基因指导蛋白质的合成

                                    第1节 基因指导蛋白质的合成
 
   一、 教学目标
1.概述遗传信息的转录和翻译。
2.运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。

二、教学重点和难点

1.教学重点
遗传信息转录和翻译的过程。

2.教学难点
遗传信息的翻译过程。

三、教学策略

本节内容是本章的开篇，是本章学习的基础，也是教学的难点所在，可用2课时。在--中，要处理好以下几个方面的问题。

1.作好本章的引子。
学生学习第3章《基因的本质》后，已经对基因产生了浓厚的兴趣，想进一步探知有关基因的各种问题，此时教师如果能够设计一个精彩的、充满悬念的引子，则能为本章的学习奠定基础。
教师可以利用第一节开头的“问题探讨”引出恐龙能否复活的话题，让学生提出正反方观点，形成思维上的矛盾冲突。然后，教师可以引导学生欣赏本章章图，通过辨别章图的内容（细胞核中的染色体、dna、基因和细胞质中的蛋白质），提出问题“细胞核中的基因是如何通过指导细胞质中的蛋白质合成来控制生物的性状的呢”，进一步制造悬念。最后，教师指出通过本节内容的学习，就可以解答大家的疑问，从而顺利切入主题。

2.准确把握主干知识与侧枝内容的教学要求。
本节主干知识是遗传信息的转录和翻译的过程，侧枝内容是dna与rna结构的比较、核糖与脱氧核糖的比较、三种不同种类的rna以及遗传密码的组成。在侧枝内容中，前两个知识点在《分子与细胞》模块中已经学习过，在这里只须作简短的回顾和比较；后两个知识点虽然是新内容，但也不必加深和拓展，学生只需要初步了解即可。在教学中，处理主干知识和侧枝内容的关系时，教师要做到合理分配时间，明确不同内容的教学要求。
由于本节内容不仅抽象复杂，而且涉及的物质种类也比较多，因此学生往往会陷入“学习时都懂，学完了都不懂”的困惑之中。因此，教师要注意将知识及时进行归纳、比较和总结。例如，dna与rna结构的比较、三种rna功能的比较、转录与翻译过程的比较，等等。总之，教师既要让学生了解各个知识点间的内在关系，又要能简洁、清晰地概述转录和翻译的过程。

3.充分利用教材中的插图。
本节教材的特点之一是插图多而且复杂。插图包括结构示意图、化学组成区别图、转录过程流程图、翻译过程流程图和一个mrna分子上的多个核糖体同时合成多条肽链示意图等。能否处理好教材中的插图，是本节教学成败的关键因素之一。
教师在备课时，一定要仔细分辨并揣摩插图所表达的意思，并能将不同的插图内容与教学流程有机地结合起来。在对插图的处理上，还应分清主次和轻重。例如，图4 4和图4 6分别是转录和翻译的流程图，是学生应掌握的主要内容，要讲清、讲透；图4 1和图4 2是让学生区分核糖与脱氧核糖、dna与rna化学组成的差异，教师在此只需提醒学生依图区分即可；而图4 3和图4 5只需了解；至于多个核糖体同时合成多条肽链的示意图，也只是为了帮助学生理解教材小字部分的内容，不需作过多的解释。
此外还应注意，教材在呈现教学内容时，采用图文并茂的方式来揭示转录与翻译的动态过程。因此，教师不仅要利用插图达到形象和直观的教学效果，还应配合教材中的文字描述作深入浅出的讲解，使文字信息与图形信息结合起来，让学生感知到基因的表达是一个多层次的、动态的、相互协调和配合的过程。
有条件的学校，还要尽可能利用多媒体课件进行教学。多媒体课件可以形象、生动地反映基因表达的过程，这是纸质教材难以做到的。在运用多媒体教学时，教师应注意选择时机，以达到帮助学生化解难点，化抽象为形象的目的。不能整节课由多媒体取代，完全弃图不用，从而忽视了学生识图、辨图和分析释图的技能培养。教师应穿针引线，构筑多媒体与图形之间的有机组合。建议在学生分析图形之后，再配合多媒体整合各个图形，展示完整的基因表达过程。

4. 处理好学生应答与教学推进的关系。
本节教学需要师生之间有良好的互动基础，教师应设计运用好教材中的问题串，以利于将问题步步深入，使教学活动能够顺利推进。例如，转录过程以“为什么rna适于做dna的信使呢？”和“dna的遗传信息是怎么传给mrna的？”等问句串连起来；翻译过程以“碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？”和“游离的氨基酸是怎样运送到合成蛋白质的‘生产线’上的呢？”等问题引导，营造出探求、推理和发现的科学研究氛围，诱导学生积极应答，参与讨论。
另一方面，还需要注意教学推进的层次感。本节问题起始于细胞核中的dna如何指导细胞质内蛋白质合成，是将问题从细胞水平深入到分子水平；最后肽链合成了，还要在细胞中发挥作用，因此还需要回归到细胞水平。教师要注意教材结尾的一段文字，以此引导学生从不同层次上认识基因表达的意义。
四、答案和提示

（一）问题探讨
提示：此节问题探讨意在引导学生思考dna在生物体内有哪些作用，又是如何发挥作用的。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。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其调控过程才能实现，因此，在可预见的将来，利用dna分子来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。

（二）思考与讨论一
1.提示：可以从所需条件、过程中的具体步骤和过程中所表现出的规律等角度来分析。例如，转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对规律，等等。碱基互补配对规律能够保证遗传信息传递的准确性。
2.转录成的rna的碱基序列，与作为模板的dna单链的碱基序列之间的碱基是互补配对关系，与dna双链间碱基互补配对不同的是，rna链中与dna链的a配对的是u，不是t；与dna另一条链的碱基序列基本相同，只是dna链上t的位置，rna链上是u。

（三）思考与讨论二
1.最多能编码16种氨基酸。
2.至少需要3个碱基。

（四）思考与讨论三
1.对应的氨基酸序列是：甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—丝氨酸—赖氨酸—脯氨酸。
2.提示：这是一道开放性较强的题，答案并不惟一，旨在培养学生的分析能力和发散性思维。通过这一事实可以想到生物都具有相同的遗传语言，所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的，等等。
3. 提示：此题具有一定的开放性，旨在促进学生积极思考，不必对答案作统一要求。可以从增强密码容错性的角度来解释，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；也可以从密码子使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。

（五）思考与讨论四
1.提示：此题旨在检查对蛋白质合成过程的理解。可以参照教材中图4 6的表示方法来绘制。
2.提示：根据mrna的碱基序列和密码子表就可以写出肽链的氨基酸序列。

（六）想像空间
dna相当于总司令。在战争中，如果总司令总是深入前沿阵地直接指挥，就会影响他指挥全局。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。

（七）练习
基础题
1.tgcctagaa；ugccuagaa；3；3；半胱氨酸、亮氨酸和谷氨酸。
2.c。
拓展题
1.提示：可以将变化后的密码子分别写出，然后查密码子表，看看变化了的密码子分别对应哪种氨基酸。这个实例说明密码的简并性在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。
2.提示：因为几个密码子可能编码同一种氨基酸，有些碱基序列并不编码氨基酸，如终止密码等，所以只能根据碱基序列写出确定的氨基酸序列，而不能根据氨基酸序列写出确定的碱基序列。遗传信息的传递就是在这一过程中损失的。