单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章基因的表达,第三节,遗传密码的破译,选学,教学目标,学问与技能：,1说出遗传密码的阅读方式。2说出遗传密码的破译过程，包括伽莫夫的三联体推断，克里克的试验证据，尼伦伯格和马太的蛋白质的体外合成试验,过程与方法：,1感受和重温科学家的思维历程。,2类比的学习方法。,情感态度与价值观：,1对科学家那种敏锐、大胆、睿智和创新的精神还有那种奇妙的构思表达鄙视。,2认同遗传密码的破译对生物学进展的重要意义。,【教学重点】遗传密码的破译过程，引导学生感受这种思维过程并产生与科学家的思维共鸣。,【教学难点】克里克的T4噬菌体试验；尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成试验,【教具预备】1、多媒体演示课件,【课时安排】1课时,一、教材分析,遗传密码的破译，就等于编著了一本生命科学的辞典，而这本辞典适应于从细菌到人类的一切生物。这些生物都是依据这本辞典查阅和翻译着自己的蛋白质，又依据这本辞典营造和传递着生命。这一觉察是分子生物学和分子遗传学进展中的一个重大里程碑，是20世纪生命科学中最令人感动的巨大成就之一，也是后来蓬勃兴起的基因工程和人类基因组打算得以实现的根底。,遗传密码的破译是高中生物必修2第4章“基因的表达”的一节内容，在教材中原来属于选学内容，但考虑到该内容蕴涵有丰富的科学史探究素材，特别适合学生进展探究性学习活动。通过探究性学习活动，能使学生经受和体验科学探究的过程，体会科学的本质，激发其学习生物学的兴趣，培育学生的生物科学素养，到达学问、力量、情感三者合一的教学目标。,教,学,目,标,1、学问目标：,A、遗传密码是如何破译的,B、遗传密码有哪些特点,2、力量目标：,a.从数学的角度生疏碱基与氨基酸的对应关系训练学生科学推理力量,b.通过再现科学史培育学生试验设计与科学探究力量,c.通过总结遗传密码的特点训练学生比照分析、归纳总结力量,教,学,目,标,3、情感目标：,a.通过再现科学史让学生体验科学方法与科学态度,b.通过再现科学史让学生感受科学学问觉察过程的艰辛和漫长,教,学,目,标,教学重点,教学难点,遗传密码的破译过程,运用数学方法及试验方法探究“碱基与氨基酸的对应关系”,二、教法学法,探究式教学,引导学生通过数学方法推理和猜测“碱基与氨基酸的对应关系”；依据科学资料，运用英语词句类比推理“碱基与氨基酸的对应关系”；借鉴科学家的试验方法，小组合作设计试验方案，探究与体验破译遗传密码的方法和过程。,三、教学流程,1、导入新课,2、从数学的角度生疏碱基与氨基酸的对应关系,3、,科学家破译遗传密码的过程,4、,遗传密码的特点,5、,课堂练习,6、布置作业,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？,1954年科普作家伽莫夫(G.Gamor)对破译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争论的文章，指出三个碱基编码一个氨基酸。,1.遗传密码阅读方式,接下来，人们不禁又要问在三联体中的每个碱基作为信息只读一次还是重复阅读呢？以重叠和非重叠方式阅读DNA序列会有什么不同呢？,问题探究,学生活动,1.当图中DNA的第三个碱基(T)发生转变时,假设密码是非重叠的,这一转变将影响_个氨基酸,假设是重叠的又将影响_个氨基酸。,1,3,2.在图中DNA的第三个碱基(T)后插入一个碱基A,假设密码是非重叠的,这一转变将影响_个氨基酸,假设密码是重叠的,又将影响_个氨基酸。,3,3,思考与争论,伽莫夫指出的三个碱基编码一个氨基酸正确吗？阅读方式究竟是重叠还是非重叠的？密码之间是否有分隔符？,下面将通过同学们的探究性学习活动，争论碱基与氨基酸之间的对应关系。,深入探究,2.从数学角度生疏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，这四种碱基是怎么打算蛋白质的20种氨基酸的呢？假设1个碱基打算一个氨基酸，那么4种碱基只能打算4种氨基酸，明显这种组合是不够的。,想一想，假设2个相邻碱基打算一种氨基酸呢？假设3个相邻碱基打算一种氨基酸呢？由此分析你认为应当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？,2、从数学角度生疏碱基与氨基酸的对应关系,学生通过数学运算、小组争论、推理猜测，即可确定“理论上应当是三个碱基打算一个氨基酸”。,上述结论仅为数学推理，如何证明呢？,引入科学资料2,资料2：上世纪5060年月，DNA分子构造的觉察者克里克争论说明：在T4噬菌体的相关碱基序列中增加或者删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质；但是，当增加或者删除三个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。,3.1 克里克T4噬菌体试验,提示：把THE FAT CAT ATE THE BIG RAT中的单词看作打算一个氨基酸的密码子,为什么会产生这样的现象呢？,请分析找出缘由,3、科学试验,3、科学试验,3.1 克里克T4噬菌体试验,THE FAT CAT ATE THE BIG RAT,试着插入或删去其中的一个、两个、三个字母，看后面的语意会有什么变化？,通过小组推演争论，会觉察只有插入或删去其中的三个字母，后面的语意才不变。究其缘由为三个字母组成一个单词。,类比推理即可得知：“消失上述现象的缘由是，信使RNA上的每三个碱基打算一个氨基酸”。,如何破译遗传密码呢？,引入科学资料3,资料3：1961年，尼伦伯格和马太利用大肠杆菌的裂开细胞溶液，建立了一种利用人工合成的RNA在试管里合成多肽链的试验系统，其中含有核糖体等合成蛋白质所需的各种成分。利用这个试验系统，尼伦伯格和马太设计了一个奇妙的试验，破译了第一个遗传密码，即UUU-苯丙氨酸。,假设是你，如何设计试验破译遗传密码？,提示：试验供给有多个试管和20种氨基酸溶液。,3、科学试验,3.2 尼伦伯格和马太的大肠杆菌试验,3.2 尼伦伯格和马太的大肠杆菌试验,3、科学试验,学生依据资料内容，分组争论，大胆探究，设计方案。,试验方案设计过程面临3个问题：,合成怎样的RNA作为模板？,需要一组还是多组试验？,氨基酸怎样参加？,教师引导鼓舞，学生思考探究、争论争论，达成共识：用单核苷酸人工合成RNA，分多个试验组，分别参加不同的氨基酸，即可破译UUU-苯丙氨酸。,3.2尼伦伯格和马太的大肠杆菌试验,3、科学试验,上述方法只能破译AAA是赖氨酸的密码子，CCC是脯氨酸的密码子，GGG是甘氨酸的密码子，UUU是苯丙氨酸的密码子。只能确定4种氨基酸的遗传密码，所以密码子中确定还有2种或3种碱基组合的状况。,怎样破译其他的遗传密码呢？,引入科学资料4,材料4：1966年科学家霍拉纳制造了一种新的RNA合成方法，通过这种方法合成的RNA可以是2个、3个或4个碱基为单位的重复序列，例如:将A、C两种核苷酸缩合为ACACACACAC长链，以它作人工信使进展蛋白质合成，结果觉察产物是苏氨酸和组氨酸的多聚体，说明苏氨酸的密码子可能是ACA，也可能是CAC；同样，组氨酸的密码子可能是CAC，也可能是ACA。,3.3霍拉纳的RNA重复序列翻译试验,如何证明组氨酸和苏氨酸的密码子是ACA还是CAC呢？请设计试验证明。,提示：参考霍拉纳的设计方法。,3、科学试验,3.3霍拉纳的RNA重复序列翻译试验,3、科学试验,学生小组争论、大胆设想、制定方案、,比照分析。,方案：如合成CAAn长链，重复上述试验，合成产物为谷氨酰胺、天冬酰胺和苏氨酸的多聚体。假设是(ACC)n可以吗？,将科学家和自己的试验结果比照分析，即可确定ACA是苏氨酸的密码子，,CAC是组氨酸的密码子。,设想：再用类似的方法合成含有苏氨酸或组氨酸的多聚体，假设其模板RNA上有ACA或CAC，即可确定。,3.3霍拉纳的RNA重复序列翻译试验,3、科学试验,运用此类方法就可以破译其他氨基酸的遗传密码。全部遗传密码破译之后就等到了课本第65页的密码子表。,请认真阅读密码子表，分析答复以下问题，总结遗传密码的特点。,4、遗传密码的特点,1、在mRNA上两个密码子之间有无核苷酸隔开？,2、一个氨基酸具有1个、2个还是2个以上的密码子？,3、密码子都打算氨基酸吗？,4、将人的胰岛素基因导入大肠杆菌，掌握合成了人的胰岛素，说明什么？,分析归纳，表达沟通。,4、遗传密码的特点,密码子具有,连续性、简并性、通用性、不重叠性,今日，我们沿着科学家的脚印，运用数学方法和科学试验探究了“氨基酸和碱基之间的数量关系”，猎取了破译氨基酸密码子的科学试验方法，在今后的学习中我们要借鉴、创新及运用这些方法来解决生物学问题。,小 结,板书设计,第3节 遗传密码的破译,1、从数学角度生疏碱基与氨基酸的对应关系,理论上应当是三个碱基打算一个氨基酸,2、科学家破译遗传密码的过程,2.1克里克T4噬菌体试验,信使RNA上的每3个碱基打算一个氨基酸,2.2 尼伦伯格和马太的大肠杆菌试验,破译了遗传密码AAA、GGG、CCC、UUU,3.3霍拉纳的RNA重复序列翻译试验,破译了其他遗传密码,3、遗传密码的特点,连续性、简并性、通用性,6、拓展练习,5、课堂练习,假设，我们利用(UUC)n核苷酸长链合成了含有丝氨酸的多肽，那么丝氨酸可能的密码子是什么？如何运用试验方法确证苏氨酸的密码子究竟是什么？,承受蛋白质体外合成的技术提醒遗传密码试验中，转变以下哪项操作，即可测出全部的遗传密码与氨基酸的对应规章：(),A无DNA和mRNA细胞的提取液,B人工合成的多聚核苷酸,C参加的氨基酸种类和数量,D测定多肽链中氨基酸种类的方法,B,用二个或三个、四个核苷酸构造重复共聚体来确定密码子,重复顺序,可组成的三联密码,多肽的氨基酸组成,(UC)n,UCU,-CUC,丝-亮,(UUC)n,(UUC);,(UCU,);,(CUU),苯丙氨酸,丝氨酸,亮氨酸,(UUAC)n,(UUA-,CUU,-ACU-UAC),亮-亮-苏-酪,提示：,四、教学反思,1、教材中丰富的科学史料，是我们在课堂上进展探究性学习活动的良好素材，教师要整理和运用好。千万不要低估学生的思维力量，当学生的思维力量被你想方设法激发出来的时候，你会觉察他们的制造力是无穷的。,四、教学反思,2、探究性学习的目的并不仅仅是问题的解决，更重要的是在探究过程中体验和猎取科学争论方法，培育合作与共享的精神以及实事求是的科学态度，熬炼思维力量，提高科学素养。,四、教学反思,3、学生是学习的主体，教师是引导者。我们要实行措施让学生乐观主动地参与到学习活动中来，通过他们的思考、争论、争论、合作等活动来猎取方法，建构学问。,再见,