4.1基因指导蛋白质的合成（第二课时）教学设计-2024-2025学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

课时教学设计 学科：生物 单位：高一 主备人： 本单元第1课时/总4课时 课 题 基因指导蛋白质的合成（第二课时） 中心任务 遗传信息翻译的过程， 中心法则 教 学 目 标 生命观念： 结合翻译过程图解，说明基因通过指导蛋白质合成控制生物性状的分子机制。 科学思维： 运用密码子表分析简并现象对生物适应性的意义；通过中心法则图解归纳遗传信息流动的规律，比较不同生物遗传信息传递的特殊性。 科学探究： 依据mRNA、tRNA和核糖体的功能特点，模拟肽链合成过程中各分子的协作关系；通过密码子与反密码子配对实验，验证碱基与氨基酸的对应关系。 社会责任： 讨论基因表达调控异常与疾病的关系，形成科学防治遗传病的意识；结合中心法则的普适性，认同生命统一性与多样性的辩证关系。 教 学 重难点 教学重点 1.mRNA上密码子与氨基酸之间的对应关系及翻译过程。 2.中心法则中遗传信息流动的基本规律。 教学难点 1.翻译过程中tRNA如何准确转运氨基酸。 2.密码子简并性的意义及其对生物体的影响。 教学策 略方法 用章引言引领学生进入本章的学习。先指导学生观察、阅读章题图，尝试用简练的文字和箭头 写出基因表达的过程，然后学习遗传信息的转录和翻译过程，最后以中心法则的教学进行概括总结。 本节学习始于细胞核中的DNA如何指导细胞质中蛋白质的合成，即从细胞水平深入到分子水 平。合成的肽链需经加工修饰为成熟的、有功能的蛋白质，并输送至最终的细胞结构或细胞外目 的地才发挥作用，因此，最后还需要回归到细胞水平。这样使学生认识到遗传信息的传递和表达 是多层次、动态的、相互协调配合的过程，认同生命是物质、能量和信息的统一体的生命本质观。 学习活动设计 教学过程及内容概要 二次备课 环节一:情境导入 情境导入 复习回顾基因指导蛋白质合成的翻译的过程而引入以下内容， 在生物体中，蛋白质是生命活动的主要承担者。例如，酶可以催化化学反应，抗体可以抵御病原体入侵，而肌肉中的蛋白质则负责运动功能。这些蛋白质的合成依赖于mRNA上的遗传信息。假设你正在研究一种新的病毒蛋白，通过测序发现其对应的mRNA序列片段为“…AUGGCUACU…”。根据这一序列，你能推测出该病毒蛋白的氨基酸序列吗？此外，如果某个碱基发生了突变，比如从“GCU”变成了“GCC”，这会对最终的蛋白质结构和功能产生什么影响？ 转录得到的RNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中的氨基酸的种类、数量和排序顺序呢？mRNA如何将信息翻译成蛋白质？ 引入翻译的概念，游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 设计意图 通过问题的步步深入，学生推理分析，形成结论。 环节二：遗传信息的翻译---密码子 学习遗产密码破译的推测过程： 教师：思考：mRNA的4种碱基决定1种氨基酸？（不可能） 2个碱基决定1种氨基酸？（16种组合方式也不能决定20种氨基酸，不行。） 提出： 　按照数量关系，至少3个碱基决定一个氨基酸才够用 密码子：ｍRNA上三个相邻的碱基称为一个密码子。 翻译下列mRNA序列 注意密码子表中的起始密码子与终止密码子 查密码子表，分析密码子的特点： 遗传密码的特性： （1）遗传密码共64个，其中决定氨基酸的遗传密码只有61个。有3个终止密码子，没有对应的氨基酸。 （2）专一性：一个密码子决定一个特定的氨基酸。 （3）通用性：几乎所有的生物共用一套密码子表。 （4）简并性：一种氨基酸对应一种或多种密码子。意义：基因突变不一定会导致生物性状改变。 结合tRNA的结构特点，观看动画视频学习翻译的具体流程。 蛋白质合成的具体步骤 1. 起始阶段： mRNA与核糖体结合，携带甲硫氨酸的tRNA通过与AUG密码子配对进入位点1。 2. 延伸阶段： 新的tRNA携带氨基酸进入位点2。 位点1的氨基酸与位点2的氨基酸形成肽键。 核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。 原位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1。 3.终止阶段： 当核糖体遇到终止密码子时，肽链合成停止，肽链从核糖体与mRNA的复合物上脱离。 归纳小结：场所：细胞质的核糖体；　　　　 模板：mRNA； 原料：20种氨基酸；　　　　　 条件：ATP，、酶 产物：有一定氨基酸顺序的肽链。 设计意图 学会图文转换,并通过活动对所学知识内容进行及时巩固。建立生物进化观。 教师讲解、动画演示，理解翻译过程，突破难点。学生通过思考碱基与氨基酸的对应关系；学会查密码子表，并了解推算密码子的数量和种类的方法；通过看图和课件，感受和认知遗传信息的翻译过程。 环节三：中心法则 教师：根据DNA的复制，与基因的表达可以画出遗传信息传递的一般途径 在补充资料RNA病毒有些可以进行RNA复制，有些可以逆转录得到DNA，我们对中心法则进行补充。 在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量，可见，生命是物质、能量和信息的统一体。 列表比较：翻译与转录、复制过程的异同点 设计意图 归纳总结建构完整的知识结构。总结本节课所学的主干知识，形成生命统一观。使知识系统化和网络化。检测学生对概念的理解，并引导学生利用已有知识分析和解决问题。 环节四：前沿热点总结提升 RNA病毒与疫苗开发的新进展 1.mRNA疫苗的突破 近两年，mRNA疫苗（如辉瑞和莫德纳新冠疫苗）成为全球关注的焦点。这种疫苗利用RNA分子编码抗原蛋白，直接在人体细胞内合成抗原，激发免疫反应。这一技术不仅验证了RNA作为遗传信息载体的功能，还展示了其在医学领域的巨大潜力。 2.对RNA病毒研究的推动 mRNA疫苗的成功开发进一步加深了科学家对RNA病毒遗传信息传递机制的理解，为未来设计更高效的抗病毒药物和疫苗提供了理论基础。 设计意图 让学生的知识得到延伸和拓展 环节四：板书设计 第一节 基因指导蛋白质的合成 一、遗传密码的破译 1、密码子 2、反密码子 二、遗传信息的翻译 1、翻译 2、翻译过程 三、中心法则 环节四：课堂小练 第1题辛德毕斯病毒（SINV）是一种单股正链RNA（记作：+RNA）病毒，SINV的+RNA可以行使mRNA的功能，其增殖过程如图所示。下列叙述错误的是（       ） A．SINV的遗传信息和遗传密码子均位于+RNA中 B．过程①消耗的嘌呤数等于过程②消耗的嘧啶数 C．若+RNA某段序列为5＇—AUGC—3＇，则—RNA中对应序列为3＇—CGUA—5＇ D．SINV和HIV的遗传信息传递过程中均存在RNA→蛋白质过程 【答案】C 第2题SOS1和NHX均可以同时反向运输Na+和H+，两者分别位于细胞膜和液泡膜上。柽柳通过这两种转运蛋白将Na+运输至细胞外或液泡中，减少其在细胞质基质中的积累，保证生命活动的正常进行，从而适应高盐环境，上述过程均依赖于H+的顺浓度梯度运输。下列叙述错误的是（       ） A．运输过程中，Na+需要与SOS1和NHX结合 B．推测细胞外的H+浓度低于细胞质基质的 C．上述Na+的运输过程不会直接消耗ATP D．促进与SOS1合成相关基因的表达有助于提高柽柳的抗盐胁迫能力 【答案】B 作业设计 新高考领航课时练习 环节四：教学反思 对知识的真正理解最好的方法是学习者基于自身的经验背景建构起来的，要想让学生获得更多、更牢固的知识，必须调动学生的积极性，让其主动进行理性思考与论证，仅仅依靠语言的传递是不够的。本节课的知识非常抽象，在课堂中通过利用典型的有代表性的事实帮助学生建构基因突变模型，使学生更好的理解基因突变这个概念。通过建构“事实-初步建构概念-事实-丰富概念-应用概念”的教学流程，让学生在对话和交流中，逐步达成比较一致的认识，在学生头脑中留下比较清晰的印迹，有效提高了学生对知识的迁移应用能力。 学科网（北京）股份有限公司 $$