4.3《遗传与进化-遗传密码的破译》(必修2)1

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1、遗传密码的破译王树仁广东省珠海市实验中学一、教材分析遗传密码的破译，就等于编著了一本生命科学的辞典，而这本辞典适应于从细菌到人类的一切生物。这些生物都是按照这本辞典查阅和翻译着自己的蛋白质，又按照这本辞典营造和传递着生命。这一发现是分子生物学和分子遗传学发展中的一个重大里程碑，是20世纪生命科学中最令人激动的巨大成就之一，也是后来蓬勃兴起的基因工程和人类基因组计划得以实现的基础。遗传密码的破译是高中生物必修2第4章“基因的表达”的一节内容，在教材中本来属于选学内容，但考虑到该内容蕴涵有丰富的科学史探究素材，非常适

2、合学生进行探究性学习活动。通过探究性学习活动，能使学生经历和体验科学探究的过程，体味科学的本质，激发其学习生物学的兴趣，培养学生的生物科学素养，达到知识、能力、情感三者合一的教学目标。教学目1、知识目标：A、遗传密码是如何破译的B、遗传密码有哪些特点2、能力目标：a.从数学的角度认识碱基与氨基酸的对应关系训练学生科学推理能力b.通过再现科学史培养学生实验设计与科学探究能力c.通过总结遗传密码的特点训练学生对比分析、归纳总结能力教学目3、情感目标：a.通过再现科学史让学生体验科学方法与科学态度b.通过再现科学史让学

3、生感受科学知识发现过程的艰辛和漫长教学目教学重点教学难点遗传密码的破译过程运用数学方法及实验方法探究“碱基与氨基酸的对应关系”二、教法学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。三、教学流程1、导入新课2、从数学的角度认识碱基与氨基酸的对应关系3、科学家破译遗传密码的过程4、遗传密码的特点5、课堂练习6、布置作业1、导入新课（问题导入）mRNA是

4、怎样把其中的碱基序列转化为蛋白质中相应氨基酸排列次序的？mRNA的碱基与氨基酸之间是如何对应的？下面将通过同学们的探究性学习活动，研究碱基与氨基酸之间的对应关系。2、从数学角度认识碱基与氨基酸的对应关系资料1：mRNA只有4种碱基，而组成蛋白质的氨基酸有20种，这四种碱基是怎么决定蛋白质的20种氨基酸的呢？如果1个碱基决定一个氨基酸，那么4种碱基只能决定4种氨基酸，显然这种组合是不够的。想一想，①如果2个相邻碱基决定一种氨基酸呢？②如果3个相邻碱基决定一种氨基酸呢？③由此分析你认为应该由多少个碱基编码一个氨基酸，

5、4种碱基才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？2、从数学角度认识碱基与氨基酸的对应关系学生通过数学运算、小组讨论、推理猜想，即可确定“理论上应该是三个碱基决定一个氨基酸”。上述结论仅为数学推理，如何证明呢？引入科学资料2资料2：上世纪50～60年代，DNA分子结构的发现者克里克研究表明：在T4噬菌体的相关碱基序列中增加或者删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质；但是，当增加或者删除三个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。3.1克里克T4噬菌体实验提示：把THEFA

6、TCATATETHEBIGRAT中的单词看作决定一个氨基酸的密码子为什么会产生这样的现象呢？请分析找出原因3、科学实验3、科学实验3.1克里克T4噬菌体实验THEFATCATATETHEBIGRAT试着插入或删去其中的一个、两个、三个字母，看后面的语意会有什么变化？通过小组推演讨论，会发现只有插入或删去其中的三个字母，后面的语意才不变。究其原因为三个字母组成一个单词。类比推理即可得知：“出现上述现象的原因是，信使RNA上的每三个碱基决定一个氨基酸”。如何破译遗传密码呢？引入科学资料3资料3：1961年，尼伦伯格和

7、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。3、科学实验3.2尼伦伯格和马太的大肠杆菌实验3.2尼伦伯格和马太的大肠杆菌实验3、科学实验学生根据资料内容，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？需要一组还是

8、多组实验？氨基酸怎样加入？教师引导鼓励，学生思考探究、讨论争辩，达成共识：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。3.2尼伦伯格和马太的大肠杆菌实验3、科学实验上述方法只能破译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。只能确定4种氨基酸的遗传密码，所以密码子中肯定还有2