2019-2020年高中生物 4.3遗传密码的破译（选学）教案B 新人教版必修2

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1、2019-2020年高中生物4.3遗传密码的破译（选学）教案B新人教版必修2教学重点遗传密码的破译过程。教学难点1．尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。2．运用数学方法及实验方法探究“碱基与氨基酸的对应关系”。教学策略本节的主要内容是遗传密码的破译过程，是对本章第1节的重要补充。学生在第1节中已经学习了遗传密码，但并不了解遗传密码是如何破译的，本节引导学生认识遗传密码的破译过程，使学生通过这一研究过程学习其中蕴含的科学研究方法。1．采用类比的学习方法，使复杂的问题更容易理解。2．以分析“尼伦伯格和马太实验”的

2、设计思路为突破口，初步理解遗传密码的破译方法。教学方法探究式教学。引导学生通过数学方法推理和猜想“碱基与氨基酸的对应关系”；根据科学资料，运用英语词句类比推理“碱基与氨基酸的对应关系”；借鉴科学家的实验方法，小组合作设计实验方案，探究与体验破译遗传密码的方法和过程。教学过程一、导入新课以“问题探讨”导入本课的学习。教师引导学生思考P73“问题探讨”，讨论后回答问题。提示1：根据莫尔思密码表，将书本中用莫尔思密码编写的问题译成英文就是：wherearegeneslocated。二、新课教学要破译一个未知的密码，一般

3、的思路就是比较编码的信息，即密码和相应的译文。对遗传密码来说最简单的破译方法就是将DNA顺序或mRNA顺序和多肽相比较。但和一般的破译密码不同的是，遗传信息的译文——蛋白质的顺序是已知的，未知的都是密码。莫尔思密码是由美国画家和电报发明人发明的一套有“点”和“划”构成的系统，通过“点”和“划”间隔的不同顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。（一）遗传密码的阅读方式构成蛋白质的氨基酸有20种，而mRNA上的碱基只有4种，这就出现几个碱基决定一个氨基酸的问题，请大家探讨一下几个碱基决定一个氨基酸？学生探讨：若一种

4、碱基与一种氨基酸对应的话，那么只可能产生4种氨基酸，而已知的天然氨基酸有20种，因此不可由一种碱基对应一种氨基酸。若2个碱基与一种氨基酸对应的话，4种碱基共有16种不同的排列组合，也不足以编码20种氨基酸。3个碱基编码一种氨基酸就可以解决问题。4个碱基与一种氨基酸对应的话，就会产生256种排列组合。相比较而言，只有三联体较为符合20种氨基酸。过渡：人们不禁要问在三联体中的每个碱基只读一次还是重复阅读呢？以重叠阅读和非重叠方式阅读DNA序列会有什么不同？教师引导学生阅读P74图4-10。思考与讨论：1．当图4-10

5、中DNA的第三个碱基（T）发生改变时，如果密码是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是重叠的，又将产生怎样的影响？提示：密码是非重叠的：1个氨基酸；密码是重叠的：3个氨基酸。2.当图4-10中DNA的第三个碱基（T）后插入一个碱基A，时，如果密码是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是重叠的，又将产生怎样的影响？如果插入2个、3个碱基呢？提示：如果密码是非重叠的：插入1、2个碱基，将会影响后面所有的氨基酸（无法产生正常功能的蛋白质），插入3个碱基将会在原氨基酸序列中多一个氨基酸。如果密码是重叠

6、的：如果插入1个碱基，影响3个氨基酸，多肽比原正常多肽多1个氨基酸；如果插入2个碱基：影响4个氨基酸，多肽比原正常多肽多2个氨基酸；如果插入3个碱基：影响5个氨基酸，多肽比原正常多肽多3个氨基酸。（二）克里克的实验证据（三）遗传密码对应规则的发现马太和尼伦伯格和克里克的方法和思路完全不同，他们采用的体外合成蛋白质的技术。制备去模板的细胞提取液：即除去DNA和mRNA，此时细胞提取液中含有核糖体、ATP及各种氨基酸，是一个完整的翻译系统。加入多聚尿嘧啶核苷酸代替天然的mRNA，发现合成了单一的多肽，既多聚苯丙氨酸。

7、这一结果不仅证实了无细胞系统的成功，也说明UUU是苯丙氨酸的密码子。资料2：1961年，尼伦伯格和马太利用大肠杆菌的破碎细胞溶液，建立了一种利用人工合成的RNA在试管里合成多肽链的实验系统，其中含有核糖体等合成蛋白质所需的各种成分。利用这个实验系统，尼伦伯格和马太设计了一个巧妙的实验，破译了第一个遗传密码，即UUU-苯丙氨酸。如果是你，如何设计实验破译遗传密码？提示：实验提供有多个试管和20种氨基酸溶液学生根据资料内容，分组讨论，大胆探究，设计方案。实验方案设计过程面临3个问题：合成怎样的RNA作为模板？需要一组

8、还是多组实验？氨基酸怎样加入？总结：用单核苷酸人工合成RNA，分多个实验组，分别加入不同的氨基酸，即可破译UUU-苯丙氨酸。上述方法只能确定4种氨基酸的遗传密码，即只能破译AAA是赖氨酸的密码子，CCC是脯氨酸的密码子，GGG是甘氨酸的密码子，UUU是苯丙氨酸的密码子。所以密码子中肯定还有2种或3种碱基组合的情况。引入科学资料材料3：1966年科学家霍拉纳发明了一种新的R