4.1基因指导蛋白质的合成第1课时教学设计-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

西安市车辆中学教师专用教案 年级 至 学年度 第 学期 科 第 周 教师 课题 4.1《基因指导蛋白质合成》（第一课时） 教材 分析 本节内容选自人教版高中生物必修二第三章第一节《基因指导蛋白质的合成》。本节内容主要探讨基因如何通过转录和翻译过程指导蛋白质的合成。通过具体的实例和实验，帮助学生理解基因表达的机制，为后续学习遗传信息的传递和表达打下坚实的基础。本节内容包括RNA的结构与功能、遗传信息的转录过程，以及转录过程中碱基互补配对原则的应用。 学情 分析 高一学生在初中阶段已经初步接触了生物学的基本概念，具备一定的生物学基础知识。然而，对于DNA复制这样较为复杂的分子生物学过程，学生可能会感到抽象和难以理解。对于基因指导蛋白质合成这样较为复杂的分子生物学过程，学生可能会感到抽象和难以理解。因此，在教学过程中需要通过多种教学手段，如实验演示、模型展示、动画模拟等，帮助学生建立直观的认识。此外，学生在逻辑推理和实验设计方面的能力尚待提高，需要通过本节课的教学，培养学生的科学思维能力和实验设计能力。 教学 目标 与 核心 素养 1，阐述基因与遗传信息的关联，明晰 DNA 与 RNA 的差异，简述 RNA 的种类及功能。​ 概述遗传信息转录的流程与原理，了解转录中碱基互补配对原则与DNA复制的不同。（生命观念）​ 2，通过对遗传信息转录和翻译的研习，培育学生的分析综合能力，借助课本插图和课件，提升学生的读图能力。（科学探究）​ 3，经由对照部分知识点，让学生掌握类比归纳的方法，增强学生运用已有知识和经验剖析实际问题的能力。​透过对 “RNA 的碱基决定氨基酸” 的学习，使学生掌握先逻辑推理再通过经验或实验验证的方法。（科学思维）​ 4，随着对 “遗传信息的传递与表达” 的学习，助力学生树立信息意识，学会从信息视角认知事物。（生命观念） 教学重点 1. RNA的结构与功能。 2. 2. 遗传信息的转录过程。 3. 3. 转录过程中碱基互补配对原则的应用。 教学难点 1. RNA的结构与功能的理解。 2. 遗传信息的转录过程的理解。 3. 转录过程中碱基互补配对原则的应用。 教法 讲授法、实验演示、模型展示、动画模拟 学法 多媒体课件、RNA模型、实验器材 课时 1课时 教具准备 教 学 过 程 【情境导入】 通过《侏罗纪公园》的科学幻想，引出基因和蛋白质的关系。 提问：“基因如何指导蛋白质的合成？” 引导学生回顾DNA和蛋白质的基本概念，引入本节课的主题——基因指导蛋白质的合成。 一种生物的整套DNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现。因此，在可预见的将来，利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。 RNA结构与功能 【基本单位】 温故而知新 对比DNA和RNA的不同点和相同点有哪些？ RNA的分类 mRNA:携带遗传信息，蛋白质合成的模板 tRNA:识别并运载氨基酸 rRNA:核糖体的组成成分 【问题讨论】 为什么RNA适于做DNA的信使呢？ RNA 也能储存遗传信息。 RNA 能通过核孔进入细胞质。 【思考讨论】 如果把细胞核想象成司令部，把细胞质想象成战场，那么 DNA相当于什么角色？它为什么不能到细胞质中直接指挥蛋白质的合成？ 答：相当于总司令。DNA 储存着大量的遗传信息，一种生物的整套DNA 分子中贮存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。不让 DNA 从细胞核出去到细胞质，对 DNA 是一种保护。DNA 被核膜限制在细胞核内，使转录和翻译过程分隔在细胞的不同区域进行，有利于这两项重要生命活动的高效、准确 【转录的过程】 提出问题 DNA上的遗传信息怎么传递到细胞质？ 转录：以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。 产物：mRNA、tRNA、rRNA 场所：细胞核（主要）、叶绿体、线粒体 过程：解旋，配对，连接，释放 解旋：在ATP的驱动下，RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开。 配对：游离的核糖核苷酸按碱基互补配对原则随机地与DNA 模板链上的碱基配对，确定RNA的核糖核苷酸排列顺序 。 连接：在RNA聚合酶的催化下从子链的5‘端把子链的核糖核苷酸聚合成核糖核苷酸链。 脱离：mRNA释放，DNA双链恢复。 请根据视频资料梳理出转录的条件、配对原则与遗传信息的流动方向。 对转录的特点和条件进行总结 【思考讨论】 (1) 转录以基因为单位，作为模板的只是DNA链中的基因片段； (2) DNA两条链中只有一条链是转录的模板链，模板链不固定。 (3) 一个DNA转录出的mRNA不完全相同。 2.比较复制与转录的异同 补充材料（或教后感） 观看视频，思考教师提出的问题 三个方面： 1， 碱基 2， 五碳糖 3， 单链还是双链 方法： 同位素标记法、密度梯度离心法 展示证明DNA半保留复制的实验视频。 RNA聚合酶具有解螺旋的效果，不需要解旋酶。 碱基互补配对和DNA复制不完全相同。 注意：是A-U，不是A-T。 形成磷酸二酯键 RNA从核孔进入细胞质中。 分裂期的染色体高度螺旋，DNA无法解旋，转录无法发生。 学生完成表格的填写。 板 书 设 计 第1节 基因指导蛋白质合成 一、RNA的结构和功能 1．DNA和RNA的比较 2．RNA的结构和种类 二、遗传信息的转录 1.概念：以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。 2.条件： ①模板：DNA的一条链 ②原料：4种游离的核糖核苷酸 ③能量： ATP ④酶：RNA聚合酶 3．过程 4.RNA链延伸的方向;由5’ 端到3’端延伸 5.产物：mRNA、tRNA、rRNA等 教 学 反 思 从教学目标达成来看，基本达到了预期。通过课堂讲解、动画演示，大部分学生能够理解基因表达的概念，明晰 DNA 与 RNA 的区别。例如在课堂提问中，不少学生能准确阐述 RNA 的三种类型及其在蛋白质合成中的初步作用。但在遗传信息转录过程的细节理解上，部分学生仍有困难，如对转录过程中碱基互补配对原则在实际情境中的运用，说明这部分内容的教学深度和方式还需优化。​ 教学方法上，我采用了多媒体动画辅助教学，将转录这一微观动态过程直观呈现，有效降低了知识理解难度，激发了学生兴趣。小组讨论环节也促使学生积极思考，交流对 DNA 与 RNA 结构功能差异的看法。然而，讲授法在某些复杂知识点上比重过大，导致部分学生被动接受，缺乏主动探索。 学生参与度方面，整体较为积极。多数学生能跟上教学节奏，在小组讨论和提问环节踊跃发言。但仍有少数学生游离于课堂之外，可能是由于基础知识薄弱，难以跟上抽象内容的讲解。​ 针对以上问题，后续教学中，我会在转录过程教学上增加实例分析，利用更多比喻帮助学生理解。减少讲授法比重，设计更多探究活动。对于基础薄弱学生，提前安排知识预习指导，并在课后进行个别辅导，确保全体学生能较好掌握这一重要内容，为后续蛋白质合成内容的学习筑牢基础。 课后练习 一、选择题 1.下列关于RNA的结构和功能的叙述,错误的是(　　) A.所有RNA中都不含氢键 B.RNA含有的五碳糖是核糖 C.RNA能在细胞内传递遗传信息,也能携带氨基酸 D.某些RNA能在细胞内催化化学反应 2.下列关于RNA的叙述,错误的是(　　) A.有些RNA可催化细胞内的某些生化反应 B.RNA的基本单位由磷酸、核糖和含氮碱基组成 C.有些RNA参与构成核糖体 D.RNA参与构成细胞膜 3.下图为真核细胞内的转录过程示意图,①②表示两条多聚核苷酸链,下列叙述错误的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　 A.①为DNA上的模板链,②链的左侧为5'-端 B.RNA聚合酶与编码相关蛋白质的一段DNA结合,使DNA双链解开 C.图中甲、乙两处圆圈内均代表腺嘌呤核糖核苷酸 D.RNA聚合酶与DNA上的启动部位结合后开始转录 4.如图为三种RNA示意图,下列关于它们的叙述,错误的是(　　) A.合成三种RNA都遵循碱基互补配对原则 B.三种RNA都可通过转录形成 C.甲中没有碱基对,但乙和丙中含有 D.甲可以传递遗传信息,但乙和丙不能 5.如图为真核生物RNA的合成示意图,下列有关叙述正确的是(　　) A.⑤为解旋酶,它在图中的移动方向是自左向右 B.③可以直接转移到细胞质中用于蛋白质的合成 C.区域④和⑥中存在不同的碱基配对方式 D.②链是编码链,由它编码形成RNA 6.RNA分子与DNA分子均由核苷酸连接而成。DNA通过RNA指导细胞质中蛋白质的合成。下列不属于RNA作为信使条件的是(　　) A.RNA和DNA一样,都能够携带遗传信息 B.RNA一般是单链,能通过核孔 C.RNA能从细胞核中转移到细胞质中与核糖体结合 D.RNA作为运输工具能识别密码子并携带特定氨基酸 7.下列关于真核细胞中RNA的叙述,错误的是(　　) A.tRNA、rRNA和mRNA都是以DNA为模板合成的,需要RNA聚合酶参与 B.细胞核中的RNA合成后会穿过核膜到细胞质中发挥作用 C.同一个体的不同细胞中可以合成同种mRNA D.RNA能作为信使将遗传信息从DNA传递给蛋白质 8.(2024江苏常州高一期末)如图表示真核细胞核内某种遗传信息的流动过程,下列相关叙述正确的是(　　) A.图示中核酸彻底水解的产物最多有8种 B.在组成成分上,图中的1和2仅仅是碱基不同 C.图中的4可断开氢键,也可形成氢键 D.哺乳动物成熟的红细胞中可发生该过程 9.图甲和图乙是在人体某细胞的细胞核中发生的两个过程,下列相关判断不正确的是(　　) 甲　　　乙 A.该细胞可能是造血干细胞,不可能是胰岛B细胞 B.与图甲过程相比,图乙过程可频繁发生 C.图甲过程形成产物的长度与图乙过程形成的大致相同 D.基因1与基因2转录的模板链可能不同 10.[多选]近年来,随着科学技术的发展,隐身于细胞中数以万计的环形RNA逐渐浮出水面。这类具有闭合环状结构的非编码RNA分子内部形成16~26个碱基对茎环结构。下列有关环形RNA的叙述,错误的是(　　) A.环形RNA是通过转录形成的 B.环形RNA可被核糖核苷酸酶水解 C.该环形RNA结构中可能含有氢键 D.该RNA若与核中RNA聚合酶结合不会影响转录过程 11.下图表示DNA复制和转录的过程。转录过程中常出现mRNA与模板链难以分离的现象,此时mRNA—模板DNA链杂交体与非模板DNA链共同构成R环结构。下列说法错误的是(　　) A.酶B破坏DNA双链之间的氢键,使两条链解开 B.鸡的输卵管细胞和红细胞中转录形成的mRNA相同 C.R环结构会降低DNA的稳定性,从而增大了变异的概率 D.线粒体和叶绿体中既有DNA复制过程,也有转录过程 二、非选择题 12.当某些基因转录形成的mRNA分子难以与模板链分离时,会形成RNA—DNA杂交体,这时非模板链、RNA—DNA杂交体共同构成R环结构。如图是细胞内相关过程的示意图,请据图回答下列问题。 (1)R环结构中最多存在　　　　种核苷酸,其中含T的核苷酸名称是　　　　　　　　　　　　　　。  (2)图中的酶是　　　　　　　　　　,该酶起作用时可以与DNA形成DNA—蛋白质复合物,除该酶外,细胞中能与DNA形成该类复合物的蛋白质还有　　　　　　　　　　(至少两种)。  (3)图中新形成的mRNA自左至右的顺序是　　　　　　　　　　(填“5'-端到3'-端”或“3'-端到5'-端”)。  参考答案 1.A　2.D　3.C　4.C　5.C　6.D　7.B　8.A　 9.C　10.BD　11.B　 12.(1)8　胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸 (2)RNA聚合酶　解旋酶、DNA聚合酶 (3)5'-端到3'-端 学科网（北京）股份有限公司 $$