【VR课堂】高中生物《基因指导蛋白质的合成》

时间:2023-03-03 来源:云幻科教

【VR教学目标】

1、 知识掌握目标:

(1)  概述遗传信息的翻译过程

(2)  理解遗传信息与“密码子”的概念

2. 能力目标:

(1)培养学生的逻辑思维能力,使学生掌握一定的科学研究方法。

(2)理解结构与功能相适应的生物学原理。

【教学重点与难点】

重点:遗传信息的转录和翻译过程

难点:遗传信息的翻译过程

【课前准备】

(1)学生的学习准备:完成课前预习学案,提出疑惑

(2)教师的教学准备:课前预习学案、课内探究学案、课后训练与提高、基因控制蛋白质合成的多媒体课件、信使RNA和转运RNA结构对比图片、VR教学课件(高中生物-遗传学-蛋白质的合成(翻译))

【VR教学过程】

1.     复习并提出问题引入新课(5分钟)

【老师】DNA相当于总司令。在战争中,如果总司令总是深入前沿阵地直接指挥,就会影响他指挥全局。DNA被核膜限制在细胞核内,必须先把遗传信息传给mRNA,这一过程称为转录。为什么mRNA适于作DNA的信使呢?DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的?

【学生】

①DNA双螺旋解开,DNA双链的碱基得以暴露,其中一条链提供准确模板;

②游离的核苷酸随机地与DNA链的碱基碰撞,当核苷酸的碱基与DNA的碱基互补时,两者以氢键结合。

③新结合的核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上;

④合成的mRNA从DNA链上释放,而后,DNA双链恢复。

【老师】转录得到的RNA仍是碱基序列,而不是蛋白质。那么,RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢?mRNA如何将信息翻译成蛋白质?并展示本节的学习目标。

 

2. 新课教学(15分钟)

(1)课堂讨论

【老师】教师提出翻译的概念,即游离在细胞质中的各种氨基酸,以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程,称为遗传信息的翻译。翻译过程中mRNA上的碱基是如何决定蛋白质中的氨基酸的?

【学生】答出组成蛋白质的氨基酸的种类以及蛋白质多样性的原因。即:一般有20种;蛋白质多样性是由氨基酸种类、数量、排列顺序及空间结构决定的。

【老师】氨基酸有20种,而信使RNA只有四种碱基(A、C、C、U),如何决定20种氨基酸呢?  逻辑推理:

一个碱基决定一个氨基酸,只能决定4种,41=4,不行;

两个碱基决定一个氨基酸,只能决定16种,42=16,不行;

三个碱基决定一个氨基酸,只能决定64种,43=64,足够有余。    

教师简介密码子的发现过程:     

1961年英国的克里克和同事用实验证明一个氨基酸是由信使RNA上的三个相邻碱基决定的。美国年轻的生物化学家尼伦伯格和同事用人工合成方式,首先阐明了遗传密码的第一个字---UUU,即决定苯丙氨酸的密码子。1967年科学家已将20种氨基酸的密码子全部破译。投影显示20种氨基酸的密码子表并解说。

【学生】查密码子表,分析密码子的特点,练会查表。

 

(2)播放VR教学课件(高中生物-遗传学-蛋白质的合成(翻译))

1.jpg

【老师】游离于细胞质基质中的氨基酸是怎样到达核糖体并按一定排列顺序形成蛋白质呢?带着问题观看VR课件。

教师播放VR课件的同时向学生讲解:转运RNA种类很多,但每种转运RNA只能识别并转运1种氨基酸。这是因为在转运RNA的一端是携带氨基酸的部位,另一端有3个碱基,能专一性地与信使RNA上的特定的3个碱基(即密码子)配对。例如:信使RNA上的三个碱基AAA就是一个密码,转运RNA中转运赖氨酸的转运RNA一端的三个碱基是UUU,只有它才能按照碱基互补配对原则配对。

mRNA进入细胞质,与核糖体结合,当转运RNA运载着一个氨基酸进入到核糖体以后,就以信使RNA为模板,按照碱基互补配对原则,把转运来的氨基酸放在位点1上,第二个转运RNA携带相应的氨基酸以同样的方式进入位点2,此时这两个氨基酸形成肽键,并且第一个氨基酸与它的转运RNA分离,并转移到第二个转运RNA上。与此同时,核糖体沿着信使RNA继续滑动三个碱基的位置,并读取下一个密码子,第一个转运RNA开核糖体,第二个转运RNA进入位点1,新的转运RNA携带相应氨基酸进入位点2。上述过程如此往复地进行,肽链也就不断地延伸,直到信使RNA上出现终止密码子为止。
  肽链合成以后,从信使RNA上脱离开来,再经过细胞质内的某些细胞器(如内质网、高尔基体等)的加工如盘曲折叠螺旋,最终合成一个具有一定氨基酸顺序的。有一定功能的蛋白质分子。

 

3. 师生互动(15分钟)

(1)打开VR课件(高中生物-遗传学-蛋白质的合成(翻译))互动环节,在规定的时间内完成对给定的转录信使RNA链的翻译。

(2)打开VR课件(高中生物-遗传学-蛋白质的合成(翻译))练习环节,学生在3分钟内完成显示在屏幕上的信使RNA链的翻译。

 

4. 归纳总结(10分钟)

(1)组织学生继续完成翻译与转录、复制过程的异同点的对比。(完成下表)

DNA的功能

复制遗传信息

表达遗传信息

转录

翻译(待学)

概念

以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程

以DNA中的一条链为模板,合成mRNA的过程

游离在细胞质中的各种氨基酸,以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程

时间

减数第一次分裂间期或有丝分裂间期

在生长发育的连续过程中

在生长发育的连续过程中

场所

在细胞核(主要),线粒体,叶绿体

在细胞质的核糖体上

条件

模板

以DNA的两条链为模板

以DNA的一条链为模板

以mRNA为模板

原料

四种游离的脱氧核苷酸

四种游离的核糖核苷酸

20种氨基酸

DNA解旋酶,DNA聚合酶等

DNA解旋酶,RNA聚合酶等

(各种合成酶等)

能量

需要ATP

碱基配对原则

A—T,T—A,G—C,C—G

A—U,U—A,G—C,C—G

A—U,U—A,G—C,C—G

过程

①DNA双螺旋解开,每条链提供准确模板;

②按照碱基互补配对原则,各自合成子链;

③子、母链结合盘绕形成两个新DNA分子

①DNA双螺旋解开,其中一条链提供准确模板;

②按照碱基互补配对原则,形成mRNA;

③合成的mRNA从DNA链上释放,而后,DNA双链恢复。

①mRNA进入细胞质,与核糖体结合,mRNA作为模板;

②按照碱基互补配对原则与mRNA上每三个碱基配对的tRNA运载着氨基酸进入核糖体;以mRNA上的遗传密码顺序,把一定的氨基酸放在相应的位置,合成有一定的氨基酸序列的蛋白质。

产物

两个一样的双链DNA分子

一条单链的mRNA

具有特定氨基酸序列的蛋白质。

特点

边解旋边复制,半保留式复制,(半不连续连续,可有多个起始点)

边解旋边转录,双链DNA分子全保留式转录。(可有多个基因同时转录)

一个mRNA分子上可以象机结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成,翻译界素后,mRNA分解成蛋个核苷酸。

遗传信息的传递方向

亲代DNA→子代DNA

DNA→mRNA

通过RNA将遗传信息反映到蛋白质分子结构上,使后代重现亲代性状

(2)布置作业:书本练习题。


 

返回列表
分享到: