生物43《遺傳密碼的破譯選學》新人教版必修ppt課件

1、新課標人教版課件系列必修2第四章第三節(jié)教學目的教學目的知識與技藝：知識與技藝：1說出遺傳密碼的閱讀方式。說出遺傳密碼的閱讀方式。2說出遺傳密碼說出遺傳密碼的破譯過程，包括伽莫夫的三聯(lián)體推的破譯過程，包括伽莫夫的三聯(lián)體推斷，克里克的實驗證據(jù)，尼倫伯格和馬太的蛋白質的斷，克里克的實驗證據(jù)，尼倫伯格和馬太的蛋白質的體外合成實驗體外合成實驗過程與方法：過程與方法：1感受和重溫科學家的思想歷程。感受和重溫科學家的思想歷程。2類比的學類比的學習方法。習方法。 情感態(tài)度與價值觀：情感態(tài)度與價值觀：1對科學家那種敏銳、大膽、睿智和創(chuàng)新的精神對科學家那種敏銳、大膽、睿智和創(chuàng)新的精神還有那種巧妙的構思表達敬仰。還

2、有那種巧妙的構思表達敬仰。2認同遺傳密碼的破譯對生物學開展的重要意義。認同遺傳密碼的破譯對生物學開展的重要意義。【教學重點】遺傳密碼的破譯過程，引導學生感受這種思想過程并產生與科學家的思想共鳴?！窘虒W難點】克里克的T4噬菌體實驗；尼倫伯格和馬太設計的蛋白質體外合成實驗【教具預備】1、多媒體演示課件【課時安排】1課時 遺傳密碼的破譯，就等于編著了一本生命科學的辭典，遺傳密碼的破譯，就等于編著了一本生命科學的辭典，而這本辭典順應于從細菌到人類的一切生物。這些生物都而這本辭典順應于從細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本人的蛋白質，又按照這本是按照這本辭典查閱和翻譯著本人的蛋白

3、質，又按照這本辭典營造和傳送著生命。這一發(fā)現(xiàn)是分子生物學和分子遺辭典營造和傳送著生命。這一發(fā)現(xiàn)是分子生物學和分子遺傳學開展中的一個艱苦里程碑，是傳學開展中的一個艱苦里程碑，是2020世紀生命科學中最令世紀生命科學中最令人激動的宏大成就之一，也是后來蓬勃興起的基因工程和人激動的宏大成就之一，也是后來蓬勃興起的基因工程和人類基因組方案得以實現(xiàn)的根底。人類基因組方案得以實現(xiàn)的根底。 遺傳密碼的破譯是高中生物必修遺傳密碼的破譯是高中生物必修2 2第第4 4章章 “基因的表基因的表達的一節(jié)內容，在教材中本來屬于選學內容，但思索到達的一節(jié)內容，在教材中本來屬于選學內容，但思索到該內容蘊涵有豐富的科學史探求

4、素材，非常適宜學生進展該內容蘊涵有豐富的科學史探求素材，非常適宜學生進展探求性學習活動。經過探求性學習活動，能使學生閱歷和探求性學習活動。經過探求性學習活動，能使學生閱歷和體驗科學探求的過程，體味科學的本質，激發(fā)其學習生物體驗科學探求的過程，體味科學的本質，激發(fā)其學習生物學的興趣，培育學生的生物科學素養(yǎng)，到達知識、才干、學的興趣，培育學生的生物科學素養(yǎng)，到達知識、才干、情感三者合一的教學目的。情感三者合一的教學目的。1 1、知識目的：、知識目的：A A、遺傳密碼是如何破、遺傳密碼是如何破譯的譯的 B B、遺傳密碼有哪些特、遺傳密碼有哪些特點點 2 2、才干目的：、才干目的：a.a.從數(shù)學的角度

5、認識從數(shù)學的角度認識堿基與氨基酸的對應堿基與氨基酸的對應關系訓練學生科學推關系訓練學生科學推理才干理才干 b.b.經過再現(xiàn)科學史培經過再現(xiàn)科學史培育學生實驗設計與科育學生實驗設計與科學探求才干學探求才干 c.c.經過總結遺傳密碼經過總結遺傳密碼的特點訓練學生對比的特點訓練學生對比分析、歸納總結才干分析、歸納總結才干 3 3、情感目的：、情感目的：a.a.經過再現(xiàn)科學史讓經過再現(xiàn)科學史讓學生體驗科學方法與學生體驗科學方法與科學態(tài)度科學態(tài)度b.b.經過再現(xiàn)科學史讓經過再現(xiàn)科學史讓學生感受科學知識發(fā)學生感受科學知識發(fā)現(xiàn)過程的艱苦和漫長現(xiàn)過程的艱苦和漫長 遺傳密碼的破譯過程遺傳密碼的破譯過程 運用數(shù)學

6、方法及實驗方運用數(shù)學方法及實驗方法探求法探求“堿基與氨基酸的堿基與氨基酸的對應關系對應關系 探求式教學探求式教學 引導學生經過數(shù)學方法推理和猜引導學生經過數(shù)學方法推理和猜測測“堿基與氨基酸的對應關系；根堿基與氨基酸的對應關系；根據(jù)科學資料，運用英語詞句類比推理據(jù)科學資料，運用英語詞句類比推理“堿基與氨基酸的對應關系；自創(chuàng)堿基與氨基酸的對應關系；自創(chuàng)科學家的實驗方法，小組協(xié)作設計實科學家的實驗方法，小組協(xié)作設計實驗方案，探求與體驗破譯遺傳密碼的驗方案，探求與體驗破譯遺傳密碼的方法和過程。方法和過程。1、導入新課、導入新課2 2、從數(shù)學的角度認識堿基與氨基酸的對應關系、從數(shù)學的角度認識堿基與氨基酸

7、的對應關系3、科學家破譯遺傳密碼的過程、科學家破譯遺傳密碼的過程4、遺傳密碼的特點、遺傳密碼的特點 5、課堂練習、課堂練習 6、布置作業(yè)、布置作業(yè)1、導入新課、導入新課 問題導入問題導入 mRNA是怎樣把其中的堿基序列轉化為蛋白質中相應氨基酸陳列次序的？mRNA的堿基與氨基酸之間是如何對應的？ 下面將經過同窗們的探求性學習活動，研討堿基與氨基酸之間的對應關系。2、從數(shù)學角度認識堿基與氨基酸的對應關系資料資料1 1：mRNAmRNA只需只需4 4種堿基，而組成蛋白種堿基，而組成蛋白質的氨基酸有質的氨基酸有2020種，這四種堿基是怎樣種，這四種堿基是怎樣決議蛋白質的決議蛋白質的2020種氨基酸的呢

8、？假設種氨基酸的呢？假設1 1個個堿基決議一個氨基酸，那么堿基決議一個氨基酸，那么4 4種堿基只能種堿基只能決議決議4 4種氨基酸，顯然這種組合是不夠的。種氨基酸，顯然這種組合是不夠的。想一想，假設想一想，假設2 2個相鄰堿基決議一種氨個相鄰堿基決議一種氨基酸呢？假設基酸呢？假設3 3個相鄰堿基決議一種氨個相鄰堿基決議一種氨基酸呢？由此分析他以為應該由多少基酸呢？由此分析他以為應該由多少個堿基編碼一個氨基酸，個堿基編碼一個氨基酸，4 4種堿基才足以種堿基才足以組合出構成蛋白質的組合出構成蛋白質的2020種氨基酸？種氨基酸？ 2、從數(shù)學角度認識堿基與氨基酸的對應關系學生經過數(shù)學運算、小組討論、推

9、理猜測，即可確定“實際上應該是三個堿基決議一個氨基酸。上述結論僅為數(shù)學推理，如何證上述結論僅為數(shù)學推理，如何證明呢？明呢？引入科學資料2資料資料2 2：上世紀：上世紀50506060年代，年代，DNADNA分子構分子構造的發(fā)現(xiàn)者克里克研討闡明：在造的發(fā)現(xiàn)者克里克研討闡明：在T4T4噬菌噬菌體的相關堿基序列中添加或者刪除一個體的相關堿基序列中添加或者刪除一個堿基，無法產生正常功能的蛋白質；添堿基，無法產生正常功能的蛋白質；添加或刪除兩個堿基，也不能產生正常功加或刪除兩個堿基，也不能產生正常功能的蛋白質；但是，當添加或者刪除三能的蛋白質；但是，當添加或者刪除三個堿基時，卻合成了具有正常功能的蛋個堿

10、基時，卻合成了具有正常功能的蛋白質。白質。 3.1 克里克T4噬菌體實驗 提示：把提示：把THE FAT CAT ATE THE BIG RAT中的單詞看作決議一個氨基酸的密中的單詞看作決議一個氨基酸的密碼子碼子 為什么會產生這樣的景象呢？為什么會產生這樣的景象呢？請分析找出緣由請分析找出緣由 3、科學實驗3、科學實驗3.1 克里克T4噬菌體實驗 THE FAT CAT ATE THE BIG RAT試著插入或刪去其中的一個、兩個、三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？個字母，看后面的語意會有什么變化？經過小組推演討論，會發(fā)現(xiàn)只需插入或經過小組推演討論，會發(fā)現(xiàn)只

11、需插入或刪去其中的三個字母，后面的語意才不刪去其中的三個字母，后面的語意才不變。究其緣由為三個字母組成一個單詞。變。究其緣由為三個字母組成一個單詞。類比推理即可得知：類比推理即可得知：“出現(xiàn)上述景象的出現(xiàn)上述景象的緣由是，信使緣由是，信使RNA上的每三個堿基決議上的每三個堿基決議一個氨基酸。一個氨基酸。引入科學資料引入科學資料3資料資料3：1961年，尼倫伯格和馬太利用大年，尼倫伯格和馬太利用大腸桿菌的破碎細胞溶液，建立了一種利腸桿菌的破碎細胞溶液，建立了一種利用人工合成的用人工合成的RNA在試管里合成多肽鏈在試管里合成多肽鏈的實驗系統(tǒng)，其中含有核糖體等合成蛋的實驗系統(tǒng)，其中含有核糖體等合成蛋

12、白質所需的各種成分。利用這個實驗系白質所需的各種成分。利用這個實驗系統(tǒng)，尼倫伯格和馬太設計了一個巧妙的統(tǒng)，尼倫伯格和馬太設計了一個巧妙的實驗，破譯了第一個遺傳密碼，即實驗，破譯了第一個遺傳密碼，即UUU-苯丙氨酸。苯丙氨酸。假設是他，如何設計實驗破譯遺傳密碼？假設是他，如何設計實驗破譯遺傳密碼？提示：實驗提供有多個試管和提示：實驗提供有多個試管和2020種氨基酸溶液。種氨基酸溶液。3、科學實驗3.2 尼倫伯格和馬太的大腸桿菌實驗 3.2 尼倫伯格和馬太的大腸桿菌實驗 3、科學實驗學生根據(jù)資料內容，分組討論，大膽探學生根據(jù)資料內容，分組討論，大膽探求，設計方案。求，設計方案。實驗方案設計過程面臨

13、實驗方案設計過程面臨3個問題：個問題：合成怎樣的合成怎樣的RNA作為模板？作為模板？需求一組還是多組實驗？需求一組還是多組實驗？氨基酸怎樣參與？氨基酸怎樣參與？教師引導鼓勵，學生思索探求、討論爭教師引導鼓勵，學生思索探求、討論爭辯，達成共識：用單核苷酸人工合成辯，達成共識：用單核苷酸人工合成RNARNA，分多個實驗組，分別參與不同的，分多個實驗組，分別參與不同的氨基酸，即可破譯氨基酸，即可破譯UUU-UUU-苯丙氨酸。苯丙氨酸。3.2尼倫伯格和馬太的大腸桿菌實驗 3、科學實驗上述方法只能破譯上述方法只能破譯AAA是賴氨酸的是賴氨酸的密碼子，密碼子，CCC是脯氨酸的密碼子，是脯氨酸的密碼子，GG

14、G是甘氨酸的密碼子，是甘氨酸的密碼子，UUU是是苯丙氨酸的密碼子。只能確定苯丙氨酸的密碼子。只能確定4種種氨基酸的遺傳密碼，所以密碼子中氨基酸的遺傳密碼，所以密碼子中一定還有一定還有2種或種或3種堿基組合的情況。種堿基組合的情況。引入科學資料引入科學資料4資料資料4：1966年科學家霍拉納發(fā)明了一種年科學家霍拉納發(fā)明了一種新的新的RNA合成方法，經過這種方法合成的合成方法，經過這種方法合成的RNA可以是可以是2個、個、3個或個或4個堿基為單位的個堿基為單位的反復序列，例如反復序列，例如:將將A、C兩種核苷酸縮合兩種核苷酸縮合為為ACACACACAC長鏈，以它作人工長鏈，以它作人工信使進展蛋白質

15、合成，結果發(fā)現(xiàn)產物是蘇信使進展蛋白質合成，結果發(fā)現(xiàn)產物是蘇氨酸和組氨酸的多聚體，闡明蘇氨酸的密氨酸和組氨酸的多聚體，闡明蘇氨酸的密碼子能夠是碼子能夠是ACA，也能夠是，也能夠是CAC；同樣，；同樣，組氨酸的密碼子能夠是組氨酸的密碼子能夠是CAC，也能夠是，也能夠是ACA。3.3霍拉納的RNA反復序列翻譯實驗 如何證明組氨酸和蘇氨酸的密碼子是如何證明組氨酸和蘇氨酸的密碼子是ACAACA還是還是CACCAC呢？請設計實驗證明。呢？請設計實驗證明。 提示：參考霍拉納的設計方法。提示：參考霍拉納的設計方法。3、科學實驗3.3霍拉納的RNA反復序列翻譯實驗 3、科學實驗學生小組討論、大膽想象、制定方案、

16、學生小組討論、大膽想象、制定方案、對比分析。對比分析。 方案：如合成方案：如合成CAAn長鏈，反復長鏈，反復上述實驗，合成產物為谷氨酰胺、天上述實驗，合成產物為谷氨酰胺、天冬酰胺和蘇氨酸的多聚體。冬酰胺和蘇氨酸的多聚體。將科學家和本人的實驗結果對比分析，將科學家和本人的實驗結果對比分析，即可確定即可確定ACA是蘇氨酸的密碼子，是蘇氨酸的密碼子，CAC是組氨酸的密碼子。是組氨酸的密碼子。想象：再用類似的方法合成含有蘇想象：再用類似的方法合成含有蘇氨酸或組氨酸的多聚體，假設其模氨酸或組氨酸的多聚體，假設其模板板RNA上有上有ACA或或CAC，即可確定。，即可確定。3.3霍拉納的RNA反復序列翻譯實

17、驗 3 3、科學實驗、科學實驗運用此類方法就可以破譯其他氨運用此類方法就可以破譯其他氨基酸的遺傳密碼。一切遺傳密碼基酸的遺傳密碼。一切遺傳密碼破譯之后就等到了課本第破譯之后就等到了課本第65頁的頁的密碼子表。密碼子表。請仔細閱讀密碼子表，分析回答以下問請仔細閱讀密碼子表，分析回答以下問題，總結遺傳密碼的特點。題，總結遺傳密碼的特點。 4、遺傳密碼的特點 1 1、在、在mRNAmRNA上兩個密碼子之間有無核苷酸上兩個密碼子之間有無核苷酸隔開？隔開？2 2、一個氨基酸具有、一個氨基酸具有1 1個、個、2 2個還是個還是2 2個以個以上的密碼子？上的密碼子？3 3、密碼子都決議氨基酸嗎？、密碼子都決

18、議氨基酸嗎？4 4、將人的胰島素基因導入大腸桿菌，控、將人的胰島素基因導入大腸桿菌，控制合成了人的胰島素，闡明什么？制合成了人的胰島素，闡明什么？ 分析歸納，表達交流。分析歸納，表達交流。4、遺傳密碼的特點 密碼子具有延續(xù)性、簡并性、通用性密碼子具有延續(xù)性、簡并性、通用性 今天，我們沿著科學家的腳今天，我們沿著科學家的腳印，運用數(shù)學方法和科學實驗探印，運用數(shù)學方法和科學實驗探求了求了“氨基酸和堿基之間的數(shù)量氨基酸和堿基之間的數(shù)量關系，獲取了破譯氨基酸密碼關系，獲取了破譯氨基酸密碼子的科學實驗方法，在今后的學子的科學實驗方法，在今后的學習中我們要自創(chuàng)、創(chuàng)新及運用這習中我們要自創(chuàng)、創(chuàng)新及運用這些方

19、法來處理生物學問題。些方法來處理生物學問題。 小小 結結板書設計板書設計第第3節(jié)節(jié) 遺傳密碼的破譯遺傳密碼的破譯1、從數(shù)學角度認識堿基與氨基酸、從數(shù)學角度認識堿基與氨基酸的對應關系的對應關系實際上應該是三個堿基決議一個氨實際上應該是三個堿基決議一個氨基酸基酸2、科學家破譯遺傳密碼的過程、科學家破譯遺傳密碼的過程 2.1克里克克里克T4噬菌體實驗噬菌體實驗 信使信使RNA上的每上的每3個堿基決議一個堿基決議一個氨基酸個氨基酸 2.2 尼倫伯格和馬太的大腸尼倫伯格和馬太的大腸桿菌實驗桿菌實驗 破譯了遺傳密碼破譯了遺傳密碼AAA、GGG、CCC、UUU 3.3霍拉納的霍拉納的RNA反復序反復序列翻譯實驗列翻譯實驗 破譯了其他遺傳密碼破譯了其他遺傳密碼3、遺傳密碼的特點、遺傳密碼的特點 延續(xù)性、簡并性、通用性延續(xù)性、簡并性、通用性6、作