第3节 遗传密码的破译(选学).doc

遗传密码的破译素材阅读一、历史的步伐1、1866年，孟德尔提出遗传定律。

2、1883年，科学家发现马蛔虫配中的染色体数目只有体细胞中的一半。

3、1890年，科学家确认了减数分裂产生配子。

4、1891年，科学家描述了减数分裂的全过程。

5、1902年，鲍维丰(T.Boveri)和1903年萨顿(W.Sutton)在研究减数分裂时，发现遗传因子的行为与染色体行为呈平行关系，提出染色体是遗传因子载体，可说是染色体遗传学说的初步论证。

6、1909年的约翰逊(W.Johannsen)称孟德尔假定的“遗传因子”为“基因”，并明确区别基因型和表型。

7、1909年，詹森斯(F.A.Janssen)观察到染色体在减数分裂时呈交叉现象，为解释基因连锁现象提供了基础。

8、1909年，摩尔根(T.H.Morgan,1866-1945)开始对果蝇迸行实验遗传学研究，发现了伴性遗传的规律。

他和他的学生还发现了连锁、交换和不分离规律等。

并进一步证明基因在染色体上呈直线排列，从而发展了染色体遗传学说。

1926年摩尔根提出基因学说，发表《基因论》。

9、20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。

10、1928年格里菲思的肺炎双球菌实验。

11、1940年艾弗里用纯化因子研究肺炎双球菌的转化的实验。

12、1941年提出了一个基因一种酶的假说。

一个基因一种酶假说暗示了基因的作用是指导蛋白质分子的最后构型，从而决定其特异性。

13、1944年，理论物理学家薛定谔发表的《什么是生命》一书中就大胆地预言，遗传物质是一种信息分子，可能类似作为一般民用的莫尔斯电码的两个符号：“·”、“—”，通过排列组合来储存遗传信息。

14、1952年赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验。

确认DNA是遗传物质。

15、1953年，沃森和克里克发现DNA双螺旋结构。

16、1957年提出一个中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，也可以从DNA 流向RNA，进而流向蛋白质。

《遗传密码的破译》教学设计桐城八中毛玉一、教材分析这节课是必修二《分子与细胞》第四章第三节的内容，属于选学范围。

虽然是选学内容，但遗传密码的破译这一事件本身在生物学史上占有重要地位，有很高的科学教育价值，体现了科学理论和科学实验在科学研究中的重要作用，为学生学习探究方法提供了难得的范例。

所以，将这节内容纳入课堂授课范围。

二、学情分析同学们在第一节学习了基因的表达，即遗传信息的转录和翻译。

熟悉了遗传密码子表以及遗传密码子在翻译过程中的重要作用，理解了碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的，对进一步了解遗传密码子是如何破译的，有强烈的兴趣。

三、教学目标1、知识目标:⑴、遗传密码是如何破译的⑵、遗传密码有哪些特点2、能力目标:⑴、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⑵、通过再现科学史培养学生实验设计与科学探究能力⑶、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3、情感目标:⑴、通过再现科学史让学生体验科学方法与科学态度⑵、通过再现科学史让学生感受科学知识发现过程的艰辛和漫长四、教学重难点教学重点遗传密码的破译过程教学难点遗传密码的破译过程五、教学方法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。

六、教学过程1、导入新课(问题导入)mRNA是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，4种碱基才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸?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”。

《遗传密码的破译(选学)》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 知识目标：学生能够理解并描述基因、密码子和终止子等基本概念。

2. 能力目标：学生能够通过实验分析，推断遗传密码的具体含义和作用。

3. 情感目标：培养学生的科学探索精神，提高团队协作和沟通能力。

二、教学重难点1. 教学重点：讲解遗传密码的基本概念和作用，通过实验分析破译遗传密码。

2. 教学难点：如何引导学生正确理解遗传密码的含义及其在生物体内的具体应用。

三、教学准备1. 准备相关的教学PPT和实验器材。

2. 安排学生进行小组实验，要求学生认真观察和分析实验结果。

3. 提前布置阅读相关文献的作业，以便在课堂中进行讨论和交流。

4. 准备一些相关视频和图片，以增加学生对遗传密码的感性认识。

四、教学过程：（一）导入新课1. 介绍密码子的概念。

引用一些关于基因工程、基因治疗、人类基因组计划等的研究实例，引导学生思考密码子的意义和重要性。

2. 引导学生回忆必修三单元的相关内容，对遗传学中的遗传信息和遗传密码有初步的认识。

（二）学习目标1. 了解密码子的概念。

2. 理解并掌握遗传密码的基本内容，包括种类、特征、影响等。

3. 理解并掌握遗传密码与生物多样性的关系。

（三）探究活动1. 学生分组讨论，尝试用自己的话解释密码子的概念和作用。

2. 通过小组合作，探讨不同物种中遗传密码的特点和差异性。

3. 分析遗传密码与生物多样性之间的关系。

（四）精讲点拨1. 详细讲解密码子的概念和作用，结合一些生动的案例，使学生更深入地理解密码子的意义。

2. 讲解遗传密码的基本内容，包括种类、特征、影响等，并引导学生思考遗传密码与生物多样性的关系。

3. 针对探究活动中的问题，进行重点讲解和引导，帮助学生深入理解遗传密码的内涵和意义。

（五）课堂小结1. 回顾本节课的主要内容，包括密码子的概念、遗传密码的基本内容、与生物多样性的关系等。

2. 强调遗传密码在生物科学中的重要性和应用前景。

4.3 遗传密码的破译（选学）一、教学目标1.知识目标：（1）说出遗传密码的阅读方式；（2）说出遗传密码的破译过程。

2.能力目标：（1）运用已有的知识和经验提出假说；（2）运用证据和逻辑分析实验现象，得出结论；（3）尝试设计破译遗传密码的实验；（4）能够在今后的学习过程中合理运用科学研究的一般方法。

3.情感目标:(1)体验遗传密码破译的过程，感受科学知识发现过程的艰辛和漫长；(2)对科学家那种敏锐、大胆、睿智和创新的精神还有那种巧妙的构思表达敬佩；(3)认同遗传密码的破译对生物学发展的重要意义。

二、教学的重点和难点重点：遗传密码的破译过程；难点：尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。

三、对课程内容和学生的分析：1.教材分析：本节是人教版高中生物必修2《遗传与进化》第4章《基因表达》第3节的内容，在教材中属于选学内容。

是为了满足学生多样化的需求而设计的；面向基础较好、学有余力的学生；同时该内容蕴含丰富的生物科学史探究素材，适合学生进行探究性学习。

这节课的主要内容是遗传密码的破译过程，是本章第一节的重要补充。

而且遗传密码的特点是进一步理解基因突变的类型和基因工程部分的理论基础。

2.学情分析学生在本章第1节中已经学习了遗传密码，对遗传密码的位置、组成和作用有了清楚的认识，为学生进一步认识和理解遗传密码的破译创造了条件。

学生对科学探究的一般过程的理解程度，将是学习蛋白质体外合成试验设计思想时遇到的最主要的影响因素。

学生在学习过程中除了采用个体学习的方法外，在问题面前可能会采取小组讨论的合作性方式进行讨论学习。

四、教学策略以再现遗传密码破译的生物科学史做为课堂教学活动的背景，以设置问题的方法引导学生学习，以解决问题为主线，采用个体学习与合作学习相结合的教学策略展开教学活动,同时也体现了假说演绎推理的方法。

主要教具：多媒体课件、黑板、粉笔。

课型：新授课课时：一课时五、教学过程:导言:在第一节我们学习了遗传密码，知道了mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基叫1个密码子，同时科学家将64个遗传密码子编制出一个密码子表（显示密码子表）。

化钝市安居阳光实验学校第3节遗传密码的破译(选学)课时过关·能力提升一、基础巩固1.第一个用实验证明遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸的科学家是( )A.伽莫夫B.克里克C.马太D.尼伦伯格3个碱基编码1个氨基酸的设想;克里克第一个用实验证明了遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸;尼伦伯格和马太用蛋白质的体外合成法破译了第一个三联体密码。

2.蛋白质体外合成实验破译出的第一个密码子是哪一种氨基酸对应的密码子?( )A.亮氨酸B.甘氨酸C.苯丙氨酸 D.丙氨酸3.尼伦伯格和马太采用蛋白质体外合成技术,用人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸合成多聚苯丙氨酸的肽链时,加入细胞液。

下列是合成过程中利用的细胞液成分,其中正确的是( )①ATP ②酶③tRNA ④苯丙氨酸⑤mRNA⑥DNA ⑦rRNAA.①②③④⑦B.①②④⑤⑦C.②③④⑤⑥D.③④⑤⑥⑦4.遗传密码的阅读方式为( )A.重叠的B.非重叠的C.以任意3个碱基为1个阅读单位进行阅读D.以相邻的3个碱基为1个阅读单位即可5.人类免疫缺陷病毒在逆转录酶的作用下,能形成DNA。

下列哪项是人类免疫缺陷病毒依据碱基互补配对原则进行的逆转录过程?( )模板AGCU AGCT AGCU AGCT产物UCGAATCGABTCGACUCGAD6.若细胞质中tRNA1(AUU)可转运氨基酸a,tRNA2(ACG)可转运氨基酸b,tRNA3(UAC)可转运氨基酸c,今以DNA中一条链……A—C—G—T—A—C—A—T—T……为模板合成蛋白质,该蛋白质基本组成单位的排列顺序可能为( )A.a—b—cB.c—b—aC.b—c—aD.b—a—c二、能力提升1.下列关于遗传信息和遗传密码的叙述, 正确的是( )A.遗传信息位于mRNA上,遗传密码位于DNA上,构成的碱基相同B.遗传信息位于DNA上,遗传密码位于mRNA上,构成的碱基相同C.遗传信息和遗传密码都位于DNA上,构成的碱基相同D.遗传信息位于DNA上,遗传密码位于mRNA上,若含有遗传信息的模板链碱基组成为TCA,则遗传密码的碱基构成为AGU2.下列有关蛋白质合成的叙述,错误的是( )A.终止密码不编码氨基酸B.每种tRNA只转运1种氨基酸C.tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息D.核糖体可在mRNA上移动64种,其中3种为终止密码,没有与之对应的反密码子。

第3节遗传密码的破译（选学）问题探讨莫尔斯密码是一种电报密码。

1.请你根据左侧提供的莫尔斯密码表，将下面用莫尔斯密码编写的问题译成英文，每个密码之间已用斜线分隔开。

•——/••••/•/•—•/•/•—/•—•/•/——•/•/—•/•/•••/•—••/—/———/—•—•/•—/•/—••/2.请用莫尔斯密码回答上面的问题。

3.如果没有左图，你能够根据用莫尔斯密码写成的句子及其对应的英文，破译莫尔斯密码，总结出左图这样的密码表吗？本节聚焦：•遗传密码是如何破译的？•遗传密码有哪些特点？遗传密码的破译是生物学史上一个伟大的里程碑。

自1953年DNA双螺旋结构模型提出以后，科学家就围绕遗传密码的破译展开了全方位的探索。

在伽莫夫（G. Gamov，1904—1968）提出3个碱基编码1个氨基酸的设想之后，科学家通过不断地推测与实验，最终找到了答案。

遗传密码的阅读方式回顾“问题探讨”中由莫尔斯密码写出的问题，其中每个密码之间都已用斜线分隔开，阅读时只需逐个翻译密码就可以了。

类推到遗传密码，如果3个碱基决定1个氨基酸，是不是也只需以3个碱基为1个阅读单位，依次阅读呢？从理论上分析，除了这种方式以外，还存在着另外一种阅读方式，即重叠的阅读方式（图4-10）科学家为什么要分析遗传密码的阅读方式呢？这是因为，即使是同一个碱基序列，不同的阅读方式解读出来的含义会完全不同。

要正确地理解遗传密码的含义，必须掌握密码的阅读方式。

思考与讨论：1.当图中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？2.在图中DNA的第三个碱基（T）后插入一个碱基A，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？如果插人2个、3个碱基呢？克里克的实验证据遗传密码真的是以3个碱基为一组吗？遗传密码的阅读方式究竟是重叠的还是非重叠的？密码之间是否有分隔符？解答这些题，不能只靠理论推导，必须拿出实验证据。

第3节遗传密码的破译（选学）基础巩固1第一个用实验证明遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸的科学家是（）A.伽莫夫B。

克里克C。

马太 D.尼伦伯格解析:伽莫夫提出了3个碱基编码1个氨基酸的设想；克里克第一个用实验证明了遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸；尼伦伯格和马太用蛋白质的体外合成法破译了第一个三联体密码。

答案：B2蛋白质体外合成实验破译出的第一个密码子是哪一种氨基酸对应的？（)A。

亮氨酸 B.甘氨酸C。

苯丙氨酸D。

丙氨酸答案:C3尼伦伯格和马太采用蛋白质体外合成技术,用人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸合成多聚苯丙氨酸的肽链时，加入细胞液。

下列是合成过程中利用的细胞液成分,其中正确的是( ）①ATP ②酶③tRNA ④苯丙氨酸⑤mRNA⑥DNA ⑦rRNAA。

①②③④⑦ B.①②④⑤⑦C.②③④⑤⑥D.③④⑤⑥⑦答案:A4遗传密码的阅读方式为( )A。

重叠的B。

非重叠的C.以任意3个碱基为1个阅读单位进行阅读D.以相邻的3个碱基为1个阅读单位即可答案:B5人类免疫缺陷病毒在逆转录酶的作用下,能形成DNA。

下列哪项是人类免疫缺陷病毒依据碱基互补配对原则进行的逆转录过程？( )模板AGCU AGCT AGCU AGCT产物UCGAA TCGABTCGACUCGAD答案:C6若细胞质中tRNA1(AUU)可转运氨基酸a，tRNA2(ACG）可转运氨基酸b,tRNA3（UAC）可转运氨基酸c，今以DNA中一条链……A—C—G—T-A—C—A—T—T……为模板合成蛋白质,该蛋白质基本组成单位的排列顺序可能为（)A.a—b-cB.c—b—aC。

b—c—a D.b-a—c答案：C7科学工作者发现野猪某一个基因与家猪的对应基因的某些片段不同。

下表Ⅰ是家猪和野猪的某个基因转录的两种不同的mRNA分子片段(每个密码子只写出前面两个碱基）。

表Ⅰ:UA UA UA UA UA UA家猪mRNAUU UU UU UC UC UC野猪mRNA表Ⅱ：密码子表(部分)第一个字母第二个字母第三个字母U C A GU 苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸U 苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸C 亮氨酸丝氨酸终止终止A 亮氨酸丝氨酸终止色氨酸G请根据表Ⅰ、表Ⅱ分析回答下列问题.(1）由野猪和家猪的该mRNA片段翻译成的多肽分子中可能存在氨基酸的种数分别为和.(2）比较上表密码子和氨基酸的关系，可以作出哪些推断？。