4.1.2基因指导蛋白质的合成第二课时教学设计-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学教学设计聚焦遗传信息的翻译与中心法则核心内容，通过“温故知新”导入，回顾转录知识引出翻译必要性，构建DNA→RNA→蛋白质的遗传信息传递逻辑链条，为学生搭建学习支架。 此资料以科学史探究为主线，结合克里克实验推理密码子碱基数量、尼伦伯格实验验证密码子对应关系，培养科学思维与证据推理能力。利用翻译过程动画、学生上台模型演示等直观手段，将微观过程具象化，落实探究实践。密码子通用性认同生物共同起源，强化生命观念。助力学生掌握重难点，为教师提供逻辑严密、互动性强的教学方案。

授课内容（教材版本、单元信息等）： 人教版高中生物学必修二 第4章基因的表达 第1节基因指导蛋白质的合成 第2课时 课时安排：1 教材分析： （一）单元分析 第4章“基因的表达”是人教版高中生物必修2《遗传与进化》重要单元，紧扣大概念“遗传信息控制生物性状，并代代相传”，在整个遗传学知识体系中具有承上启下的核心地位。本单元承接第3章基因的本质，在学生掌握DNA化学组成、空间结构与复制规律的基础上，进一步从分子层面探究遗传信息如何从基因流向RNA、最终表达为蛋白质，完善染色体—DNA—基因—RNA—蛋白质—生物性状的逻辑链条。本单元围绕RNA的结构功能、转录和翻译过程、基因与性状的关系等内容展开，以真实情境、问题探讨、科学史探究为主线，融合分子结构、生理过程与实验证据。教材遵循由宏观情境到微观机理、由现象到本质的认知规律，引导学生运用模型构建、对比分析、证据推理等科学方法，落实结构与功能观、信息观等生命观念，同时为后续基因突变、基因工程、生物进化等内容奠定理论与素养基础。 （二）课时分析 本课时主要内容为遗传信息的翻译和中心法则，是承接转录、完善基因表达全过程的核心关键课时。紧扣新课标“遗传信息控制生物性状，并代代相传”的大概念要求。本课时承接第一课时转录知识，在明确RNA作为遗传信使的基础上，进一步探究mRNA如何指导氨基酸合成蛋白质的完整过程。教材从碱基与氨基酸的数量关系设疑导入，循序渐进引出密码子概念，结合密码子表、tRNA结构图与蛋白质合成示意图，直观阐释翻译的场所、原料、过程及多聚核糖体高效合成机制；同时补充中心法则的内涵与补充发展，融入遗传密码破译的科学史素材，以科学家探究历程渗透假说演绎、证据推理的科学方法。本节课内容微观抽象、逻辑严密，既完善DNA—RNA—蛋白质遗传信息传递完整链条，又能引导学生建立结构与功能相适应、信息传递与生命活动相统一的生命观念，培养模型建构、对比归纳、实证分析的科学思维，既是对本节内容的收尾整合，也为后续基因性状、生物变异等知识学习奠定重要理论基础。 学情分析： （一）知识基础 学生通过第一课时转录的学习，已经掌握DNA与RNA的结构差异、RNA的种类与功能、转录的过程及条件，初步建立DNA→RNA的遗传信息传递路径。同时学生在必修一已了解氨基酸、蛋白质的结构，具备学习翻译的基础。但学生对碱基序列如何决定氨基酸种类缺乏认知，对密码子、反密码子的对应关系易混淆，难以区分各类RNA的功能，也不易理解多聚核糖体同步合成肽链、中心法则补充延伸等知识，微观分子过程仍较为抽象陌生。 （二）思维技能 高一学生具备基本图文分析和逻辑推理能力，能借助示意图理解生理过程，但翻译涉及密码子配对、tRNA转运、核糖体移动等连续动态变化，抽象思维要求较高。学生容易孤立记忆各个概念，难以串联转录与翻译、构建完整基因表达流程；对遗传密码破译的科学实验思路梳理能力较弱，需要教师借助图示、类比、分步拆解的方式，引导学生循序渐进推理归纳，提升模型建构与逻辑思辨能力。 教学目标 1.结合mRNA、tRNA的结构与功能，辨析密码子与反密码子的对应关系，构建结构与功能相适应的生命观念。 2.通过图文分析、分步梳理翻译过程，归纳翻译的场所、原料、过程及特点。 3.结合遗传密码破译科学史，体验科学探究的思路与方法，提升基于实验证据推理结论的科学探究能力。 4.依据几乎所有生物共用一套遗传密码的事实，认同生物具有共同起源。 教学重点： 1.密码子、反密码子的概念与对应关系 2.遗传信息翻译的过程、原料、场所与特点 3.中心法则的内容及补充 教学难点： 1.翻译的过程 2.中心法则的补充 教学辅助手段： 多媒体课件、视频资源（翻译过程动画）、常规教具（黑板、希沃白板） 教学过程： 【温故而知新】 提问：DNA上的基因可以控制 蛋白质 的合成，这个过程称为 基因的表达 。但是DNA在细胞核中，而蛋白质合成的场所在细胞质中，细胞核中的基因如何指导细胞质中蛋白质的合成？这中间需要一个信使物质来传递遗传信息，这个物质就是 RNA 。遗传信息从DNA传递到RNA的过程就称作 转录 。 DNA是由四种 脱氧核苷酸 构成的，而RNA它是由四种 核糖核苷酸 构成的，都是核苷酸，使用的语言是同一套，但是蛋白质它是由 氨基酸 构成的，从核苷酸到氨基酸，它们是同一种语言吗？ 不是 。那基因怎么指导蛋白质的合成？ 把核苷酸的语言转换成氨基酸的语言 ，把一种语言转换成另一种语言的过程叫做 翻译 。 【遗传信息的翻译】 （1） 翻译的定义：游离在细胞质中的氨基酸以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 （2） 碱基与氨基酸的对应关系 提问：DNA上的核苷酸是四种，RNA上的核苷酸是四种，并且DNA与RNA之间核苷酸的关系是 一一对应 的，但是构成蛋白质的氨基酸有 21 种，那四种核苷酸是如何对应21种氨基酸的呢？ 1.推理活动：1个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定 4 种氨基酸； 2个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定 16 种氨基酸； 3个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定 64 种氨基酸。 →第三种方式能满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要→3个碱基决定1个氨基酸。 2.实验证据： 展示资料：课本P70 1961年克里克用T4噬菌体进行实验，他增加或删除1个/2个/3个碱基，观察是否能正常产生蛋白质。结果发现，如果增加或删除了一个或两个碱基，蛋白质无法正常产生；如果增加或删除三个碱基，蛋白质可以正常产生。 提问：克里克的这个实验结果能够说明什么？（三个碱基对应一种氨基酸。） 提问：三个碱基又是如何和一个氨基酸进行对应的呢？比如 UUU 它对应的又是哪一种氨基酸？ 展示资料：1961年尼伦伯格、马太进行的蛋白质的体外合成实验： 实验过程 ：①在每个试管中分别加入1种氨基酸； ②在每个试管中加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液； ③在每个试管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。 提问： ①为什么要加入氨基酸？（蛋白质合成的原料） ②为什么要加入去除了DNA和mRNA的细胞提取液？ （提供酶、ATP、核苷酸等，防止细胞提取液自己的mRNA影响实验结果） ③为什么要加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸？（提供模板） 实验结果：加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸的肽链。说明 UUU 对应的是 苯丙氨酸 。 （3） 密码子 1.密码子的概念：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。 2.密码子的认读：从mRNA的5'→3'，相邻的密码子无间隔、不重叠。 （4） 密码子表 提问：翻到课本P67，阅读密码子表，回答： （1） 密码子一共有 64 种。 （2） 密码子可分为3类，其中起始密码子有 2 种，分别是 AUG 和 GUG ，都编码 甲硫氨酸 。 终止密码子有 3 种，分别是 UAA 、 UAG 、 UGA 。 终止密码子正常情况下编码氨基酸吗？ 正常不编码氨基酸 ，特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸 编码氨基酸的密码子有 61/62 种。 （3） 苯丙氨酸对应 2 种密码子……→一种氨基酸可由多种密码子决定→密码子的简并性 （4） CUU 编码 亮氨酸 ……→一种密码子决定一种氨基酸→密码子的专一性 提问：你认为密码子的简并对生物体的生存和发展有什么意义？ 展示例子： 当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能不会改变其对应的氨基酸→增强密码子的容错性。 提问：几乎所有生物体都共用上述密码子，根据这一事实你能想到什么？ 地球上几乎所有的生物共用一套密码子表→密码子的通用性。当今生物可能有着共同的起源 （5） tRNA： 1.形态：三叶草形 2.结构：其一端是携带氨基酸的部位（3‘端），另一端是反密码子。 3.反密码子的书写和读取 4.作用：识别并转运氨基酸 5.种类：61种（不编码氨基酸的终止密码子没有对应的tRNA） 6.数量关系：1种tRNA只能转运1种氨基酸；1种氨基酸可由1种或多种tRNA转运。 （6） 翻译的过程： 观看视频，请学生上台用模型演示过程。学生演示完后再点评、讲解。 （7） 翻译的场所：核糖体 （8） 翻译的条件：1.模板：mRNA 2.原料：21种氨基酸 3.酶和能量 4.工具：tRNA 5.细胞器：核糖体 （9） 翻译的产物：不成熟的蛋白质(多肽链) （10） 翻译过程中碱基互补配对方式：A-U,U-A,C-G,G-C （11） 多聚核糖体——高效翻译的机制： 在细胞质中翻译是一个快速高效的过程。通常一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。 多聚核糖体翻译方向： 由短肽链向长肽链延伸 【原核、真核生物转录与翻译的区别】 提问：真核生物有核膜结构，转录和翻译能否同时进行？（先转录、后翻译） 提问：原核生物无核膜包被的细胞核，转录和翻译有什么特点？（边转录、边翻译） 【基因的表达过程中碱基与氨基酸的数量关系】 结合图解 得出 基因碱基∶mRNA 碱基∶氨基酸 = 6∶3∶1 【中心法则】 （1） 中心法则的提出： 回顾DNA复制、转录、翻译过程中遗传信息的传递方向。 提问：从信息传递的角度，用文字和箭头表示细胞中遗传信息的传递规律。请学生上台作答。 1957年，弗朗西斯·克里克率先提出遗传信息传递的一般规律——中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；也可以从DNA流向RNA ，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。 提问：克里克提出的中心法则所有生物均能适用吗？ （2） 中心法则的补充： 资料一：1965年，科学家在RNA病毒（烟草花叶病毒）里发现了一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行复制一样，RNA复制酶能对RNA进行复制。 资料二：1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。 补充完善中心法则。 （3） 中心法则的应用——不同细胞与生物的信息传递 提问：能进行分裂的造血干细胞，遗传信息如何传递？①②③ 提问：高度分化不能分裂的神经细胞，遗传信息如何传递？②③ 提问：噬菌体的遗传信息如何传递？①②③ 提问：艾滋病病毒遗传信息如何传递？⑤①②③ 提问：烟草花叶病毒遗传信息如何传递？③④ 列表归纳以DNA作为遗传物质的生物、以RNA作为遗传物质的生物（一般的RNA病毒、逆转录病毒）遗传信息传递过程。 【练习巩固】 结合图示判断翻译方向、区分转录翻译过程、辨析原核与真核基因表达差异。 【课堂小结】 请学生回顾本节课内容：翻译过程、中心法则等。 教学反思： 本节课整体教学流程完整，教学环节衔接自然，严格依据课标、教材及学情设计教学活动，围绕遗传信息的翻译、中心法则两大核心内容展开授课。课堂以温故知新导入，通过层层设疑、逻辑推理引导学生探究碱基与氨基酸的对应关系，结合克里克、尼伦伯格的科学实验史实，培养学生证据推理与科学探究能力。教学中借助动画视频、模型演示、密码子表分析等多样化教学手段，将微观抽象的翻译过程直观化、形象化，尤其是让学生上台模型演示翻译过程，充分调动了学生课堂参与积极性，有效激发学习兴趣，生生互动、师生互动氛围良好，帮助学生较好掌握密码子、tRNA、翻译过程及中心法则等重难点知识，落实了学科核心素养。 同时本节课也存在不足之处：课堂前半部分知识点推理、实验分析设问偏多，耗时较长，导致后半部分多聚核糖体特点、原核与真核转录翻译区别、不同生物中心法则途径归纳等内容讲解较为仓促，留给学生自主思考、讨论归纳的时间不足。受课堂时长限制，未能预留充足时间进行系统课堂归纳小结，只能简化收尾。 后续教学中，将进一步优化课堂时间分配，精简前置冗余设问，合理把控各环节授课节奏；预留充足时间组织学生小组讨论、自主梳理知识框架，强化DNA复制、转录与翻译易混知识点的对比板书归纳，多引导学生自主总结规律，同时完善课堂收尾小结环节，进一步提升课堂知识落实效果与学生归纳思辨能力。 学科网（北京）股份有限公司 $