从基因到蛋白质优秀完整教案

“遗传信息的翻译”一节的教学设计

1 教学内容分析

遗传信息的翻译是基因控制蛋白质合成中的重要生理过程，也是遗传学核心概念相对集中的一节内容，比如：转录、翻译、模板链、密码子、反密码子、转移RNA、mRNA、遗传信息、遗传密码等。发生在细胞内的微观、抽象、动态的转录和翻译过程，仅用文字和图片信息有时候很难表述“到位”，即便概念讲得很细很清楚，若这些概念之间的关系未理解清楚则远没有达到教学目标。本节可供选择的教学资源也很多，比如模型、动画、PPT课件等，但滥用、错用或使用时机选择不当，也会弱化学生对概念的抽象思维与正确表述，或产生难以修正的错误（如使用翻译模型时是核糖体移动位置，还是mRNA移动位置等）。所以本节内容的教学需要处理好以下2种关系：图片、动画、模型的使用与学生思维深度开发的关系；概念的分步学习与概念间相互关系学习的合理化处理。

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教学目标

2.1

知识目标 ·说明密码子、转移RNA与氨基酸的关系。

·概述遗传信息的翻译过程。

·归纳基因指导蛋白质的合成过程中各概念并制作概念图。

2.2 能力目标

·运用类比推理等方法分析碱基与氨基酸的对应关系，培养分析与抽象思维能力。

·通过角色扮演，模拟翻译过程，培养知识迁移与语言表述能力。

2.3 情感、态度与价值观目标

·通过角色演绎翻译过程，体验基因表达过程的和谐美，体会合作学习的快乐。

·从基因指导蛋白质的合成过程中，认同细胞是生物体结构和功能的基本单位。

3 教学重点和难点

·遗传信息的翻译过程。

·遗传信息、密码子、反密码子、氨基酸之间的关系。

4 教学创意

采用类比推理、探究分析、角色扮演、实验探究、图文动画结合等方法突出核心概念的关系的教学，化解难点。

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教学过程

5.1 温故——重点提问

提问：什么是基因？充当DNA与蛋白质之间媒介的物质是什么？转录过程所需的条件有哪些？

设计意图：通过学生回忆旧知，教师板书细胞结构图的形式，加深学生对遗传信息转录过程的理解，为后续的翻译过程学习作铺垫。

5.2

推理——摩斯密码类比，学习翻译的概念

教师：当mRNA从核孔进入细胞质中，生产蛋白质的机器即核糖体会结合到mRNA上进行蛋白质的合成。但是mRNA是由一个个核糖核苷酸连接而成，它从DNA处获得的遗传信息表1

现为四种碱基（A、G、C、U）的排列顺序，如何合成出蛋白质？

类比：将细胞核比作是作战司令部，DNA比作司令，核糖体为前方阵地。在战争中，司令以电报的形式发送作战指令，指令的内容在电报中以特定的电码符号发送，将这种特殊的电码符号和字符建立联系的即为摩斯密码表。给出摩斯密码表，指导学生通过查阅此表完成两组电码符号与字符的转换，说出将电码符号转换成字符的过程即为翻译。

教师：mRNA上的碱基类比于电码符号，将此信息转变成蛋白质的过程即为遗传信息的翻译。

设计意图：①通过类比思想，锻炼学生知识迁移的能力；②结合摩斯密码表完成电码符号和字符的转换，培养学生快速处理和整合信息的能力。

5.3 知新——分步探究，学习密码子、反密码子概念及与氨基酸之间的对应关系

探究一：碱基与氨基酸的对应关系

教师：通过类比的方法，我们试图在碱基与蛋白质之间构建起类似于摩斯密码表中电码符号和字符的对应关系。然而，自然界中蛋白质的种类成百上千，与之建立对应关系实属不易。但是，构成蛋白质的氨基酸的种类大约有20种，故可将探究的问题简化为：如何将4种碱基与20种氨基酸建立对应关系？

问题1：如果一个碱基决定一个氨基酸，那么四种碱基能决定多少种氨基酸？

问题2：如果两个碱基决定一个氨基酸，最多能决定多少种氨基酸？

板书引导：AA—— AG—— AU—— AC—— _ _——

4×4=16种 < 20种

问题3：那么至少需要几个碱基决定一个氨基酸呢？

学生：三个碱基决定一个氨基酸，则能决定4=64种。

教师：根据数学推理，三个及以上碱基决定一个氨基酸则足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸。科学家经过不断实验证明就是3个碱基编码1个氨基酸。mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基称为一个密码子。如：密码子UUA决定哪种氨基酸？指导学生练习查阅密码子表。

问题4：在20种氨基酸的密码子表中，共有密码子总数是几种？决定氨基酸的密码子有几种？

学生：共有密码子64种，决定氨基酸的密码子是61种。

教师：有三个密码子不编码任何氨基酸，是终止密码子，决定蛋白质合成过程的终止。另有两个密码子编码两种氨基酸，同时亦决定蛋白质合成的开始，为起始密码子。

问题5：一种密码子决定几种氨基酸？一种氨基酸由几种密码子决定？

学生：一种密码子只能决定一种氨基酸，但是一种氨基酸可以由一种或多种密码子决定。如：决定亮氨酸的密码子有六种，但是决定色氨酸的密码子就一种。

探究二：运载工具及结构特点

教师：游离在细胞质中的氨基酸如何被运送到合成蛋白质的“生产线——核糖体”上？引出“搬运工”为tRNA。指导学生观察tRNA的结构示意图，找出其上的特殊的结合位点。

学生：tRNA的上端有一个氨基酸的结合位点，下方有一个反密码子区。

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教师：tRNA为单链，部分碱基配对形成氢键，呈三叶草型结构。在其结构中，反密码子区有什么作用？（图示反密码子区有三个碱基构成，引导学生理解与密码子联系。）

学生：反密码子可与密码子通过碱基互补配对原则形成氢键。

辨析：追根溯源，tRNA所转运的氨基酸由密码子决定还是反密码子决定？

学生：由密码子决定氨基酸的种类。

教师：基因指导蛋白质的合成，遗传信息从DNA通过转录传递给mRNA，故mRNA上的密码子决定氨基酸的种类。tRNA只是起到转运氨基酸的作用，且一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。

探究三：翻译过程

采用自主学习结合小组讨论的形式，学生自主阅读课本“蛋白质合成示意图”，结合翻译所需的条件（模板、原料、能量和酶）理解遗传信息的翻译过程，以两人为一组，互相描述翻译的过程。

设计意图：以探究的方式学习遗传信息的翻译过程，将一个连续的过程拆分成若干个环环相扣的问题，引发学生产生连续性的思考，结合教师暴露思维过程最大程度地发散学生的思维，逐一击破各个问题。最后让学生通过自主学习将知识串联起来，在过程中发现问题，通过小组讨论共同解决问题，培养学生的合作与表达沟通能力。

5.4 解难——角色扮演，合作学习翻译的动态全过程

教师：将蛋白质的合成过程比拟成生产线上的流水作业。给出一条mRNA链，由4-5位同学根据模板链完成蛋白质的合成过程，PPT动画辅助教学。

分设如下角色：

总指挥（1人）职责：描述翻译的动态过程，并有权挑选担任“搬运工”的同学。

搬运工（4-5人）职责：说出所搬运的氨基酸的种类，及自身的反密码子。

监理（班级剩余同学）职责：监督整个翻译过程，确保不出差错。

扮演过程中，开始时2个“搬运工”并排站立，当一个“搬运工”扮演完角色（表述）后离开，核糖体移动一个位置，另一个“搬运工”进入，依次类推，直到遇到终止密码截止。

5.5

小结——知识整理，形成知识体系

学生总结翻译的条件。场所：核糖体；模板：mRNA链；原料：游离的氨基酸；产物：蛋白质；能量：ATP；各种酶；信息传递方向：mRNA→蛋白质。

教师：蛋白质作为生命活动的主要承担者，它在细胞中的需求量非常大，mRNA如何能快速高效地合成出蛋白质呢？

图示：一个mRNA分子上结合多个核糖体，可同时合成多条肽链，这些肽链经过进一步的盘曲、折叠，形成具有一定空间结构和功能的蛋白质分子，在细胞的生命活动中承担各项职责。

总结：在研究“基因如何指导蛋白质的合成”问题中，我们首先从细胞层面入手，分析“基因在哪儿？蛋白质的合成场所在哪儿？”紧接着，通过一系列的问题探究，明确了整个遗传信息的传递过程，将问题延伸至蛋白质分子层面，最终合成的蛋白质分子回到细胞中承担生命活动的各项职责，研究的问题再次回到细胞层面。从细胞→分子→细胞的研究历程，印证了细胞是生物体结构和功能的基本单位。

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5.6 建构——画概念图，完善知识体系

设计意图：以画概念图的形式，帮助学生理清在“基因指导蛋白质的合成”中各概念之间的关系，构建知识网络，完善知识体系。

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教学反思

本节课在导入设计部分从学生温习已学知识开始，辅以“摩斯密码”的情境导入，在已有知识和待解问题之间搭建思维的桥梁，通过类比处理的方式，锻炼学生知识迁移的能力。同时，新颖的学习情境易唤起学生的学习兴趣，激发其进一步探究的学习动机。在教学结构上，将翻译过程的学习分成三个部分的探究性活动，以问题串、师生互动、生生互作的形式，逐个击破问题，并不适时机地运用了图文动画手段，帮助学生理解概念间关系，最终通过角色扮演的情境教学将核心概念串联起来，生动形象地模拟整个翻译过程，并用准确的语言表述出来，巧妙处理好了多媒体手段运用与学生思维训练的关系, 教学过程和谐自然,收到了较好的教学效果。

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