4.3《遗传密码的破译》教学设计一、教学分析1．教材分析《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，是对本章第一节《基因指导蛋白质的合成》的重要补充，在教材中本来属于选学内容。

该内容是理解基因突变和基因工程的理论基础，同时也蕴涵着丰富的科学史探究素材，体现了实验设计的许多科学方法，非常适合学生去了解和学习科学探究的过程，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达素养，是达成三维目标之一“情感态度价值观“的难得载体。

2．学情分析（1）学生对基因指导蛋白质合成的具体过程有了一定的知识准备，对遗传密码的特点、作用有了清楚的认识，为进一步认识和理解遗传密码的发现创造了条件。

（2）高三的学生的学习兴趣浓厚、思维较活跃。

通过高中阶段生物课程的学习，具有较强的实验设计、分析能力。

学生对科学探究的一般过程的理解程度，将影响其对于蛋白质体外合成实验的设计的理解。

因此学习科学家的实验设计的过程中应细化各步骤的问题，适时引导和启发思考，加强对破译过程的理解与掌握。

二、教学重难点（1）教学重点：通过遗传密码破译的过程，理解科学的本质,体验科学探究的方法和态度。

（2）教学难点：遗传密码阅读方式的实验证据，无细胞系统破译遗传密码的实验设计。

三、教学目标1．知识与能力（1）遗传密码的破译过程。

（2）遗传密码的特点。

2．过程与方法（1）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。

（2）通过再现科学史，培养实验设计与科学探究能力。

（3）通过总结遗传密码的特点，提高对比分析、归纳总结能力。

3．情感态度与价值观（1）感受和重温科学家的思维历程，体验科学探究的方法和态度。

（2）感受科学知识发现过程的艰辛和漫长，理解科学的本质。

（3）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。

（4）认同遗传密码的破译对生物学发展的重要意义。

四、教学策略和手段1、布置课前预学案（学生课前自主学习）和课后作业来提高学习效率。

2、授课中设置问题串来引导学生重温科学家破课遗传密码的思维历程，理解科学的本质和科学研究的态度。

3、引导学生学会用数学的方法决解生物学中的问题4、展示近百年来生命科学的研究历史步伐（短视频），让学生感受探索和揭示生命本质过程的艰辛和漫长。

五、课前准备：1.相关图片和遗传密码破译史实的收集。

2.提前一天布置给学生完成下列内容，自主学习。

1、克里克的实验证据：克里克以为实验材料，研究其中某个基因的对的影响。

克里克发现，在相关碱基序列中增加或者删除碱基，都不能产生正常功能的蛋白质；而当增加或者删除______个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。

克里克是第一个用实验证明遗传密码中_________________的科学家。

其实验表明：遗传密码从________开始，以的方式阅读，编码之间分隔符。

2、遗传密码对应规则的发现：尼伦伯格和马太采用了技术。

他们在每个试管中分别加入一种氨基酸，再加入的细胞提取液，以及人工合成的，结果加入了苯丙氨酸的试管中出现了________________。

实验结果说明：导致了多聚苯丙氨酸的合成。

结合克里克得出的______________________的实验结论，结果说明与苯丙氨酸对应的密码子应该是。

六、教学过程：（一课时）教学环节教师的组织和引导学生活动教学意图新课引入让学生看一段莫尔斯密码符号，思考课本“问题探讨”的有关问题，引入遗传密码的课题承上启下，细胞核内的DNA如何指导细胞质中蛋白质的合成？依次展示四段历史资料：1.薛定谔的观点2.克里克和沃森的DNA双螺旋结思考和讨论“问题探讨”，了解莫尔斯密码思考：细胞核内的DNA如何指导细胞质中蛋白质的合成？看资料边由莫尔斯密码引入遗传密码通过类比、展示让学生确定“碱基编码氨基酸”，并我的疑惑：我的收获：白质的氨基酸顺序分析，发现不存在氨基酸的邻位限制作用，从而否定了遗传密码重叠阅读。

2.英格兰姆（英）阐明了镰刀型细胞贫血症的分子作用机理。

基是以非重叠式的阅读方式编码氨基酸的。

三联体密码子及它正确的阅读方式。

二、克里克的实验证据针对上述“三联体”的假说是否真实，引入克里克的实验证据：展示克里克利用大肠杆菌的T4噬菌体做移码突变实验。

先让尝试解释为何会出现这样的实验结果?再展示一个例子：类比分析理解“三个碱基编码一个氨基酸的结果”并展示克里克还通过改进这个实验，揭示遗传密码除了三联体之外的其它性质：1、3个相邻的碱基成为一个密码子2、遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读3、编码间没有分隔符尝试解释克里克利的移码突变实验。

结果分析一个案例中增加或减少3个核苷酸对编码的蛋白质影响最小。

认同三个碱基编码一个氨基酸学习遗传密码的所有性质引导学生通过理解移码突变所引起的蛋白质结构差异，并结合数学的思想，从实验角度验证“密码子的三联体特性”。

让学生了解遗传密码的所有性质三、遗展示资料：3个碱基编码一个氨基酸。

3、1961年尼伦伯格和马太利用无细胞系统进行体外合成破译了第一个遗传密码。

4、1969年科学家们破译了全部的密码。

课堂练习课件展示题目（略）学生答题检查学习效果观看视频播放一段视频短片，让学生了解下近百年来人类探索生命的历史步伐，感受探索和揭示生命本质过程的艰辛和漫长。

学生看视频，了解近百年来生命科学史上的重要成果让学生了解揭示生命本质的历史进程小结本节知识要点并布置课后作业展示课后作业（略）学生一起回顾本节知识要点帮学生构建本节知识要点，并课后通过作业能及时理解和巩固所学知识七、板书设计：4.3 遗传密码的破译一、遗传密码的解读方式1.非重叠式的阅读方式2.重重叠式的阅读方式二、克里克的实验证据：T4噬菌体的移码突变实验1. 3个相邻的碱基成为密码子遗传密码的性质： 2.从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读3. 编码之间没有分隔符三、遗传密码对应规则的发现：蛋白质体外合成实验：第一个遗传密码：UUU——苯丙氨酸四、遗传密码的特性不间断性、不重叠性、简并性、通用性、有起始和终止密码八、教学反思：本节通过多媒体设备的辅助教学，利用课件的幻灯片，为学生提供丰富的历史素材，加深了学生的对遗传密码破译过程的认同。

又过过承上启下式的问题串，通过学生思考讨论和师生互动，及视频短片的展示，来达到本节的教学目标。

因本节是选学内容，感觉学生不是很重视，加上条件所限，本学节的授课方法较为传统，以老师讲授为主，学生主动参与较少，基本都是被动地接受。

要是有条件的话，最好把本节设计成科学的经典实验和学生的探究过程相结合，让学生更好地沿着科学的逻辑思维路线，即发现问题，大胆假设，实验探究，最终得到符合逻辑的结论，才能体现了学生学习的主体地位，课堂学效率更高。

九、课后检测第3节遗传密码的破译一、单项选择题：1.下列哪位科学家第一个用实验证明遗传密码中每相邻三个碱基编码一个氨基酸（）A．伽莫夫 B．克里克 C．尼伦伯格 D．马太2.在一个DNA分子中如果插入了一个碱基对，则（）A．不能转录 B．在转录时造成插入点以前的遗传密码改变C．不能翻译 D．在转录时造成插入点以后的遗传密码改变3.A、C、G各表示核酸的一个基本单位,则“ACG”表示的一定不是（）A．基因 B．密码子 C．反密码子 D．遗传信息4.如果DNA分子模板链上的TAA变成了TAC，那么相应的遗传密码将会（）A．由AUU变为AUG B．由UUA变为UAC C．由AUG变为AUU D．由UAA变为UAC5.已知某tRNA一端的三个碱基序列是GAU，它转运的是亮氨酸，那么决定此氨基酸的密码子是下面哪个碱基序列转录来的？（）A．GAT B．GAU C．CUA D．CTA二、非选择题：6、继克里克的实验后，又有科学家用C、U两种碱基相同排列的mRNA为模版，检验一个密码子是否含有三个碱基。

如果密码子是连续翻译的：（1）、假如一个密码子中含有两个或四个碱基，则该RNA指导合成的多肽中应由种氨基酸组成。

（2）、假如一个密码子中含有三个碱基，则该RNA指导合成的多肽链中应由种氨基酸组成。

7、下表是Khorana为破译密码子进行的实验结果。

他用人工合成的mRNA，在细胞外的转译系统中合成多肽，然后分析合成的多肽中氨基酸的组成。

请分析后回答：说明：表中（UC）n表示UCUCUCUCUCUCUC……这样的重复mRNA 顺序。

（1）、细胞外的转译系统中除加入全套必要的酶系统、tRNA、人工合成的mRNA和种氨基酸外，还需提供和。

（2）、通过分析实验中可能出现的密码子以及生成的多肽中氨基酸的组成的比较，得出下列氨基酸的密码子：亮氨酸、；丝氨酸；苯丙氨酸。

8、浙江省农业科学院陈锦清教授发现了油菜产油机制：光合作用产生磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）运向种子的两条途径，如甲图所示。

图乙是控制PEPcas酶II合成的基因，其中a链是转录链，陈教授及助手诱导b链也能转录，从而转录出双链信使RNA。

并根据这一机制培养出世界上含油量最高的油菜新品系。

请回答：（1）你认为提高油菜产量的基本思路是。

（2）控制酶II合成的基因的结构单位是。

（3）从图乙到合成出图甲中的蛋白质遗传信息的传递过程是。

（4）据研究，油菜产量提高的原因是双链信使RNA的形成阻碍了形成酶II的过程。

参考答案1－5 B D A A A 6、（1） 1 （2） 27、（1） 20，核糖体，ATP （2）CUU、CUC, UCU，UUC8、（1）提高酶I的活性，抑制酶II的活性（2）脱氧核苷酸（3）DNA――→信使RNA――→蛋白质（4）表达（转录和翻译）。