合成蛋白质是在细胞质里进行的。
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(核糖核酸)。
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。
学生活动:
测试题:
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?
[ ]
A2种
B4种
C5种
D8种
反馈讲评:
答案:
8种。
(脱氧核苷酸—A、G、C、T四种,核糖核苷酸——A、G、C、U四种)
(三)总结
遗传的主要物质是DNA,基因是有遗传效应的DNA片段;基因在染色体上呈线性排列,基因的不同就是脱氧核苷酸排列顺序不同。
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。
(时间充裕可由学生总结)
(四)布置作业
1细胞内与遗传有关的物质,从复杂到简单的结构层次是
[ ]
ADNA→染色体→脱氧核苷酸→基因
B染色体→脱氧核苷酸→DNA→基因
CDNA→染色体→基因→脱氧核苷酸
D染色体→DNA→基因→脱氧核苷酸
2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
3课本P·152中1题。
反馈评价:
针对学生出现的问题讲评。
答案:
1D2C3略。
(五)板书设计
(三)基因对性状的控制
1基因是有遗传效应的DNA片段
(1)基因的概念:
三个要点
(2)基因的位置:
在染色体上呈线性排列
(3)基因的化学组成:
成百上千个脱氧核苷酸
(4)基因不同的实质:
脱氧核苷酸排列顺序不同
2基因控制蛋白质合成
DNA和RNA的比较:
T→U;脱氧核糖→核糖
七、教学步骤
第二课时
(一)明确目标
银幕显示:
1电报人发报图像 接报电文人的图像
2遗传信息表达的类比如下:
电报信息表达
______。
。
______。
。
01300117 你好
(长、短声)
遗传信息表达
遗传信息 密码 表达
引言:
我们知道了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也要经“转录”和“翻译”两个重要步骤,怎样“转录”和“翻译”就是本堂课同学们需要了解的内容。
(二)重点、难点学习与目标完成过程
讲 述:
1转录:
(1)概念:
是指以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA的过程。
(2)场所:
细胞核。
(3)信息传递方向:
DNA→信使RNA。
(4)转录的过程:
讲 解:
2翻译
(1)概念:
是指以信使RNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
(2)场所:
细胞质中的核糖体,信使RNA由细胞核进入细胞质中与核糖体结合。
(3)信息传递方向:
信使RNA→一定结构的蛋白质。
(4)翻译过程:
提 问:
蛋白质多样性的原因?
学生答:
(组成蛋白质的氨基酸种类不同;氨基酸的数目不同;氨基酸的排列顺序不同;蛋白质的空间结构也各不相同。
)
提 问:
组成蛋白质的氨基酸一般有多少种?
(一般有20种。
)
思考题:
氨基酸有20种,RNA有四种核苷酸,四种碱基AGCU如何决定20种氨基酸?
逻辑推理:
一个碱基决定一个氨基酸只能决定4种,41=4不行
二个碱基决定一个氨基酸只能决定14种,42=16不行
三个碱基决定一个氨基酸只能决定64种,43=64足够有余
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信使RNA的三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字—UUU,即决定苯丙氨酸的密码子。
1967年科学家已将20种氨基酸的密码全部破译。
银幕出示密码表并解说。
提 问:
前面在细胞一章中讲过了,把氨基酸合成为蛋白质的场所在哪里?
学生答:
(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,人体氨基酸的来源的主要途径是食物消化、吸收、运输。
细胞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。
一种转运RNA只能转运一种特定的氨基酸。
转运RNA的另一端有三个碱基,能与信使RNA碱基相配对。
例如:
信使RNA上的三个碱基AUG就是一个三联体密码子,转运RNA中转运甲硫氨酸的转运RNA一端的三个碱基是UAC,只有它才能按碱基互补配对原则配对。
因此,信使RNA中的AUG,叫做一个“密码子”,转运RNA的UAC叫做“反密码子”,转运氨基酸的RNA一端的三个碱基是CGA就不能去和信使RNA中的AUG配对。
总之,核糖体中的信使RNA有许多“密码子”,每个“密码子”与转运特定氨基酸的RNA,能够碱基配对,才能对号入座。
也就是说一种转运RNA在哪个位置上对号入座是靠转运RNA的反密码子去识别。
而位置则是信使RNA按遗传信息预先定了的。
<配图719JT002配图>
应突出强调两点:
1信使RNA的遗传信息即碱基排列顺序是由DNA决定的;
2转运RNA携带的氨基酸(如甲硫氨酸、谷氨酸)能在蛋白质的氨基酸顺序的哪一个位置上是由信使RNA决定的,归根结底是由DNA的特定片段(基因)决定的。
小结:
遗传信息的传递方向:
(学生做课本P152二题)
<配图719JT003配图>
这个过程叫“中心法则”
逆转录酶的发现——对中心法则补充:
1970年美国的特敏和水谷聪证实在劳氏肉瘤病毒体内的颗粒(病毒粒子)中有一种逆转录酶能以RNA模板合成DNA。
这是对“中心法则”的一个重要补充。
综上所述,可总结为:
<配图719JT004配图>
总结:
银幕显示一张比较表(见书提纲)
(时间充裕可逐次比较提问,最后教师在银幕上用比较表总结。
)
(四)扩展、应用
了解生物遗传物质及其作用原理,不仅具有重要的理论意义,而且对改造生物具有重大的实践意义。
例如,1977年美国科学家第一次用大肠杆菌产生人脑激素——生长激素释放抑制素。
他们用化学方法合成这种激素,再把它移植到大肠杆菌中获得基因表达,首次生产出有活性的激素。
这个成功在世界范围内产生很大影响。
它巨大的经济价值十分诱人,从羊脑提取1毫克这种激素,生产成本比阿波罗飞船从月球带回的一公斤岩石标本还高2-5倍,而用遗传工程生产1毫克,价格在300美元以下。
我国用基因工程产生出人干扰素达世界领先水平,它具有抗病毒、抗肿瘤等方面的作用。
(五)布置作业
选做课本P·152中填空题2,三题。
(本课内容让学生听懂明白,一般可不布置作业)
(六)板书设计
2基因控制蛋白质合成;银幕显示一览表
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