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第4章基因的表达
本章概要
本章从分子水平上阐述了基因的功能。
第1节“基因指导蛋白质的合成”通过讲述遗传信息从DNA传递到RNA再传递到蛋白质的过程，阐明了遗传信息的转录和翻译过程。
第2节“基因对性状的控制”重点阐述了克里克的中心法则的提出、完善和发展过程，表明了科学发展是永无止境的过程，同时阐明了基因、蛋白质与性状之间的关系。
本章与第1章、第2章、第3章关系密切，学完本章后我们就能够从微观和宏观两个方面来理解生物性状的控制与体现；同时，本章也是我们学习第5章和第6章的基础。
在当前的高考强调能力立意的大趋势下，有关基因的问题为高考提供了无限的思维空间和选材背景，是高考常考常新的聚焦热点。
学习策略
同学们在学习第1节“基因指导蛋白质的合成”时，要注意把握主干知识与侧枝内容，主干知识是遗传信息的转录和翻译过程，侧枝内容是DNA和RNA结构的比较、三种RNA以及遗传密码的组成。
由于本节内容比较抽象，因此，学习时既要了解各个知识点间的内在联系，又要能利用图示简洁、清晰地概述转录和翻译的过程。
学习第2节“基因对性状的控制”时，不仅要了解中心法则本身，还要亲身感受科学发展过程是怎样一步步接近真理的。
要明白遗传信息的流向途径，分清中心法则的主要内容和完善补充的内容，要从遗传现象入手理解基因、蛋白质和性状的关系。
第四章基因的表达
第1节. 基因指导蛋白质的合成
一、教学目标：
【知识与技能】
（1）说明基因与遗传信息的关系。
（2）概述遗传信息的转录和翻译的过程。
【过程与方法】
（1）运用已有的知识和经验提出假说。
（2）运用数学方法，分析碱基与氨基酸之间的对应关系。
（3）运用证据和逻辑分析实验现象，得出结论。
【情感态度价值观】
(1) 体验基因表达过程的和谐美,基因表达原理的逻辑美、简约美。
（2）认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未终结。
（3）通过介绍科学史实，开阔学生的眼界，对学生进行热爱科学、探索真理的教育。
二、教学重点：
遗传信息的转录和翻译过程。
三、教学难点：
遗传信息的翻译过程。
四、教学过程
五、教学反思
实际的课堂教学中，我感觉到这节课在以下两方面收到了较好效果：一是通过创设问
题情境、演示图片和动画、引导学生参与探究转录、翻译过程等活动，充分激发了学生兴趣，体现了学生学习的主体性，提高了学生独立思考、分析、观察和归纳能力；二是通过收集交流有关基因研究的素材，课件引导学生模拟科学家研究等教学过程，锻炼了学生的处理信息、语言表达及比较、分析、想象等探究性思维能力。
但教学中发现，课堂上学生动手练习少，不利于学生脑手结合形成技能，也不利于当堂知识的理解巩固，因此需要在这些方面进一步充实。
可编辑修改精选全文完整版第4章基因的表达教学设计第1节基因知道蛋白质的合成教学目标的确定课程标准的要求是：概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，根据上述要求和建议，本节课教学目标确定如下：1. 概述遗传信息的转录和翻译2. 运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系3. 理解中心法则中遗传信息的传递方向教学实际思路以本节的“问题探讨”中《侏罗纪公园》中恐龙复活为切入，为DNA复制创设情境。
问题探讨：从原理上分析，利用已灭绝生物的DNA，真的能够使他们复活吗？通过小组合作，探讨基因是如何指导蛋白质的合成？通过视频或示意图，让学生直观感受基因指导蛋白质合成的过程，并让学生总结归纳，引出中心法则是如何描述遗传信息的传递规律，最后根据教材或上课时讲解的内容回顾本节课的重难点，加深对本节内容的理解。
板书设计第4章第1节基因指导蛋白质的合成一、遗传信息的转录二、遗传信息的翻译三、中心法则第2节基因表达与性状的关系教学目标的确定课程标准的要求是：概述细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质的表现，根据上述要求和建议，本节课教学目标确定如下：1.举例说明基因与性状的关系2.了解基因选择性表达与细胞分化的关系3.解释表观遗传教学实际思路以本节的“问题探讨”中“水毛茛”来引出本节课的内容，小组合作，探讨基因是如何控制生物体的性状的？通过资料分析，让学生小组合作共同探讨，让学生拥有合作探究的意识，教师在学生讨论中不断补充，帮助学生对问题的理解，最后，老师对学生的回答进行点评，并进行最后的总结板书设计第4章第2节基因表达与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系二、基因的选择性表达与细胞分化三、表观遗传。
第1节基因指导蛋白质的合成[学习目标] 1.简述DNA与RNA的主要区别。
2.概述遗传信息的转录与翻译过程。
3.说明密码子、反密码子、遗传信息之间的关系。
4.结合“中心法则的提出及其发展”归纳并理解中心法则。
知识点一遗传信息的转录01蛋白质的合成,这个过程就是基因的表达。
1．基因的表达：基因可以控制□2．RNA可以作为信使的原因(1)RNA是由基本单位——核糖核苷酸连接而成的,核糖核苷酸含有□024种碱基,这些特点使得RNA具备03准确传递遗传信息的可能。
□04核糖,组成DNA的五碳糖是□05脱氧核糖。
①组成RNA的五碳糖是□②RNA特有的碱基是□06U,DNA特有的碱基是□07T。
(2)RNA一般是□08单链,而且比DNA短,因此能够通过□09核孔,从细胞核转移到细胞质中。
3．RNA的种类4．遗传信息的转录14RNA聚合酶以□15DNA的一条链为模板合成的,这一过程叫作转录。
(1)概念：RNA是在□13细胞核中,通过□(2)图示mRNA 合成方向是□165′－端到3′－端。
问题探究 除了mRNA 、tRNA 、rRNA,还有没有具备其他功能的RNA?提示：有。
有的RNA 具有催化功能(如少数酶的本质是RNA)；有的RNA 可作遗传物质(如RNA 病毒)。
问题探究 转录的场所一定是细胞核吗？提示：不一定,含有DNA 的部位(线粒体、叶绿体、拟核、质粒)均可转录。
易错判断1．一个DNA 分子上有很多基因,转录是以基因的一条链为模板的。
(√) 2．转录与DNA 复制都遵循碱基互补配对原则,且配对方式相同。
(×)3．由于基因选择性表达,一个DNA 分子在不同细胞内转录出来的mRNA 不完全相同。
(√) 4．三种RNA 均由DNA 转录而来。
(√) (3)过程(以合成mRNA 为例)第1步：DNA 双链解开,DNA 双链的□17碱基得以暴露。
当细胞开始合成某种蛋白质时,□18RNA 聚合酶与编码这个蛋白质的□19一段DNA 结合,使得DNA 双链解开,双链的碱基得以暴露。
第4章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成一、RNA的结构与种类1．RNA的结构（与DNA的比较）2．RNA的种类及其作用注：RNA是DNA转录的产物。
(1)(2)(3)二、遗传信息的转录1．概念2.过程DNA的结构①磷酸②碱基：A、T、G、C③脱氧核糖规则的双螺旋结构五碳糖不同碱基不同3．如图为一段DNA分子，如果以β链为模板进行转录；DNAα链……A T G A T A G G G A A A C……β链……T A C T A T C C C T T T G……mRNA ……A U G A U A G G G A A A C……该mRNA与β链的碱基序列互补配对。
4.该mRNA与α链的碱基序列有哪些异同？提示：二者的碱基序列基本相同，不同的是α链中碱基T的位置，在mRNA中是碱基U。
[师说重难]1.比较DNA的复制和转录2．转录有关问题分析(1)转录不是转录整个DNA，而是转录其中的基因。
不同种类的细胞，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量不同，但tRNA和rRNA的种类没有差异。
(2)细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要能量。
(3)完成正常使命的mRNA易迅速降解，保证生命活动的有序进行。
(4)质基因(线粒体和叶绿体中的基因)控制蛋白质合成过程时也进行转录。
(5)mRNA与DNA模板链碱基互补，但与非模板链碱基序列基本相同，只是用U代替T。
(6)转录时，边解旋边转录，单链转录。
三、遗传信息的翻译 1．密码子(1)概念：mRNA 上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基。
(2) 种类(共64种)⎩⎪⎨⎪⎧起始密码子：AUG (甲硫氨酸)、GUG (缬氨酸、甲硫氨酸)终止密码子：UAA 、UAG 、UGA其他密码子2．tRNA ：RNA 链经过折叠，看上去像三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基可以与mRNA 上的密码子互补配对，叫作反密码子。
3．翻译(1)概念 (2)过程1．翻译能够准确进行的原因是什么？提示：mRNA 为翻译提供了精确的模板；mRNA 与tRNA 之间通过碱基配对原则保证了翻译能够准确地进行。
教学设计：2024秋季人教版高一生物学必修 2 遗传与进化第四章基因的表达《第1节基因指导蛋白质的合成》一、教学目标（核心素养）1.科学思维：通过本节学习，学生能够理解基因如何通过转录和翻译过程指导蛋白质的合成，培养逻辑推理和因果分析能力。
2.科学探究：通过案例分析、模型构建等活动，体验科学探究的过程，提高观察、分析和解决问题的能力。
3.生命观念：深化对基因作为遗传信息载体及蛋白质作为生命活动主要承担者之间关系的理解，树立生物体结构与功能相统一的生命观念。
4.社会责任：认识基因表达调控在生物体发育、疾病发生及治疗中的重要作用，激发对生命科学领域的兴趣和社会责任感。
二、教学重点•转录和翻译的基本过程及其意义。
•理解基因、mRNA和蛋白质之间的信息流动。
三、教学难点•如何将抽象的基因表达过程转化为直观易懂的图像或模型。
•理解转录和翻译过程中碱基配对规则的应用及其重要性。
四、教学资源•多媒体课件（包含转录和翻译过程的动画、示意图）。
•教学视频（转录和翻译实验演示）。
•模型材料（如彩色纸条、磁铁片等，用于构建基因表达模型）。
•小组讨论问题卡片。
五、教学方法•讲授法与多媒体辅助相结合，直观展示转录和翻译过程。
•模型构建法，通过动手制作模型加深对基因表达过程的理解。
•小组讨论法，围绕关键问题展开讨论，促进思维碰撞。
六、教学过程1. 导入新课•生活实例引入：展示不同生物体（如人类、植物、细菌）中蛋白质多样性的图片，引导学生思考这些蛋白质是如何产生的，引出基因指导蛋白质合成的主题。
•问题驱动：提问“基因是如何控制生物体性状的？”、“蛋白质是如何从基因中‘读取’信息并合成的？”激发学生的探索欲。
2. 新课教学（1）转录过程•定义讲解：介绍转录的定义，即DNA的一条链作为模板合成RNA的过程。
•动画演示：利用多媒体动画展示转录的具体步骤，包括DNA解旋、RNA聚合酶结合、RNA链的合成等。
•互动环节：邀请学生上台用模型材料（如彩色纸条代表DNA链和RNA链）模拟转录过程，加深理解。
