4.1.2遗传信息的翻译教学设计-2024-2025学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

《4.1基因指导蛋白质的合成（第2课时）》教学设计 一、教学分析设计 （一）课程标准模块 概念3 遗传信息控制生物性状，并代代相传 3.1 亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上 3.1.4 概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现 （2） 教材分析 高中生物必修2第4章第1节的内容，既是对前章基因的本质进一步的解说，又是对下一节的内容奠定基础。基因是生命活动的控制者,蛋白质是生命活动的主要承担者, 基因的核苷酸序列中含有遗传信息,这些信息要通过合成蛋白质才能发挥作用。本节内容紧密联系生命活动的两大物质来探索遗传的发生机理,在明确了“基因是什么”、“基因在哪里”之后，了解“基因是如何起作用的” ,并为后面教授“生物的变异”和“基因工程”埋下了伏笔。 本节分3个小标题“遗传信息的转录”“遗传信息的翻译”“中心法则”。前两个小标题分别按照基因指导蛋白质合成的顺序依次讲述，即先转录后翻译。然后顺理成章地引出“中心法则”，中心法则归纳了转录、翻译及基因的本质等内容，概述了遗传信息的传递规律，渗透了生命的信息观，教材还用黑体字凸显生命是物质、能量和信息的统一体的生命观念，帮助学生理解生命的本质。 本节课的内容是在学习了《基因的本质》的基础上所进行的，学好本节课程即可以使学生现固前面的知识，也为学好后面知识做好铺垫。 （3） 学情分析 本节内容属于分子遗传学，过程复杂、微观、抽象，对学生来说有一定的难度。 （4） 教学目标与核心素养 1.生命观念：说出三种RNA的结构和功能，概述遗传信息的转录和翻译过程，说出RNA适于作DNA信使的条件，归纳“密码子”和“反密码子”的概念，形成结构与功能观。 2.科学思维：通过分析图文、视频，概述各物质或结构间分工合作、共同完成翻译的动态过程；运用数学方法，分析转录和翻译过程中DNA上碱基、密码子、氨基酸数量间的对应关系，通过对翻译过程的学习，能够培养学生的理性思维和生命观念。 3.科学探究：通过构建翻译过程的模式图，培养学生的探究精神和创造性思维，运用已有知识，分析资料，得出结论，培养分析推理和归纳的能力，通过阅读图文资料，说出转录的步骤，培养自主学习的能力。 4.社会责任：通过积极思维活动，体验科学发现的过程，养成质疑、创新的科学态度。认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未结束。 （五）教学重难点 1.教学重点：遗传信息的翻译过程 2.教学难点： （1）遗传信息的翻译过程； （2）密码子与反密码子的关系； （3）DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系 （六）教学方法 问题引导法、合作探究法、模型构建法 2、 教学实施设计 （1） 教学过程设计 课前复习任务 1.密码子 （1）种类：____种，含____个起始密码；正常情况下，有____个终止密码子，编码氨基酸的密码子共____个。 （2）位置：位于________上 （3）本质：决定一个氨基酸的3个相邻的________ （4）特点：________________________________ （5）特别注意： ①在正常情况下，UGA是________，但在特殊情况下，UGA可以编码________； ②在原核生物中，GUG也可以做________，此时编码________。 2.根据遗传信息的转录知识内容，请补充完整下列内容： DNA的模板链碱基序列：…—T—A—C—G—T—G—A—C—C—… DNA的非模板链互补链碱基： 转录出的mRNA碱基序列： 查看密码子表，确定氨基酸序列： 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 环节一： 导入新课 （4分钟） 教师活动1： 视频素材（1分钟26秒） 2021年3月18日到19日，中美高层战略对话在美国阿拉斯加州安克雷奇举行，会前世界各国都在关注中美双方是否能够通过此次对话取得一些双边关系的有益进展。在此次对话会上，外交部翻译司的高级翻译张京以沉稳大气、完整准确的翻译表达，在长达16分钟的临场翻译过程中，无惧考验，流畅准确地传递中国之声，充分展现了新时代大国外交人员的风采。 外交无小节，作为传达国家声音的使者，翻译员在翻译时不仅要做到准确无误，缜密严谨，更要注意临场发挥，这样才能彰显一个国家的态度和立场。 上一节我们已经清楚，基因的碱基序列蕴藏着生物的遗传信息，通过转录过程，遗传信息传递给mRNA，而mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基叫做一个密码子。 转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，mRNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中的氨基酸序列呢？ 就像张京将杨洁篪主任的发言翻译为英文，准确地将国家的声音传达给全世界。遗传信息翻译的实质是将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列，使基因上的遗传信息得以准确表达。 学生活动1： 观看视频，思考“遗传信息翻译”的含义。 设计意图 以节选翻译员张京的一段翻译视频导入“遗传信息的翻译”，将爱国主义、和平主义的思想融入学科知识导入，培养学生的社会责任，也帮助学生理解“遗传信息翻译”的含义。 环节二： 遗传信息的翻译 （16分钟） 教师活动2： 一、翻译的概念（1分钟） 游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 mRNA进入细胞质后，就与蛋白质的“组装机器”——核糖体结合起来，形成核糖体-mRN复合物，即合成蛋白质的“生产线”。 二、蛋白质的“装配机器”（2分钟） 回顾必修1知识：合成蛋白质的唯一场所——核糖体。 有了“生产线”，还要有“工人”，才能生产产品。那么，游离在细胞质中的氨基酸，是怎样精准地被运送到合成蛋白质的“生产线”上的呢？ 三、氨基酸的“搬运工”（5分钟） 资料：1955年美国科学家扎米尼克（Paul Charles Zamecnik）等三位科学家分别很意外的在同一溶液中发现氨基酸先附着在一种小分子量的RNA上，然后这些氨基酸再被带到一种微粒体（即核糖体）进行蛋白质合成，这种RNA后来被命名为tRNA 。 根据资料可推测，将氨基酸运至核糖体的“搬运工”是什么？ 1.tRNA 阅读教材P67，归纳总结tRNA的结构及功能特点。 2.反密码子 tRNA的一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基，能与mRNA碱基互补配对。即mRNA中的AUG，叫做一个“密码子”，tRNA一端的三个碱基UAC叫做“反密码子”。 mRNA有许多“密码子”，每个“密码子”与转运特定氨基酸的tRNA上的“反密码子”碱基配对，氨基酸才能准确对号入座。 思考： (1)tRNA中存在氢键吗？ (2)所有密码子都有对应的tRNA吗？ 提示：由于UAA、UAG、UGA（正常情况下）是终止密码子，不决定氨基酸，所以没有与之对应的反密码子。 (3) 翻译过程中的碱基配对方式是什么？ 小结：反密码子与密码子相互配对，转运的氨基酸由配对的密码子决定。一种氨基酸可能由多种tRNA来转运，每种tRNA只能识别并转运一种特定的氨基酸。决定氨基酸的密码子有61种，所以tRNA 有61种。 四、遗传信息的翻译（8分钟） 阅读教材P68，播放基因信息翻译的过程视频，小组合作完成以下任务： 1.遗传信息翻译的过程模型 2. 翻译的条件 场所：细胞质的________上 模板：________ 原料：21种________ 能量：ATP 搬运工具：________ 产物：具有一定氨基酸顺序的________ 碱基互补配对方式：_______________ 核糖体移动的方向：_______________ 学生活动2： 阅读教材，勾画翻译的概念黑体字内容。 结构：主要成分是蛋白质和rRNA，蛋白质位于核糖体的表面，rRNA位于内部。 功能：是细胞内合成蛋白质的细胞器，按照mRNA的信息，将氨基酸高效、准确地合成多肽。 通过问题启发思考，引入tRNA的学习。 根据材料判断：tRNA。 结构：RNA链经过折叠，形成三叶草形。 功能：将氨基酸转运到合成蛋白质的“生产线”。 特点：1种tRNA只能识别并转运1种氨基酸 。 阅读教材，思考问题： (1)tRNA有碱基配对，存在氢键。 (2)学生查密码子表，确定UAA为终止密码子，无对应氨基酸，即无对应的反密码子。 (3)A-U、U-A、G-C、C-G。 小组合作，完成学习任务。 环节三： 随堂练习1 （4分钟） 1.以下图甲为遗传信息翻译的示意图；研究表明，少量的mRNA分子就能迅速合成大量的蛋白质，如图乙所示。请据图分析回答下列问题： ① 图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是哪种分子或结构？ Ⅰ-tRNA；Ⅱ-核糖体；Ⅳ-多肽链。 ②该过程发生的碱基互补配对与DNA复制和转录相比完全一样吗？ 不完全一样； ③根据教材中的密码子表，写出图甲中翻译出的氨基酸序列。 甲硫氨酸-丙氨酸-苏氨酸 ④图乙中①、⑥分别是什么分子或结构？核糖体移动的方向是怎样的？ 由①到②。 ⑤最终合成的多肽链②、③、④、⑤的氨基酸序列相同吗？为什么？ ①mRNA；⑥核糖体； 相同。因为它们的模板是同一条mRNA。 ⑥图乙所示的翻译特点，其意义是什么？ 少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。 环节四： 思维训练 （8分钟） 一、真核细胞和原核细胞基因表达的区别 请据图概括真核细胞和原核细胞转录、翻译的区别： 原核生物：边转录边翻译； 真核生物：先转录，后翻译。 二、基因表达过程中的相关数量计算 请结合课前复习任务，思考基因表达的过程中，DNA的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸数三者之间有何数量关系？ (1)DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系。 ①图示： ①由上图可知，在不考虑终止密码子等条件下，基因中碱基数目：mRNA碱基数目：蛋白质中氨基酸数目=______________。 ②由于在一段多肽链对应的mRNA中含有不编码氨基酸的序列（如终止密码子），在其对应的DNA中，还含有一些不能转录为mRNA的DNA片段。因此，如果蛋白质中的氨基酸数为n，则对应的mRNA分子中的碱基数最少为_____，DNA(基因)中的碱基数最少为_____。 环节五： 随堂练习2 （4分钟） 3.一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽链最多需要的tRNA个数依次为（ ） A.33,11 B.36,12 C.12,36 D.11,36 4.胰岛素的A、B两条肽链是由一个基因编码的，其中A链中的氨基酸有m个，B链中的氨基酸有n个。下列有关叙述不正确的是(　　) A．胰岛素基因中至少含有的碱基数是6(m＋n) B．胰岛素mRNA中至少含有(m＋n)个编码氨基酸的密码子 C．胰岛素基因的两条DNA单链分别编码A、B两条肽链 D．A、B两条肽链可能是经过蛋白酶的作用后形成的 环节六： 链接高考 （4分钟） 1.（2020 年高考天津卷）：对于基因如何指导蛋白质合成，克里克认为要实现碱基序列向氨基酸序列的转换，一定存在一种既能识别碱基序列，又能运载特定氨基酸的分子。该种分子后 来被发现是（ ） A.DNA B.mRNA C.tRNA D.rRNA 2.（2021 年高考河北卷）：关于基因表达的叙述，正确的是（ ） A. 所有生物基因表达过程中用到的 RNA 和蛋白质均由 DNA 编码 B.DNA 双链解开，RNA 聚合酶起始转录，移动到终止密码子时停止转录 C. 翻译过程中，核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性 D. 多肽链的合成过程中，tRNA 读取 mRNA 上全部碱基序列信息 （二）板书设计 4.1 基因指导蛋白质的合成（第二课时） 遗传信息的翻译 一、翻译的概念 二、蛋白质的“装配机器”——核糖体 三、氨基酸的“搬运工”——tRNA 1.结构 2.功能及特点 3.反密码子 四、遗传信息的翻译 1.过程 2.条件 第 1 页 共 3 页 学科网（北京）股份有限公司 $$