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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