第四章 基因的表達(dá) 4.3 遺傳密碼的破譯A教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)與技能1．說出遺傳密碼的閱讀方式。2．說出遺傳密碼的破譯過程，包括伽莫夫的三聯(lián)體推斷，克里克的實(shí)驗(yàn)推斷，尼            倫伯格和馬太的蛋白質(zhì)體外合成實(shí)驗(yàn)。二、過程與方法了解遺傳密碼的破譯過程，了解科學(xué)探究的方法，感受科學(xué)思維過程。三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過遺傳密碼的破譯過程，產(chǎn)生與科學(xué)家的思維共鳴和良好的心理體驗(yàn)。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：遺傳密碼的破譯過程。教學(xué)難點(diǎn)：尼倫伯格和馬太的蛋白質(zhì)體外合成實(shí)驗(yàn)。教學(xué)突破閱讀分析教材資料，結(jié)合已有轉(zhuǎn)錄、翻譯的知識(shí)，通過對(duì)科學(xué)探索過程的分析學(xué)習(xí)，理解尼倫伯格和馬太的蛋白質(zhì)體外合成實(shí)驗(yàn)，體會(huì)科學(xué)探究的思維過程，理解遺傳密碼的破譯過程。教法與學(xué)法導(dǎo)航教法：指導(dǎo)分析法、直觀教學(xué)法。學(xué)法：閱讀分析、合作探究、直觀演示等方法。教學(xué)準(zhǔn)備教師準(zhǔn)備：相關(guān)的掛圖、研究資料等。學(xué)生準(zhǔn)備：搜集遺傳密碼破譯的史實(shí)。教學(xué)過程1．    研究背景什么是莫爾思電碼呢？它是由美國(guó)畫家和電報(bào)發(fā)明人發(fā)明的一套有“點(diǎn)”和“劃”構(gòu)成的系統(tǒng)，通過“點(diǎn)”和“劃”間隔的不同順序來表達(dá)不同的英文字母、數(shù)字和標(biāo)點(diǎn)符號(hào)。請(qǐng)根據(jù)莫爾思電碼表，將書本中問題探討中的那段電文譯成英文。學(xué)生：where are genes located學(xué)生：基因位于DNA上要破譯一個(gè)未知的密碼，一般的思路就是比較編碼的信息，即密碼和相應(yīng)的譯文。對(duì)遺傳密碼來說最簡(jiǎn)單的破譯方法就是將DNA順序或mRNA順序和多肽相比較。但和一般的破譯密碼不同的是，遺傳信息的譯文——蛋白質(zhì)的順序是已知的，未知的都是密碼。2．    遺傳密碼的閱讀方式的探索當(dāng)圖中的DNA的第3個(gè)堿基發(fā)生改變的時(shí)，如果密碼子是非重疊的，這一改變將影響多少個(gè)氨基酸？生：一個(gè)。如果密碼子是重疊的，這一改變又將影響多少個(gè)氨基酸？生：三個(gè)。當(dāng)圖中的DNA的第3個(gè)堿基T后插入一個(gè)堿基A的話，如果密碼子是非重疊的，這一改變將影響多少個(gè)氨基酸？生：將會(huì)影響后面所有的氨基酸。如果插入兩個(gè)堿基呢？生：也會(huì)影響后面所有的氨基酸。如果插入3個(gè)堿基呢？生：將會(huì)在原氨基酸的序列中多一個(gè)氨基酸。當(dāng)圖中的DNA的的第3個(gè)堿基T后插入一個(gè)堿基A的話，如果密碼子是重疊的，這一改變將影響多少個(gè)氨基酸？如果插入2個(gè)，3個(gè)呢？生：如果插入1個(gè)堿基，影響3個(gè)氨基酸，多肽比原來正常多肽多1個(gè)氨基酸。生：如果插入2個(gè)堿基，影響4個(gè)氨基酸，多肽比原來正常多肽多2個(gè)氨基酸。生：如果插入3個(gè)堿基，影響5個(gè)氨基酸，多肽比原來正常多肽多3個(gè)氨基酸。3．    遺傳密碼的驗(yàn)證（克里克實(shí)驗(yàn)）1957年，克里克設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，有力的證明三聯(lián)密碼的真實(shí)性，他用T4噬菌體染色體上的一個(gè)基因通過原黃素處理可以使DNA脫落和插入單個(gè)堿基，通過這樣的方法他們發(fā)現(xiàn)加入或減少一個(gè)或兩個(gè)堿基都會(huì)引起噬菌體突變，無法產(chǎn)生正常的蛋白質(zhì)，而加入或減少三個(gè)堿基卻可以合成正常的蛋白質(zhì)，為什么會(huì)這樣呢？結(jié)合書本74頁(yè)有關(guān)句子中插入英語(yǔ)字母對(duì)語(yǔ)句產(chǎn)生的變化來理解。當(dāng)插入1、2個(gè)堿基時(shí)，會(huì)對(duì)后面所有的氨基酸產(chǎn)生影響。當(dāng)插入3個(gè)堿基時(shí)，則可能對(duì)部分的氨基酸有影響，所以有可能合成正常功能的蛋白質(zhì)。補(bǔ)充遺傳密碼的特點(diǎn)：①不間斷性：mRNA的三聯(lián)體密碼是連續(xù)排列的，相臨密碼之間無核苷酸間隔。②不重疊性：對(duì)于特定的三聯(lián)體密碼而言，其中每個(gè)核苷酸都具有不重疊性。不重疊性使密碼簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確無誤。并且當(dāng)一個(gè)核苷酸被異常核苷酸取代時(shí)，不會(huì)在肽鏈中影響多個(gè)氨基酸。①         簡(jiǎn)并性②         通用性③         起始密碼和終止密碼：GUG作為起始碼，到目前為止只在一種噬菌體蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)過，在正常情況下，它是纈氨酸的密碼子。所以說肽鏈合成的第一個(gè)氨基酸總是甲硫氨酸。4．    遺傳密碼對(duì)應(yīng)規(guī)則的發(fā)現(xiàn)馬太和尼倫伯格與克里克的方法和思路完全不同，他們采用的體外合成蛋白質(zhì)的技術(shù)。（1）去模板：除去DNA和mRNA。在細(xì)胞提取液中含有核糖體、ATP及各種氨基酸，是一個(gè)完整的翻譯系統(tǒng)。（2）加入多聚尿嘧啶核苷酸代替天然的mRNA，發(fā)現(xiàn)合成了單一的多肽，既多聚苯丙氨酸。這一結(jié)果不僅證實(shí)了無細(xì)胞系統(tǒng)的成功，也說明UUU是苯丙氨酸的密碼子。板書展示第3節(jié)    遺傳密碼的破譯（選學(xué)）      1944年薛定諤提出了遺傳密碼的設(shè)想       1954年伽莫夫用數(shù)學(xué)的方法，推斷3個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸遺傳密碼的破譯1957年否定了遺傳密碼重疊閱讀的可能性      1961年克里克實(shí)驗(yàn)證明了遺傳密碼中3個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸      1961年尼倫伯格和馬太破譯了第一個(gè)遺傳密碼      1965年破譯了全部的密碼課堂作業(yè)根據(jù)蛋白質(zhì)中遺傳信息傳遞規(guī)律，填寫表中空白并回答問題。DNA雙鏈A鏈C  A  B鏈    G 信使RNAC鏈  A   轉(zhuǎn)運(yùn)RNAD鏈 G A G氨基酸E鏈丙氨酸 1．丙氨酸的密碼子是        ，決定合成該氨基酸的DNA上的堿基是        。2．第二個(gè)氨基酸是                     。（查密碼表）3．           鏈為轉(zhuǎn)錄的模板鏈，遺傳密碼子存在于        鏈上。參考答案：1．GCA  CGT  2．UGC半胱氨酸 3．A    C教學(xué)反思傳統(tǒng)的教學(xué)忽略了學(xué)生的參與，學(xué)生是被動(dòng)的接受。本節(jié)課的設(shè)計(jì)將科學(xué)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)和學(xué)生的探究過程相結(jié)合，讓學(xué)生沿著科學(xué)的邏輯思維路線，即發(fā)現(xiàn)問題、大膽假設(shè)、實(shí)驗(yàn)探究，最終得到符合邏輯的結(jié)論，體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位。通過師生互動(dòng)和生生互動(dòng)，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，體現(xiàn)了新課程理念。教育格言人的內(nèi)心里有一種根深蒂固的需要——總想感到自己是發(fā)現(xiàn)者、研究者、探尋者。在兒童的精神世界中，這種需求特別強(qiáng)烈。但如果不向這種需求提供養(yǎng)料，即不積極接觸事實(shí)和現(xiàn)象，缺乏認(rèn)識(shí)的樂趣，這種需求就會(huì)逐漸消失，求知興趣也與之一道熄滅。——蘇霍姆林斯基即使是最好的兒童，如果生活在組織不好的集體里，也會(huì)很快變成一群小野獸。——馬卡連柯集體生活是兒童之自我向社會(huì)化道路發(fā)展的重要推動(dòng)力；為兒童心理正常發(fā)展的必需。一個(gè)不能獲得這種正常發(fā)展的兒童，可能終其身只是一個(gè)悲劇。——陶行知學(xué)者有四失，教者必知之。人之學(xué)也，或失則多，或失則寡，或失則易，或失則止。此四者，心之莫同也。知其心，然后能救其失也。教也者，長(zhǎng)善而救其失者也。——《禮記·學(xué)記》 頑強(qiáng)的回憶是一種勞動(dòng)，這種勞動(dòng)有時(shí)也是相當(dāng)艱巨的；但是必須使兒童逐漸習(xí)慣于它，因?yàn)檫z忘的原因往往是懶于回憶被遺忘的東西；因此，對(duì)記憶痕跡漫不經(jīng)心的惡習(xí)就根深蒂固了。正因?yàn)檫@樣，所以我們說那些當(dāng)學(xué)生稍有遺忘就急于提示而不耐心等待的教師，是在損害著兒童的記憶。──烏申斯基   

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第2節(jié) 基因表達(dá)與性狀的關(guān)系

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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