“基因指導蛋白質的合成”一節的備課思考

白建秀

摘 要 敘述了在進行人教版必修2第4章第1節“基因指導蛋白質的合成”的備課時，應重點思考重要概念、核心問題、學生學情、情景設置、教學反饋等方面，以期達到更好的教學效果。并以此說明備課是教學的前提和基礎，認真思考是提高教學質量的重要保證。

關鍵詞 備課思考 遺傳信息 生物學教學

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

“基因指導蛋白質的合成”是人教版必修2第4章第1節的內容，需安排2個課時完成。本節主要講述了細胞中遺傳信息由DNA、RNA、蛋白質的傳遞過程，課程標準中與此相對應的要求是“概述遺傳信息的轉錄和翻譯”。通過本節的學習，學生需要理解遺傳信息的轉錄和翻譯的過程。教學時，教師要注意從細胞水平與分子水平兩個層面，引導學生認識轉錄和翻譯的過程。

本節內容的知識不僅抽象復雜，而且所涉及的領域也比較多，因此教師深入思考本節的重要概念、核心問題、學生學情、情境設置、教學反饋尤為重要。教師要設計一條清晰的主線，統領所有的教學內容，把握好主干知識和側枝內容的教學要求。此外，在教學策略上、教學方法上以及教學過程中如何利用多種媒體和多種方法的組合，這也是能否完成教學目標的關鍵。

1 思考重要概念，確立教學目標

本節的重要概念是：真核生物中，細胞核中DNA上的遺傳信息指導蛋白質的合成，即DNA上的堿基排列順序決定了蛋白質中氨基酸的排列順序（圖1）。

2 思考核心問題，理清教學主線

一節好課的重要標準之一就是教學主線清晰，即有核心問題作為課堂的組織者。

本單元的核心問題是：細胞核中DNA上的基因如何指導蛋白質的合成？即DNA上的堿基排列順序如何決定了蛋白質中氨基酸的排列順序的？

3 思考學生學情，知起點謀策略

學生在學習本節內容之前，已經理解了基因的本質及位置，那么提出“基因的作用是什么”則順理成章。在必修1的學習中，學生也已經明白蛋白質是生命活動的主要承擔者，但是對“基因─蛋白質─生物性狀”這三者關系并沒有形成整體認識，也并不知道基因是如何控制蛋白質合成的。不過高二學生已具備一定的數學基礎和分析問題的能力。

故教師首先要讓學生清楚“基因─蛋白質─生物性狀”這三者的關系，以及基因指導蛋白質的合成就是基因中的堿基排列順序決定蛋白質中氨基酸的排列順序，而且實現它是有空間距離的。然后，教師再根據學生的認知規律，穿針引線地引導學生巧妙解決“距離”問題和隨之而來的“語言”問題，即引導學生認識分子水平上的轉錄和翻譯的神奇過程。教師要特別注意抓住教學主干，化難為易，變抽象為具體，增加學生的感性認識。教學中，教師要積極調動學生已有的知識儲備和能力，結合直觀形象的示意圖，利用模型模擬、視頻動畫等來輔助教學，以體現生物教學生動鮮活的特點，以此降低知識接受的難度。另外，教師還要注重對知識進行回顧、比較和總結，以促進學習目標的達成。

4 思考情境設置，推進教學進程

德國一位學者有過一句精辟的比喻：將15 g鹽放在你的面前，無論如何你難以下咽。但當將15 g鹽放入一碗美味可口的湯中，你早就在享用佳肴時，將15 g鹽全部吸收了。情境之于知識，猶如湯之于鹽。鹽需溶入湯中，才能被吸收;知識需要溶入情境之中，才能顯示出活力和美感。

創設情境既要為學生的學習提供認知停靠點，又要激發學生的學習心向。這是情境的兩大功能，也是促進學生有意義學習的兩個先決條件。

筆者在本節課的學習中設置了如下情境，以此推動了教學過程的進行。

情境1：DNA分子直徑是2 nm;核糖體大體是圓形顆粒，直徑約23 nm;細胞核的核孔只有0.9 nm。

作用：① 引導學生思考：核中DNA上的基因如何指導蛋白質的合成（空間距離能否跨越）？

② 引出知識點：核中DNA不能穿過核膜，核糖體也不能進入細胞核。

情境2：1955年，布拉舍用洋蔥根尖和變形蟲為材料進行實驗：

① 用核糖核酸酶（RNA酶）分解細胞中的核糖核酸（RNA），蛋白質的合成就停止。

② 如果再加入從酵母中抽提的RNA，蛋白質的合成就有一定程度的恢復。

作用：① 引導學生思考：核中DNA上的基因指導蛋白質合成需要幫忙的嗎？

② 引出知識點：說明蛋白質合成與RNA有關。

情境3：呈現1955年拉斯特變形蟲實驗的流程圖。

作用：① 引導學生思考：核中DNA上的基因指導蛋白質合成的“幫忙者”從哪來？為什么它能充當信使？作為DNA的信使的理由是什么？

② 引出知識點：“幫忙者”先出現在細胞核，隨后出現在細胞質中。

情境4：以圖文方式呈現DNA、RNA的中文名稱、基本單位、所包含的堿基種類和結構特征。

作用：① 引導學生思考：DNA與RNA的結構有什么相同點，有什么不同點？

② 引出知識點：RNA分子小且是單鏈，更重要的是與DNA結構相匹配。

情境5：給出資料：

1963年馬默和杜提采用侵染枯草桿菌的噬菌體SP8（SP8的DNA兩條鏈堿基組成很不平均，其中一條鏈富含嘌呤，另一條富含嘧啶，選用SP8做實驗，因為它的全部基因都是同一條DNA鏈中轉錄而來）為材料進行實驗。噬菌體的DNA分子的兩條鏈在加熱后可用密度梯度離心分開。實驗者在SP8侵染后，從枯草桿菌中分離出RNA，分別與DNA的兩條鏈混合并緩慢冷卻。他們發現SP8侵染后形成的RNA只跟其中一條DNA鏈形成DNA—RNA的雜合分子。

作用：① 引導學生思考：在哪種物質的指導下，細胞合成RNA？

② 引出知識點：RNA是在DNA的一條鏈指導下合成的。endprint

情境6：視頻動畫展示真核生物RNA的合成過程。

作用：① 引導學生思考：真核生物的RNA在哪里合成？合成RNA的過程是什么？

② 引出知識點：在細胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成了一定堿基序列的RNA。RNA從核孔穿過，到細胞質中。也就是說核中DNA上的基因的堿基排列順序決定了RNA上堿基排列順序，好似遺傳信息傳給了RNA，像磁帶翻錄一樣，故此得名——轉錄，形成的RNA就叫信使RNA（mRNA）。

情境7：呈現資料：

DNA分子中存在4種核苷酸，而組成蛋白質的氨基酸有20種。

1954年物理學家伽莫夫做出數學推理。如果一個核苷酸為一個氨基酸編碼，只能決定4種氨基酸;如果兩個核苷酸為一個氨基酸編碼，只能決定42=16種氨基酸……

T4噬菌體上的一個基因經過處理，使DNA上插入或脫落單個堿基，無論是堿基數目增加或者減少都可以引起DNA上堿基序列的改變。

克里克小組發現加入或減少1個和2個堿基的噬菌體，無法產生正常功能的蛋白質，而加入或減少3個堿基時，卻可以合成正常功能的蛋白質。

作用：① 引導學生思考：mRNA上的堿基排列順序與蛋白質中氨基酸的排列順序的又有什么蹊蹺事呢？即兩者的對應關系是什么？

② 引出知識點：3個堿基編碼一個氨基酸;mRNA上每三個相鄰的堿基叫做密碼子。

情境8：展示馬太和尼倫伯格的實驗設計。

作用：① 引導學生思考：怎么知道哪三個堿基決定哪種氨基酸呢？

② 引出知識點：密碼子破譯的過程;61個密碼子對應20種氨基酸;密碼子表的秘密。

情境9：視頻動畫展示tRNA的結構及其功能。

作用：① 引導學生思考：誰能識別mRNA上的密碼子？蛋白質中氨基酸的排列順序是如何決定的？

② 引出知識點：遺傳信息的翻譯過程，并與轉錄過程作對比;回顧DNA是指導蛋白質合成的全過程。

5 思考教學反饋，關注概念評價

教師在備課時，要收集學生理解概念的證據。學生如果能利用概念完成一個任務就可以證明學生理解了。

可針對本節內容遺傳信息的轉錄和翻譯，設計任務——利用模型模擬反應過程，以此檢查學生對概念的理解情況。

如第1課時：遺傳信息的轉錄。

教師給出一段DNA片段、一些核苷酸、酶、ATP等，由學生自己模擬完成轉錄過程。

這些都設置成紙質的，轉錄時學生可將這段DNA片段（即基因）從中間“撕開”，相當于RNA聚合酶的作用。然后以DNA的一條鏈作為模板，按照堿基互補配對原則將游離的核糖核苷酸（注意：A與U配對，而不是T）與DNA這條鏈堿基互補，并以氫鍵相連，不斷連成一條RNA鏈就是mRNA，再將合成的mRNA從DNA鏈上“釋放”，而后把事先放好的另一條鏈拿出將DNA雙鏈恢復。

在這個模擬過程中，教師可以檢測：學生使用的“原料”對不對、堿基互補配對原則運用正確與否、是否在酶的作用下先“解旋”了、合成mRNA后是否“離開”DNA、DNA雙鏈是否得以恢復。endprint