4.1 基因指导蛋白质的合成教学设计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转录和翻译过程，通过Bt抗虫蛋白基因导入棉花的实例导入，衔接基因本质与蛋白质合成，构建“基因→RNA→蛋白质”知识链，借助对比DNA与RNA、动画演示等支架突破抽象过程。 特色在于运用模型演示和转录翻译动画直观呈现核心过程，通过密码子表分析、tRNA结构识图培养科学思维，结合密码子简并性讨论渗透进化与适应的生命观念。课堂检测与分层作业设计，帮助学生夯实基础，为教师提供结构化教学流程和高效重难点突破策略。

教学课题 第4章第1节 基因指导蛋白质的合成 课时安排 1 课时 主备人 参备人 教学班级 教学课型 新授课 备课 分备时间 集备时间 课标要求 1.概述遗传信息的转录和翻译过程； 2.说明密码子与氨基酸的对应关系； 3.简述中心法则的内容。 教材分析 本节是必修2第4章第1节，承接基因本质，开启基因表达学习，是理解基因控制性状的核心，为变异、基因工程打基础。 学情分析 学生已知基因是 DNA片段、DNA与RNA区别，但转录、翻译过程抽象，易混淆，需直观化、分步教学。 教学目标 1.概述遗传信息的转录和翻译过程。 2.计算DNA碱基数目、RNA碱基数目与氨基酸数目之间的关系。 3.阐明中心法则的具体内容，认同科学是不断发展的。 4.基于地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码的事实，认同当今生物可能有着共同的起源。 教学重点 （1）遗传信息的转录和翻译过程 （2）中心法则的具体内容 教学难点 遗传信息的转录和翻译过程 教学方法 讲授法、模型演示法、对比归纳法、讨论法 教学准备 PPT 课件、转录动画、课堂检测题 教学思路 导入→RNA与DNA区别→转录过程→练习巩固； 教 学 过 程 教学环节 教学内容及教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 提问：将苏云金杆菌抗虫蛋白基因（Bt抗虫蛋白基因）转入普通棉花，培育出的棉花植株会产生Bt抗虫蛋白。转入的是基因，得到的却是蛋白质，为什么会这样呢？ 引入本节课的主题—基因指导蛋白质的合成。 基因控制蛋白质合成的过程，叫基因的表达。 问题：基因如何指导蛋白质的合成？ 思考回答 激发探究欲 新知探究：RNA的结构与功能 提问：DNA主要存在哪里？蛋白质在哪里合成？ 提问：RNA是什么物质？为什么RNA适于作DNA的信使呢？ 【知识讲解】RNA的结构 （1）RNA是由基本单位—核苷酸连接而成的，跟DNA一样能储存遗传信息。 (2)RNA一般是单链，比DNA短，能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。 (3)RNA与DNA之间也遵循“碱基互补配对原则”。 【知识讲解】DNA与RNA在化学组成上的区别 （1）五碳糖不同：组成DNA的五碳糖是脱氧核糖，组成RNA的五碳糖是核糖 （2）碱基不完全相同：DNA的碱基组成为A、G、C、T RNA的碱基组成为A、G、C、U 【知识讲解】RNA的种类 信使RNA(mRNA)：传递遗传信息 转运RNA(tRNA）：识别并转运氨基酸 核糖体RNA(rRNA）：核糖体的组成成分 回顾知识点，对DNA和RNA进行对比 夯实基础知识 新知探究：遗传信息的转录 提问：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？ 引导学生阅读教材，结合图4-4，讲解转录的过程。 过程：①解旋：RNA聚合酶与编码蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，碱基暴露出来。 ② 配对：游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成。 ③ 连接：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。 ④释放：合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。 【知识讲解】遗传信息的转录 1.概念：在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。 2.场所：主要是细胞核 3.条件： （1）模板：DNA的一条链 （2）原料：4种游离的核糖核苷酸 （3）产物：RNA(mRNA、rRNA、tRNA) （4）酶：RNA聚合酶 （5）碱基互补配对原则：A-U、T-A、C-G、G-C 【思考.讨论】遗传信息的转录过程 1.转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？ 提示：转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则等。 碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。 2.与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？ 提示：DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，以4种游离的脱氧核苷酸为原料。 转录则需要RNA聚合酶，以4种游离的核糖核苷酸为原料。 3.转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条单链的碱基序列各有哪些异同？ 提示：转录成的RNA的碱基与DNA模板链的碱基是互补配对的关系；与DNA的另一条链（非模板链）的碱基序列的区别是RNA链上的碱基U对应在非模板链的碱基T。 结合转录动画、对知识点进行归纳 突破核心过程 巩固新课 小结回顾 梳理：转录要点 课堂检测 PPT 原题，当堂订正。 作业设计 基础性作业 完成教材课后练习与应用 拓展性作业 查阅资料，对比DNA复制与转录的异同，用表格或思维导图的形式整理出来 板书设计 第1节 基因指导蛋白质的合成 一、遗传信息的转录 1.概念： 2.场所：主要是细胞核 3.条件： （1）模板：DNA的一条链 （2）原料：4种游离的核糖核苷酸 （3）产物：RNA(mRNA、rRNA、tRNA) （4）酶：RNA聚合酶 （5）碱基互补配对原则：A-U、T-A、C-G、G-C 教学反思 本节课聚焦遗传信息的转录，以 “基因如何指导蛋白质合成” 导入，贴合 “三五” 课模要求。通过对比 DNA 与 RNA、动画演示转录过程，帮助学生快速理解核心知识，课堂互动与当堂检测效果较好。但在讲解转录与复制的区别时，讲解偏快，部分学生对模板链、非模板链及碱基配对方式（A–U）仍易混淆。课堂时间分配前松后紧，小结梳理不够充分。后续应放慢对比环节节奏，增加图解与口头复述，强化易错点辨析，让学生更扎实掌握转录过程。 教学课题 第4章第1节 基因指导蛋白质的合成 课时安排 1 课时 主备人 参备人 教学班级 教学课型 新授课 备课 分备时间 集备时间 课标要求 1.概述遗传信息的转录和翻译过程； 2.说明密码子与氨基酸的对应关系； 3.简述中心法则的内容。 教材分析 本节是必修 2 第 4 章第 1 节，承接基因本质，开启基因表达学习，是理解基因控制性状的核心，为变异、基因工程打基础。 学情分析 学生已知基因是 DNA 片段、DNA 与 RNA 区别，但转录、翻译过程抽象，易混淆，需直观化、分步教学。 教学目标 1.概述遗传信息的转录和翻译过程。 2.计算DNA碱基数目、RNA碱基数目与氨基酸数目之间的关系。 3.阐明中心法则的具体内容，认同科学是不断发展的。 4.基于地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码的事实，认同当今生物可能有着共同的起源。 教学重点 （1）遗传信息的转录和翻译过程 （2）中心法则的具体内容 教学难点 遗传信息的转录和翻译过程 教学方法 讲授法、模型演示法、对比归纳法 教学准备 PPT 课件、转录翻译动画、课堂检测题 教学思路 密码子→tRNA→翻译过程→中心法则→数量关系→作业 教 学 过 程 教学环节 教学内容及教师活动 学生活动 设计意图 复习导入 回顾转录的概念、场所、条件等内容，转录过程合成的产物有三种：mRNA、tRNA和rRNA，tRNA和rRNA参与蛋白质的合成过程，但是这两种RNA本身不会翻译成蛋白质，只有mRNA能翻译成蛋白质。 提问：DNA通过转录过程将遗传信息传递给mRNA，那么mRNA又是如何将遗传信息传递给蛋白质呢？ 回顾知识点 衔接知识 新知探究：遗传信息的翻译 【知识讲解】遗传信息的翻译 1.定义：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，这一过程叫做翻译。 场所：细胞质中的核糖体 模板：mRNA 原料：21种氨基酸 产物： 2.实质：将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列 提问：碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？4种碱基是怎么决定蛋白质的21种氨基酸的呢？ 【分析问题】 1个碱基决定1种氨基酸就只能决定4种，即41 2个碱基决定1种氨基酸就只能决定16种，即42 3个碱基决定1种氨基酸就只能决定 64种，即43 后来科学家又通过一步步的推测与实验，得知mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个相邻的碱基叫作1个密码子。 【知识讲解】 引导学生分析密码子表，对知识点进行归纳总结。 一种密码子只决定1种氨基酸，一种氨基酸可由1种或几种密码子决定。 【思考.讨论】分析密码子的特点 讨论 1.从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？ 提示：当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸，在一定程度上保证了遗传的稳定性。 基酸使用频率较高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸，可以提高翻译的速度。 2.几乎所有的生物体都共用上述密码子。根据这一事实，你能想到什么？ 提示：说明当今生物可能有着共同的起源，或生物界具有统一性。 【总结】密码子的特性 ①专一性：一种密码子只决定一种氨基酸 ②简并性：一种氨基酸可由一种或多种密码子决定 ③通用性：地球上几乎所有生物都共用一套密码子 思考：mRNA进入细胞质后就与核糖体结合起来，形成合成蛋白质的“生产线”。那么游离在细胞质中的氨基酸，是怎样被运送到合成蛋白质的“生产线”上的呢？ 【知识讲解】tRNA-搬运工 结合教材图4-6，对知识点进行讲解。 （1）形态：三叶草形 （2）功能特点：每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸 （3）反密码子：位于tRNA上能与mRNA上的密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。 思考：tRNA转运来的氨基酸在核糖体上发生了什么反应？ 【知识讲解】翻译过程 结合图4-7，讲解翻译的过程。 第1步 mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。 第2步 携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。 第3步 甲硫氨酸与组氨酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上。 第4步 核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。原来位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成，直至核糖体读取到mRNA的终止密码子，合成才告终止。 【对比】复制、转录、翻译的比较 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。 1.意义：少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质 2.核糖体移动的方向? A→B 3.产生的多条肽链结构是否相同？相同 识记知识点 查密码子表、讨论相关问题 识图 识图、口述过程 归纳记忆 明确内涵 理解密码子的特性 掌握工具 化抽象为直观 构建知识体系 新知探究：中心法则 【知识讲解】中心法则 结合图4-8，对知识点进行讲解。 1.提出者：克里克 遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制； 遗传信息也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。 —随着研究的不断深入，科学家对中心法则作出了补充。 2.中心法则的图解 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。即生命是物质、能量和信息的统一体。 基因表达过程中的数量关系：DNA碱基数（至少）：mRNA碱基数（至少）：氨基酸数 ＝6:3:1 补充知识点并绘制图解 计算练习 形成规律 提升解题能力 巩固新课 小结回顾 梳理：转录和翻译过程 课堂检测 PPT 原题，当堂订正。 作业设计 基础性作业 完成教材课后练习与应用 拓展性作业 查阅抗生素抑制细菌的机理，简要说明 板书设计 第1节 基因指导蛋白质的合成 一、转录（细胞核） 二、翻译（核糖体） mRNA → 蛋白质 密码子、tRNA、反密码子 三、中心法则 四、数量比 DNA∶mRNA∶氨基酸＝6∶3∶1 教学反思 本节课完成翻译与中心法则教学，内容抽象、环节多。通过密码子表、tRNA 结构及动画演示，学生基本理解翻译流程，但密码子与反密码子配对、核糖体移动方向等细节掌握不牢。数量关系（6:3:1）讲解后，部分学生不会灵活应用。课堂节奏偏快，小组讨论时间不足，知识整合不够到位。整体目标基本达成，但重难点突破仍需加强。今后应简化流程、强化模型构建，增加当堂计算题训练，提升学生理解与解题能力。 学科网（北京）股份有限公司 $