遺傳密碼的破譯課件.ppt

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1、遺傳密碼的破譯王樹仁廣東省珠海市實(shí)驗(yàn)中學(xué)一、教材分析遺傳密碼的破譯，就等于編著了一本生命科學(xué)的辭典，而這本辭典適應(yīng)于從細(xì)菌到人類的一切生物。這些生物都是按照這本辭典查閱和翻譯著自己的蛋白質(zhì)，又按照這本辭典營造和傳遞著生命。這一發(fā)現(xiàn)是分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)發(fā)展中的一個重大里程碑，是20世紀(jì)生命科學(xué)中最令人激動的巨大成就之一，也是后來蓬勃興起的基因工程和人類基因組計劃得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。遺傳密碼的破譯是高中生物必修2第4章“基因的表達(dá)”的一節(jié)內(nèi)容，在教材中本來屬于選學(xué)內(nèi)容，但考慮到該內(nèi)容蘊(yùn)涵有豐富的科學(xué)史探究素材，非常適合學(xué)生

2、進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)活動。通過探究性學(xué)習(xí)活動，能使學(xué)生經(jīng)歷和體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，體味科學(xué)的本質(zhì)，激發(fā)其學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)，達(dá)到知識、能力、情感三者合一的教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)目1、知識目標(biāo)：A、遺傳密碼是如何破譯的B、遺傳密碼有哪些特點(diǎn)2、能力目標(biāo)：a.從數(shù)學(xué)的角度認(rèn)識堿基與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)推理能力b.通過再現(xiàn)科學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計與科學(xué)探究能力c.通過總結(jié)遺傳密碼的特點(diǎn)訓(xùn)練學(xué)生對比分析、歸納總結(jié)能力教學(xué)目3、情感目標(biāo)：a.通過再現(xiàn)科學(xué)史讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)方法與科學(xué)態(tài)度b.通過再現(xiàn)科學(xué)史讓學(xué)生感受科學(xué)知

3、識發(fā)現(xiàn)過程的艱辛和漫長教學(xué)目教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)遺傳密碼的破譯過程運(yùn)用數(shù)學(xué)方法及實(shí)驗(yàn)方法探究“堿基與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系”二、教法學(xué)法探究式教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生通過數(shù)學(xué)方法推理和猜想“堿基與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系”；根據(jù)科學(xué)資料，運(yùn)用英語詞句類比推理“堿基與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系”；借鑒科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)方法，小組合作設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，探究與體驗(yàn)破譯遺傳密碼的方法和過程。三、教學(xué)流程1、導(dǎo)入新課2、從數(shù)學(xué)的角度認(rèn)識堿基與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系3、科學(xué)家破譯遺傳密碼的過程4、遺傳密碼的特點(diǎn)5、課堂練習(xí)6、布置作業(yè)1、導(dǎo)入新課（問題導(dǎo)入）mRNA是怎樣把其中的堿基序

4、列轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)中相應(yīng)氨基酸排列次序的？mRNA的堿基與氨基酸之間是如何對應(yīng)的？下面將通過同學(xué)們的探究性學(xué)習(xí)活動，研究堿基與氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系。2、從數(shù)學(xué)角度認(rèn)識堿基與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系資料1：mRNA只有4種堿基，而組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，這四種堿基是怎么決定蛋白質(zhì)的20種氨基酸的呢？如果1個堿基決定一個氨基酸，那么4種堿基只能決定4種氨基酸，顯然這種組合是不夠的。想一想，①如果2個相鄰堿基決定一種氨基酸呢？②如果3個相鄰堿基決定一種氨基酸呢？③由此分析你認(rèn)為應(yīng)該由多少個堿基編碼一個氨基酸，4種堿基才足以組合出構(gòu)成

5、蛋白質(zhì)的20種氨基酸？2、從數(shù)學(xué)角度認(rèn)識堿基與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系學(xué)生通過數(shù)學(xué)運(yùn)算、小組討論、推理猜想，即可確定“理論上應(yīng)該是三個堿基決定一個氨基酸”。上述結(jié)論僅為數(shù)學(xué)推理，如何證明呢？引入科學(xué)資料2資料2：上世紀(jì)50～60年代，DNA分子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)者克里克研究表明：在T4噬菌體的相關(guān)堿基序列中增加或者刪除一個堿基，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)；增加或刪除兩個堿基，也不能產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)；但是，當(dāng)增加或者刪除三個堿基時，卻合成了具有正常功能的蛋白質(zhì)。3.1克里克T4噬菌體實(shí)驗(yàn)提示：把THEFATCATATETHEBIGRA

6、T中的單詞看作決定一個氨基酸的密碼子為什么會產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象呢？請分析找出原因3、科學(xué)實(shí)驗(yàn)3、科學(xué)實(shí)驗(yàn)3.1克里克T4噬菌體實(shí)驗(yàn)THEFATCATATETHEBIGRAT試著插入或刪去其中的一個、兩個、三個字母，看后面的語意會有什么變化？通過小組推演討論，會發(fā)現(xiàn)只有插入或刪去其中的三個字母，后面的語意才不變。究其原因?yàn)槿齻€字母組成一個單詞。類比推理即可得知：“出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是，信使RNA上的每三個堿基決定一個氨基酸”。如何破譯遺傳密碼呢？引入科學(xué)資料3資料3：1961年，尼倫伯格和馬太利用大腸桿菌的破碎細(xì)胞溶液，建立

7、了一種利用人工合成的RNA在試管里合成多肽鏈的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其中含有核糖體等合成蛋白質(zhì)所需的各種成分。利用這個實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，尼倫伯格和馬太設(shè)計了一個巧妙的實(shí)驗(yàn)，破譯了第一個遺傳密碼，即UUU-苯丙氨酸。如果是你，如何設(shè)計實(shí)驗(yàn)破譯遺傳密碼？提示：實(shí)驗(yàn)提供有多個試管和20種氨基酸溶液。3、科學(xué)實(shí)驗(yàn)3.2尼倫伯格和馬太的大腸桿菌實(shí)驗(yàn)3.2尼倫伯格和馬太的大腸桿菌實(shí)驗(yàn)3、科學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)生根據(jù)資料內(nèi)容，分組討論，大膽探究，設(shè)計方案。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計過程面臨3個問題：合成怎樣的RNA作為模板？需要一組還是多組實(shí)驗(yàn)？氨基酸怎樣加入？教師引導(dǎo)鼓勵，學(xué)

8、生思考探究、討論爭辯，達(dá)成共識：用單核苷酸人工合成RNA，分多個實(shí)驗(yàn)組，分別加入不同的氨基酸，即可破譯UUU-苯丙氨酸。3.2尼倫伯格和馬太的大腸桿菌實(shí)驗(yàn)3、科學(xué)實(shí)驗(yàn)上述方法只能破譯AAA是賴氨酸的密碼子，CCC是脯氨酸的密碼子，GGG是甘氨酸的密碼子，UUU是苯丙氨酸的密碼子。只能確定4種氨基酸的遺傳密碼，所以密碼子中肯定還有2