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    應(yīng)用框架問(wèn)題進(jìn)行“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)

    2017-04-06 10:20:38陳兆亮河北省秦皇島市第一中學(xué)河北秦皇島066006
    中學(xué)生物學(xué) 2017年1期
    關(guān)鍵詞:遺傳信息核糖體密碼子

    陳兆亮(河北省秦皇島市第一中學(xué)河北秦皇島 066006)

    應(yīng)用框架問(wèn)題進(jìn)行“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)

    陳兆亮(河北省秦皇島市第一中學(xué)河北秦皇島 066006)

    敘述了教學(xué)設(shè)計(jì)運(yùn)用“為什么RNA適于做DNA的信使?”“DNA的遺傳信息如何傳遞給mRNA?”“mRNA如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成?”等7個(gè)環(huán)環(huán)相扣的框架問(wèn)題,讓學(xué)生置身于復(fù)雜的、有意義的問(wèn)題情境中。學(xué)生在教師的引領(lǐng)下帶著問(wèn)題去思考、去探索,在思考和探索中學(xué)習(xí)新知識(shí)并培養(yǎng)思維能力。

    框架問(wèn)題 轉(zhuǎn)錄 翻譯 知識(shí)遷移 課堂評(píng)價(jià)

    文件編號(hào):1003-7586(2017)01-0025-03

    1 教材分析

    本節(jié)是人教版必修2第四章學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),集中講述了基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成,難度相對(duì)較大,是本章教學(xué)的難點(diǎn)。其內(nèi)容不僅抽象復(fù)雜,而且涉及到的物質(zhì)種類繁多。本節(jié)的主干知識(shí)是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程,尤其是翻譯過(guò)程更為復(fù)雜,是本節(jié)內(nèi)容的難點(diǎn);側(cè)枝內(nèi)容是DNA與RNA結(jié)構(gòu)的比較、3種RNA以及密碼子、反密碼子的概念、組成和特點(diǎn)等。

    本節(jié)在新課程標(biāo)準(zhǔn)中的要求是:概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯?!案攀觥笔抢斫馑降囊?,即要求學(xué)生能夠把握知識(shí)的內(nèi)在邏輯關(guān)系,并與已有的知識(shí)建立聯(lián)系,且能進(jìn)行解釋、區(qū)分和擴(kuò)展等。因此本節(jié)教學(xué)時(shí),教師不應(yīng)局限于對(duì)轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程的單純描述,而應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生理解轉(zhuǎn)錄和翻譯的物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)以及二者之間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系。為了使學(xué)生要達(dá)到理解層次的目標(biāo),教師需要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已有知識(shí)思考和討論相關(guān)的問(wèn)題。

    在已經(jīng)明確了基因、DNA、染色體之間的關(guān)系基礎(chǔ)上,通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí),使學(xué)生進(jìn)一步理解“基因是的作用過(guò)程”是理解“基因?qū)π誀畹目刂啤钡幕A(chǔ),更是從根本上幫助學(xué)生理解遺傳與變異的本質(zhì),是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁。

    2 教學(xué)目標(biāo)

    2.1 知識(shí)目標(biāo)

    (1)概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程。

    (2)建構(gòu)轉(zhuǎn)錄、翻譯與蛋白質(zhì)間的邏輯關(guān)系。

    2.2 能力目標(biāo)

    (1)能運(yùn)用數(shù)學(xué)方法,分析堿基與氨基酸的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

    (2)通過(guò)對(duì)“框架問(wèn)題”的探究,培養(yǎng)分析能力。

    2.3 情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

    (1)養(yǎng)成主動(dòng)思索的良好習(xí)慣。

    (2)提升自主學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)的熱情,樹(shù)立探索科學(xué)知識(shí)的意識(shí)。

    3 教學(xué)過(guò)程

    3.1 巧設(shè)引言,導(dǎo)入新課

    教師播放轉(zhuǎn)基因熒光鼠的視頻,引出轉(zhuǎn)錄、翻譯2個(gè)新名詞,并將遺傳信息的表達(dá)分為轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過(guò)程。然后,引導(dǎo)學(xué)生帶著問(wèn)題,閱讀教材:①轉(zhuǎn)錄、翻譯的定義、場(chǎng)所是哪里?②遺傳信息是如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的?③轉(zhuǎn)錄、翻譯的產(chǎn)物是什么?這樣來(lái)引發(fā)學(xué)生思考,開(kāi)始新知識(shí)學(xué)習(xí)。

    3.2 整理學(xué)習(xí)主線,把握主體知識(shí)

    教師結(jié)合學(xué)生閱讀,布置新任務(wù),繪制遺傳信息表達(dá)的邏輯主線(圖1)。

    圖1 遺傳信息表達(dá)的邏輯主線

    3.3 轉(zhuǎn)錄

    教師提出問(wèn)題:①如何證明轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA來(lái)自細(xì)胞核?

    教師展示拉斯特的變形蟲(chóng)核移植實(shí)驗(yàn):設(shè)置A、B兩組實(shí)驗(yàn)。將A組變形蟲(chóng)置于含15N標(biāo)記的尿嘧啶核糖核苷酸培養(yǎng)液中培養(yǎng),B組置于不含15N標(biāo)記的尿嘧啶核糖核苷酸培養(yǎng)液中培養(yǎng)。一段時(shí)間的培養(yǎng)后,發(fā)現(xiàn):被標(biāo)記的RNA首先出現(xiàn)在A組的細(xì)胞核中,后又集中在細(xì)胞質(zhì)中;然而B(niǎo)組中細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中均不出現(xiàn)放射性。接著,將A組變形蟲(chóng)的核移植到去核的B組變形蟲(chóng)中的細(xì)胞質(zhì)中,得到重組變形蟲(chóng)C,用不含15N標(biāo)記的尿嘧啶核糖核苷酸培養(yǎng)液培養(yǎng)。結(jié)果顯示,在C變形蟲(chóng)的細(xì)胞質(zhì)中檢測(cè)到了放射性。由此表明:RNA是在細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄形成的,并將DNA上攜帶的遺傳信息帶至細(xì)胞質(zhì)中。

    教師提出問(wèn)題:②為什么RNA適于做DNA的信使?

    教師帶領(lǐng)學(xué)生比較DNA和RNA的化學(xué)成分、組成及結(jié)構(gòu)。學(xué)生經(jīng)過(guò)分析后,歸納出:①RNA分子結(jié)構(gòu)與DNA很相似,也能儲(chǔ)存遺傳信息。②RNA一般是單鏈,比DNA短,易通過(guò)核孔轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。

    教師提出問(wèn)題:③DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的?

    結(jié)合問(wèn)題①和②,學(xué)生知道了“mRNA是在DNA指導(dǎo)下合成的”,但其具體過(guò)程還比較模糊。此時(shí),教師播放遺傳信息表達(dá)過(guò)程的視頻,讓學(xué)生結(jié)合課本,試著用文字進(jìn)行描述。隨后,教師帶領(lǐng)學(xué)生共同梳理轉(zhuǎn)錄過(guò)程:在細(xì)胞核中,DNA雙鏈在DNA解旋酶催化下形成單鏈,以其中一條鏈為模板,在RNA聚合酶催化下,按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則合成一條單鏈mRNA,然后進(jìn)行相應(yīng)的加工,通過(guò)核孔進(jìn)入到細(xì)胞質(zhì)中,從而將遺傳信息傳遞到mRNA上。

    3.4 翻譯

    教師提出問(wèn)題:為什么3個(gè)相鄰堿基決定1個(gè)氨基酸?

    教師引導(dǎo)學(xué)生依次思考若1、2或3外堿基決定1種氨基酸,最多能決定氨基數(shù)的種數(shù),開(kāi)啟密碼子知識(shí)的學(xué)習(xí)。

    教師提出問(wèn)題:密碼子具有哪些特性?

    教師讓學(xué)生觀察密碼子表,得出密碼子共64種,并查找起始密碼子、終止密碼子、亮氨酸的密碼子。學(xué)生通過(guò)查找,知道終止密碼子不編碼氨基酸;一種氨基酸可以對(duì)應(yīng)多種密碼子;且在多種密碼子中往往是第三個(gè)堿基不同。隨后,教師總結(jié)密碼子特性:簡(jiǎn)并性;擺動(dòng)性;通用性。

    教師提出問(wèn)題:mRNA上的密碼子是重疊閱讀,還是非重疊閱讀?

    教師播放克里克遺傳密碼驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),通過(guò)研究T4噬菌體上一個(gè)基因由于堿基數(shù)目改變而對(duì)蛋白質(zhì)產(chǎn)生的影響:采用加入或減少1個(gè)、2個(gè)或3個(gè)堿基的方法,觀察對(duì)蛋白質(zhì)合成的影響:最后得出加入或減少3個(gè)堿基時(shí),對(duì)于噬菌體蛋白的合成影響最小。學(xué)生從而知道:遺傳密碼是從一個(gè)固定點(diǎn)開(kāi)始,以非重疊的形式閱讀。然后,教師要求:學(xué)生寫出一段RNA序列,親自感受實(shí)驗(yàn)過(guò)程,加深對(duì)理論的理解。

    教師提出問(wèn)題:mRNA是如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的?

    教師播放翻譯過(guò)程的視頻,讓學(xué)生了解大致過(guò)程后,思考帶領(lǐng)學(xué)生思考幾個(gè)重要的子問(wèn)題(氨基酸如何進(jìn)入核糖體;核糖體如何移動(dòng);肽鏈如何形成;翻譯的終點(diǎn)等),并總結(jié)出翻譯過(guò)程:核糖體首先結(jié)合到mRNA上,tRNA攜帶氨基酸置于核糖體的第一個(gè)合成位置;第二個(gè)tRNA再攜帶下一個(gè)氨基酸到第二個(gè)合成位置;兩個(gè)氨基酸脫水縮合形成肽鍵;在ATP供能下,核糖體移動(dòng)三個(gè)堿基,再進(jìn)行下一個(gè)合成循環(huán);直到終止密碼子翻譯完全部編碼信息,新肽鏈脫落,經(jīng)盤曲折疊、修飾,形成成熟蛋白質(zhì)。

    3.5 建構(gòu)知識(shí)內(nèi)在邏輯關(guān)系框架

    教師為避免學(xué)生對(duì)轉(zhuǎn)錄、翻譯知識(shí)發(fā)生混淆,引導(dǎo)其構(gòu)建邏輯框架(圖2)。

    圖2 轉(zhuǎn)錄、翻譯邏輯關(guān)系圖

    3.6 學(xué)以致用,知識(shí)遷移

    教師指導(dǎo)學(xué)生對(duì)課本插圖進(jìn)行分析:1條mRNA可以同時(shí)結(jié)合許多個(gè)核糖體形成多聚核糖體;一般來(lái)說(shuō),mRNA鏈相對(duì)越長(zhǎng),其上附著的核糖體就會(huì)越多;其依賴于相同的模板,同時(shí)合成大量的相同肽鏈,以此來(lái)提高翻譯效率,并且根據(jù)不同核糖體上合成多肽鏈的長(zhǎng)度來(lái)判斷翻譯的方向。

    3.7 評(píng)價(jià)課堂知識(shí)的生成

    經(jīng)過(guò)以上學(xué)習(xí),學(xué)生對(duì)于遺傳信息的表達(dá)過(guò)程已經(jīng)有所理解。這時(shí),教師可以精選習(xí)題來(lái)考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解情況,并綜合評(píng)價(jià),一方面可以保證教學(xué)內(nèi)容的達(dá)成,另一方面,通過(guò)習(xí)題反饋指導(dǎo)教師教學(xué)。

    【例1】圖3為細(xì)胞中核糖體合成蛋白質(zhì)的示意圖,下列說(shuō)法中正確的是()

    圖3 核糖體合成蛋白質(zhì)示意圖

    A.核糖體在①上的移動(dòng)方向都是從左到右

    B.4條多肽鏈?zhǔn)峭瑫r(shí)開(kāi)始合成的

    C.最終合成的②③④⑤結(jié)構(gòu)不同

    D.每個(gè)核糖體都能單獨(dú)合成完整的肽鏈

    【例2】圖4為原核細(xì)胞內(nèi)基因控制蛋白質(zhì)合成的示意圖,據(jù)圖分析正確的是()

    圖4 原核細(xì)胞基因控制蛋白質(zhì)合成示意圖

    A.①②兩處都有大分子的生物合成,圖中DNA可以與有關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)合成染色體

    B.①②兩處都發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì),配對(duì)方式僅有A和U、G和C

    C.①處有DNA聚合酶參與,②處沒(méi)有DNA聚合酶參與

    D.①處有DNA-RNA雜合雙鏈片段,②處沒(méi)有DNA-RNA雜合雙鏈片段

    4 教學(xué)反思

    本節(jié)采用了框架問(wèn)題教學(xué)模式,按照學(xué)生的邏輯認(rèn)知規(guī)律,讓學(xué)生帶著疑問(wèn)開(kāi)始本節(jié)課,不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,還利于后面學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)順利進(jìn)行。教師采用遞進(jìn)式疑問(wèn)句——“遺傳信息是如何傳給mRNA的呢?”“mRNA的信息如何傳給蛋白質(zhì)的?”開(kāi)啟課堂內(nèi)容教學(xué),利于激發(fā)學(xué)生的求知欲,也讓教師的教學(xué)思路更加清晰,從而更好把握和調(diào)控課堂。同時(shí),圍繞mRNA上幾個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸為探究點(diǎn),教師運(yùn)用數(shù)學(xué)方法,激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

    教師選用Flash課件展示轉(zhuǎn)錄、翻譯的抽象過(guò)程,比教師的描述說(shuō)教更有效,學(xué)生更易理解接受。針對(duì)課堂評(píng)價(jià)習(xí)題的編制,例1重點(diǎn)考查翻譯內(nèi)容,使學(xué)生達(dá)成知識(shí)遷移的目標(biāo);例2具有總結(jié)性,綜合了轉(zhuǎn)錄和翻譯知識(shí)。練習(xí)形式的多樣化,學(xué)生感到新穎有利于提高他們的學(xué)習(xí)積極性。

    本節(jié)通過(guò)教師提出問(wèn)題、學(xué)生思考,避免了學(xué)生陷入“學(xué)習(xí)時(shí)都懂,學(xué)完了都不懂”的低效課堂局面,以師生間的互動(dòng)來(lái)促進(jìn)學(xué)生的有效學(xué)習(xí),引導(dǎo)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和自主探究,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,提高了教育教學(xué)效率。

    G633.91

    B

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