生物必修2：遗传密码的破译(选学)

《遗传密码的破译》教案一、选题原因及教材分析：《遗传密码的破译》是人教版高中生物必修2第4章《基因的表达》中的一节内容。

在教材中属于选学内容，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。

同时本课通过对遗传密码破译的深入认识，也为之后学习理解基因突变的内容打下了坚实的基础。

二、学情分析及教学目标的设定：通过对本章第一节的学习，学生对遗传密码的作用及原理已经有清楚的认识，但是对遗传密码的破译过程并不了解，而且有着较强的学习欲望。

高二学生的逻辑推理能力较强，已经可以理解克里克和尼伦伯格的实验原理及实验结论的推导过程。

所以根据以上学情，我设立了以下教学目标：知识与能力目标：（1）通过教师讲解、阅读文本，能够简述遗传密码的结构特点及阅读方式。

（2）通过师生互动、小组讨论，能够说明克里克及尼伦伯格实验原理及结论。

学科素养（1）基础知识（遗传密码的结构特点及阅读方式；克里克及尼伦伯格实验原理及结论）；（2）基本技能（通过再现科学史培养学生实验设计与科学探究能力；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）基本思想（通过遗传密码的结构特定及阅读方式的学习，能够再现科学史让学生体验科学方法与科学态度）；（4）基本活动经验（通过遗传密码的结构特定及阅读方式的学习，感受科学知识发现过程的艰辛和漫长）。

三、教学重点难点及突破方法：本课的教学重点及难点是克里克及尼伦伯格实验原理及结论的认识过程。

教师利用多媒体课件辅助教学，同时引导学生层层深入理解实验原理，通过讨论学习的方法了解学生的学习过程，及时修正一些错误的想法，使学生最终理解实验的原理及结论。

四、教学过程：新课导入：本课教师杜撰了一个小故事：“校园内离奇的谋杀案”柯南发留在被害人衣服内的一张神秘纸条“AUGCUAUUGUAA”怎样来破译这张纸条的信息呢？引导学生阅读并利用遗传密码子表发现其中包含了“甲硫氨酸、亮氨酸、亮氨酸、终止密码子”4个密码子的信息，最终将犯罪嫌疑人锁定为贾亮亮。

高一必修2生物第四章知识点: 遗传密码的破译（选学）对人类来说, 生物太重要了, 人们的生活处处离不开生物。

以下是查字典物理网为大家整理的高一必修2生物第四章知识点, 希望可以解决您所遇到的相关问题, 加油, 查字典物理网一直陪伴您。

(一)、遗传密码子的验证(克里克的实验)1961年,克里克对T4噬菌体DNA上的一个基因进行处理, 使DNA增加或减少碱基。

通过这样的方法他们发现加入或减少1个和2个碱基都会引起噬菌体突变, 无法产生正常功能的蛋白质, 而加入或减少3个碱基时却可以合成正常功能的蛋白质。

为什么会这样呢.这只能解释为：遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸.请比较分析下图:插入__3_个碱基对原有氨基酸序列影响最小.原序列：GGTTCGCACGCTTTGAG.插一个碱基GGTATCGCACGCTTTGAGC插二个碱基GGTAATCGCACGCTTTGAGC 插三个碱基GGTAAATCGCACGCTTTG进一步分析: 减少_3__个碱基对原有氨基酸序列影响最小。

克里克是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。

这个实验还同时表明:遗传密码从一个固定的起点开始,以非重叠的方式阅读,编码之间没有分隔符。

(二)、遗传密码子的性质:1.不间断性mRNA的三联体密码是连续排列的, 相邻密码之间无核苷酸间隔。

所以若在某基因编码区(能指导蛋白质合成的区域)的DNA序列或mRNA中间插入或删除1~2个核苷酸,则其后的三联体组合方式都会改变,不能合成正常的蛋白质.2.不重叠性对于特定的三联体密码而言, 其中的每个核苷酸都具有不重叠性。

例如如果RNA分子UCAGACUGC的密码解读顺序为:UCA、GAC、UGC,则它不可以同时解读为:UCA、CAG、AGA、GAC??等.不重叠性使密码解读简单而准确无误.并且,当一个核苷酸被异常核苷酸取代时,不会在肽链中影响到多个氨基酸.3.简并性绝大多数氨基酸具有2个以上不同的密码子, 这一现象称做简并性, 编玛相同氨基酸的密码子称同义密码子。

第4章第3节 遗传密码的破译〖学习目标〗1、说出遗传密码的阅读方式。

2．说出遗传密码的破译过程。

〖使用说明及学法指导〗课前自行完成预习内容和预习自测，探究案，我们在课堂上会进行讨论，当堂检测是你们在课内最后5分钟要完成的。

〖预习自测〗一、知识梳理1.克里克是第一个用实验证明 ，同时实验还表明：遗传密码从一个固定的起点开始，以 ，编码之间没有 。

2.两个名不见经传的年轻人 破译了第一个遗传密码，苯丙氨酸对应的密码子是 。

二、知识点拔1．遗传信息和遗传密码的比较遗传信息是指基因中的脱氧核苷酸的排列顺序，遗传密码是指mRNA 中的碱基排列顺序，其中决定一个氨基酸的三个相邻的碱基叫一个密码子。

2．遗传密码的特点：①.不间断性：mRNA 的三联体密码是连续排列的，相邻密码之间无核苷酸间隔。

所以若在某基因编码区(能指导蛋白质合成的区域)的DNA 序列或mRNA 中间插入或删除1—2个核苷酸,则其后的三联体组合方式都会改变,不能合成正常的蛋白质。

②.不重叠性：对于特定的三联体密码而言，其中的每个核苷酸都具有不重叠性。

例如如果RNA 分子UCAGACUGC 的密码解读顺序为:UCA 、GAC 、UGC,则它不可以同时解读为:UCA 、CAG 、AGA 、GAC ……等.不重叠性使密码解读简单而准确无误.并且,当一个核苷酸被异常核苷酸取代时,不会在肽链中影响到多个氨基酸.③.简并性：绝大多数氨基酸具有2个以上不同的密码子，这一现象称做简并性，编码相同氨基酸的密码子称同义密码子。

由于兼并性,某些DNA 碱基变化不会引起相应蛋白质的氨基酸序列改变。

④.通用性：除线粒体的个别密码外，生物界通用一套遗传密码，细菌、动物和植物等不同物种之间， 蛋白质合成机制及其mRNA 都是可以互换的。

例如，真核生物的基因可以在原核生物中表达，反之亦然。

⑤.起始密码与终止密码： UAG 、UAA 、UGA 为终止码，它们不为任何氨基酸编码，而代表蛋白质翻译的终止。

第3节遗传密码的破译（选学）教学目标：1、说出遗传密码的阅读方式。

2、说出遗传密码的破译过程。

教学重点：遗传密码的破译过程。

教学难点：尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。

基础知识一、遗传密码的阅读方式1954年科普作家伽莫夫对破译遗传密码首先提出了挑战。

当年，他在《自然Nature》杂志首次发表了遗传密码的理论研究的文章，指出个碱基编码一个氨基酸。

但是，3个碱基决定1个氨基酸，在这三个碱基中的每个碱基是只读一次还是重复阅读呢？以重叠方式和非重叠方式阅读DNA序列会有什么不同呢？二、遗传密码的验证（克里克的实验）1、实验材料：。

2、研究方法：增加或减少某个基因的碱基对其所编码的蛋白质的影响。

3、实验结果：在相关碱基序列中增加或者删除一个碱基，（能或不能）产生正常功能的蛋白质；增加或者删除两个碱基，（能或不能）产生正常功能的蛋白质；当增加或者删除三个碱基时，（能或不能）合成具有正常功能的蛋白质。

4、实验结论：克里克是第一个用实验证明遗传密码中的科学家。

5、同时表明：遗传密码从一个固定的起点开始，以的方式阅读，编码之间没有。

三、遗传密码对应规则的发现尼伦伯格和马太破译了第一个遗传密码。

1、实验技术：。

2、实验过程：在每个试管中分别加入一种氨基酸，再加入除去了的细胞提取液，以及人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。

3、实验结果：只有加入了的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。

4、实验结论：3个碱基决定1个氨基酸，与苯丙氨酸对应的密码子应该是。

在此后的六七年里，科学家沿着的思路，不断地改进实验方法，破译出了全部的密码子，并编制出了密码子表。

知识总结遗传密码的特点：1、不间断性：mRNA的三联体密码是连续排列的，相邻密码之间无核苷酸间隔。

所以，若在某基因编码区的DNA序列或其mRNA中间插入或删除1~2个核苷酸，则其后的三联体组合方式都会改变，不能合成正常的蛋白质。

2、不重叠性：对于特定的三联体密码而言，其中的每个核苷酸都具有不重叠性。

《遗传密码的破译》教学设计张志影辽宁省葫芦岛市实验高中125000一、教学设计思路依据高中生物核心素养、素质教育理论和学生主体理论，充分利用教材提供的素材，采用探究式教学方法，变经典教学模式为探究性教学，通过学生的研究性学习展开对遗传密码破译过程的探究，以激发学生课前的求知欲；培养学生收集信息、处理信息、综合分析的能力。

以较小的知识密度换取学生更多的能力训练；通过用数学方法来解释碱基序列与氨基酸对应关系的研究，体现了生物学科与数学学科核心素养的交流，从而做到在向学生传授科学知识的同时，兼顾科学态度、科学情感、科学技能的培养，提高学生的科学素质，力求体现主体性、过程性、发展性的教育思想。

二、教学分析（一）、教材分析教材中本节内容为选学内容，虽然新课标中也没有具体的要求，但本节内容是对科学史的介绍，其最重要的教学价值在于：让学生学习其中蕴含的科学研究方法，学习科学家的那种敏感、睿智和创新的精神还有那种巧妙的构思，开拓学生的思维方式，培养学生具有科学家的思维素养。

从这个角度来说“遗传密码”的破译过程又与新课标的要求是非常吻合的，是对学生进行科学史教育的难得好材料。

（二）、学情分析学生在学习遗传密码破译之前，已学过基因控制蛋白质的合成-----基因的表达和中心法则，已经掌握基因与蛋白质的关系。

在已有知识基础上，通过莫尔斯密码破译的启示及结合课堂的探究活动，对遗传密码会有更深入的认识，也有助于对基因的表达的理解。

（三）、教学条件分析我校是辽宁省葫芦岛市直普通高中，具有先进的教学设备及丰富的教学参考资料，教学可充分利用多媒体辅助教学，在激发起学生浓厚的学习兴趣的同时做到高效教学。

（四）、教学重点1.数学方法解决碱基与氨基酸的对应关系。

2.遗传密码的破译过程。

（五）、教学难点尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。

三、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）重温和感受科学家的科学探究历程。

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？。