4.1 基因指导蛋白质的合成 第1课时 教学设计 2025—2026学年高一下学期生物人教版必修2

第1节 基因指导蛋白质的合成（第1课时） 一、教材分析 教材分析 承前：本章是“基因的表达”的开篇。学生已在前三章解决了“基因在哪里”（染色体上）和“基因是什么”（有遗传效应的DNA片段）的问题。本节课旨在探究“基因如何发挥作用”，是遗传学中心法则的核心环节，将抽象的基因概念与具体的蛋白质合成联系起来。 启后：本节课学习的“转录”是“翻译”的前提，共同构成基因表达的全过程。它为后续学习“基因表达与性状的关系”、“基因突变”以及选择性必修3的“基因工程”、“蛋白质工程”奠定了直接的分子生物学基础。 二、教学目标确定 教学目标 生命观念 通过比较DNA与RNA的结构异同，理解RNA适于作为DNA信使的结构基础，形成“结构与功能观”。 科学思维 能够通过构建转录过程的概念模型或物理模型，阐明转录的场所、模板、原料、产物、方向等要素，发展模型与建模的思维能力。 科学探究 体验“基于现象提出假说—设计实验验证—得出结论”的科学探究过程，提升基于证据进行推理和论证的能力。 社会责任 关注我国科学家在相关领域的研究成果（如参考资料中提及的帕金森综合征研究），增强民族自豪感和科技自信。 教学重点 1.RNA适于作为DNA信使的原因。 2.遗传信息转录的过程、条件和特点。 教学难点 1.从科学史资料中分析、推理出“RNA是信使”及“转录以DNA一条链为模板”的结论。 2.理解转录过程中碱基互补配对（A-U，T-A，C-G，G-C）及RNA链延伸方向（5‘→3’）的分子细节。 三、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 一、创设情境，提出问题 1.情境导入： 展示辣椒图片，提问：“有人怕辣，有人不怕辣，这与基因有关。控制辣觉的TRPV1基因如何在细胞内发挥作用？”展示基因位置图和作用示意图。 2. 回顾与聚焦：引导学生回顾：基因是有遗传效应的DNA片段，主要位于细胞核；而蛋白质合成场所是细胞质中的核糖体。提问：DNA如何指挥远在细胞质中的核糖体合成蛋白质？ 3. 引出课题：科学家推测需要一个“信使”。本节课的核心任务就是：①寻找信使分子是什么？②信使如何准确传递遗传信息？ 1.引导学生概括辣觉的产生过程: 辣椒素感应基因编码了辣椒素受体这种通道蛋白，最终导致对辣椒素敏感的性状，这个过程即基因的表达。 2. 回顾旧知，明确DNA在核内、蛋白质在胞质合成的空间隔离，产生认知冲突。 3. 明确本节课的两个核心探究任务。 二、任务一：寻找信使分子 活动一：分析证据，推理信使本质 1. 提供科学史资料链 资料1（布伦纳实验）：用RNA酶处理细胞，蛋白质合成停止；加入RNA，恢复合成。 资料2（放射标记追踪）：用³H-尿嘧啶短时培养细胞，放射性集中在核内；一段时间后，放射性转移到细胞质。 资料3（噬菌体侵染实验）：噬菌体侵染后，细菌只合成噬菌体的RNA和蛋白质。DNA-RNA杂交技术表明，新RNA只与噬菌体DNA的一条链互补。 2. 引导问题串： a. 资料1说明什么物质对蛋白质合成至关重要？ b. 资料2中放射性标记的转移说明了什么物质的动向？ c. 综合资料1、2，推测“信使”可能是什么？ d. 资料3说明了这个“信使”的模板是谁？是DNA的双链还是单链？ 3. 组织讨论与总结：引导学生分组讨论，汇报推理过程。师生共同总结：信使是RNA，它是在细胞核中以DNA的一条链为模板合成的，然后进入细胞质。这个过程称为“转录”。 活动一： 1. 阅读教师提供的三则科学史资料。 2. 小组合作推理：围绕教师的问题串，分析资料，进行逻辑推理，尝试得出结论。 3. 汇报交流：分享本组的推理链条和结论。 形成共识：信使是RNA；它在细胞核内以DNA一条链为模板合成（转录），然后进入细胞质。 三、任务二：探究信使如何准确转录 活动二：比较与建模——揭秘转录过程 1. 问题过渡：RNA为什么能胜任“信使”角色？转录如何保证信息传递的准确性？ 2. 比较DNA与RNA：引导学生阅读教材图4-1及相关文本，从五碳糖、碱基、结构、功能五个方面进行比较。 重点强调：RNA含有核糖和碱基U，与DNA的脱氧核糖和碱基T不同；但两者都含A、G、C，且能通过碱基互补配对传递信息。 3. 构建转录概念模型： 引导关键问题： 场所？（主要细胞核） 模板？（基因所在的DNA一条链） 原料？（4种核糖核苷酸） 酶与能量？（RNA聚合酶，ATP） 过程？（RNA聚合酶结合启动子→解旋局部DNA→以模板链按碱基互补配对（A-U, T-A, C-G, G-C）合成RNA链→到达终止子释放） 产物？（mRNA、tRNA、rRNA） 方向？（RNA链合成方向5’→3’；沿模板链方向3’→5’）。 活动二： 1. 阅读教材，完成DNA与RNA的比较表格，从结构上理解RNA作信使的可行性。 2. 小组合作建模：利用材料或绘图，合作构建转录过程的概念模型/物理模型，体现关键要素。 3. 在建模中思考：讨论并尝试回答教师提出的关键问题，特别是碱基配对和方向性。 四、总结应用，课堂小结 1. 概念整合：引导学生用一句话概括本课核心：遗传信息从DNA传递给RNA的过程，叫做转录。它是基因表达的第一步。 2. 学以致用： a. 解释现象：抗生素利福平通过抑制细菌的RNA聚合酶来杀菌，其原理是什么？（阻断转录） b. 习题辨析：判断“转录时DNA双链完全解开”、“一个基因的两条链同时转录”等说法正误。 1. 口头概括转录的概念和意义。 2. 运用新知解释抗生素原理，进行概念辨析。 五、布置作业，延伸学习 1. 基础作业：绘制遗传信息转录过程的示意图，并标注关键组成部分和步骤；完成教材本节练习。 2 预习作业：阅读教材“遗传信息的翻译”部分，思考：mRNA上的密码子如何被解读为氨基酸序列？ 完成作业。 四、教学板书 第1节 基因指导蛋白质的合成（第1课时） 一、核心问题 DNA（细胞核）如何指导蛋白质（细胞质）合成？ → 需要“信使” 二、任务一：寻找信使分子——科学史的推理 三、任务二：信使如何准确转录——结构与过程 转录过程 场所：主要细胞核。 模板：DNA的一条链（模板链）。 原料：4种核糖核苷酸（ATP、UTP、GTP、CTP）。 酶：RNA聚合酶（需能量ATP）。 原则：碱基互补配对（A-U, T-A, C-G, G-C）。 过程：结合启动子→局部解旋→合成RNA（5‘→3’延伸）→到达终止子脱离。 产物：mRNA（信使）、tRNA（转运）、rRNA（核糖体）。 四、转录的概念 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。 实质：将DNA的遗传信息传递到RNA上。 五、教学反思 设计亮点 双任务驱动，思维进阶：以“寻找信使”和“探究转录机制”两个明确任务贯穿课堂，前者侧重基于证据的推理思维，后者侧重模型与建模的构建思维，思维层次清晰，逐步深入。 学科网（北京）股份有限公司 $