高中生物 遗传信息的表达——RNA和蛋白质的合成

遗传信息的表达——RNA和蛋白质的合成
教学目标：
1、根据所学内容，列举DNA分子的功能；
2、学生能概述遗传信息的传递和表达过程；
3、阐明什么是遗传密码及其在遗传信息表达中的作用；
4、通过对“中心法则”的理解，概述生物大分子之间的相互作用原理。

教学重点：
1、DNA控制蛋白质合成的过程和原理；
2、遗传密码在DNA控制蛋白质合成过程中的重要作用。

教学难点：
1、DNA控制蛋白质合成的过程和原理；
2、理解DNA的双重功能。

教学手段：本节内容主要是通过设置一系列问题串，调动学生学习的主动性和积极性，同时在问题串的设置中要对较大的问题或者概念进行分解。

课题引入：以血型为例，不同血型的直接原因是什么？根本原因是什么？
直接原因是蛋白质结构不同，根本原因是DNA不同，即DNA是遗传信息的控制者，蛋白质是遗传的承担着，通过学生的回答就可以把基因和蛋白质联系起来，从而指出基因表达的过程：就是基因如何控制蛋白质的合成，也就是本节要学习的重点内容。

继续提出问题：DNA作为遗传物质的功能是什么？
本问题是对DNA分子功能的认识，在前几节的内容中已做过讨论，在此是复习和进一步明确，形成共识：DNA具有遗传信息决定和遗传信息表达的双重功能：即一方面以自身为模版，进行半保留复制，保持遗传物质的稳定性；另一方面根据它所储存的遗传信息决定蛋白质的结构。

新课内容：
1.DNA控制蛋白质形成的大致过程是什么？
这个问题可以分为若干个小问题进行分析和讨论。

问题（1）：DNA主要的存在场所是什么？（答：细胞核）
问题（2）：蛋白质的合成场所是什么？（答：细胞质的核糖体）
问题（3）：细胞核内的DNA是如何控制细胞质内核糖体合成蛋白质的呢？
教师引导学生分析，DNA不能直接控制蛋白质的合成，而是间接地控制蛋白质的合成，即DNA先通过转录将遗传信息转录给mRNA，mRNA从细胞核进入细胞质与核糖体结合，有mRNA通过翻译过程指导蛋白质的合成。

教师在引导的过程中，可以让学生观察教材上“遗传信息的表达（转录和翻译）”的图示，形成清晰的认识。

2.DNA是如何通过转录将遗传信息转录给mRNA的？
此问题也可以分解成若干个小问题进行分析和讨论
问题（1）：RNA与DNA在化学组成和分子结构有什么不同？
由于学生已经掌握了DNA的结构，因此只要让学生阅读教材中RNA的结构，指出DNA和RNA的不同点。

问题（2）：DNA转录形成mRNA的过程如何？
学生阅读教材的图示，然后联系DNA的复制过程，进行比较讨论，从中总结出转录的模版、原料、条件以及需要的酶。

问题（3）：转录形成的mRNA是否携带DNA两条链的遗传信息？
此问题是衔接问题（2），需要教师和学生一起讨论共同解决。

问题（4）：RNA还有哪些类型？
这个问题学生和通过阅读直接解决。

问题（5）：mRNA是如何从细胞核进入细胞质的？
此问题可以让学生回忆细胞核的结构，推测得知mRNA由核孔进入细胞质的。

3.mRNA翻译形成蛋白质的过程如何？
此问题也需要分解成若干个小问题进行分析讨论。

问题（1）：翻译过程除了mRNA外，还要哪些结构和物质的参与？
问题（2）：翻译的大致过程如何？
问题（3）：翻译过程中决定氨基酸种类和排列顺序的是哪种物质？
对于以上问题，教师可以引导学生阅读教材，特别是图示，对于简单的问题可以采取直接读书或教师讲解的方式解决，如问题1和2.有些问题需要在学生读书的基础上进行深入的思考和分析才能解决，如分解问题3，要引导学生分析，虽然tRNA和mRNA都参与了蛋白质的合成过程，但氨基酸的种类和顺序还是
由mRNA决定的。

教师要注意引导学生联系转录和翻译，形成对DNA控制蛋白质合成的全过程的认识。

4.遗传密码在翻译过程中的作用是什么？
此问题也需要分解成若干个小问题进行分析讨论。

问题（1）：什么是遗传密码？遗传密码存在于哪种物质上？
问题（2）：遗传密码的种类有多少？如何与氨基酸的种类相对应？
问题（3）：起始密码和终止密码的生物学意义是什么？
问题（4）：遗传密码在翻译过程中起什么作用？
对于以上的问题，引导学生阅读教材和图示，简单的问题可以直接由学生阅读或教师讲解，如问题1、2和3。

对于问题4，则需要较为深入的思考和分析才能解决，需要联系翻译的过程，认识到tRNA转运来的氨基酸能否进入核糖体，取决于tRNA上反密码子与mRNA上遗传密码是否能互补配对，因此遗传密码才是决定蛋白质中氨基酸种类和顺序的关键，即通过遗传密码的排列决定蛋白质的种类。

5.为什么“中心法则”是生物大分子相互作用原理的高度概括？
可以从认识“中心法则”开始，分解成若干个小问题。

问题（1）：“中心法则”的内容是什么？
答：“中心法则”所表示的是DNA、RNA和蛋白质三种生物大分子之间的作用关系。

问题（2）：逆转录发生在什么生物中？
答：多数生物中DNA占主导地位，DNA能自我复制，并通过转录控制RNA的形成，进而通过RNA翻译控制蛋白质的形成，在只含RNA的生物中，RNA具有自我复制的功能，少数还能逆转录形成DNA。

问题（3）：“中心法则”所反映出的生物大分子间的相互作用关系如何？
对于问题3，只要一上两个问题能解决好，就可以总结出来，即一上都体现出生物大分子之间的相互作用，因此“中心法则”是整个生物学的基础。

6.总结概括，你是如何理解遗传的分子基础？
此问题不光是本节内容的问题，也是本章的主题，主要是引导学生对遗传的分子基础形成一个概括性认识，遗传的分子基础是DNA，或者说“决定生物的
性状的遗传信息最终是有核酸中核苷酸的排列顺序决定的。

”并能认识DNA的结构和功能，从分子水平认识基因对性状的控制，形成总体共识。

7.问题的升华：如何理解遗传的分子基础也是变异的分子基础？
此问题比较难，指向于对遗传和变异的共同分子基础的认识。

可是遗传的变异是由于遗传物质发生改变引起的，即“当生物体内外因素引起DNA损伤或者某些碱基改变（因此造成基因突变）时，就可能产生异常的性状或病变”。

教师在引导学生认识在DNA复制、转录时可能发生DNA损伤或碱基改变，这些是导致可遗传变异的主要来源。

从而形成对遗传和变异拥有共同的分子基础的正确认识。

课堂小结：DNA的双重功能
RNA的结构和分类
转录转录的过程、模板、场所、条件、原料等
知识结构细胞核内成熟的mRNA转移到细胞质中
翻译：模板、场所、条件、原料等
遗传密码
中心法则。