遗传密码的破译第一一版

教学设计

教材分析

本课内容属于选学，由教师根据实际的教学进度等情况进行自主安排。本节课主要阐述了遗传密码破译的过程，是对本章第一节“基因指导蛋白质的合成”的一个非常重要的补充。第一节“基因指导蛋白质的合成”中虽然学习了遗传密码，但是，学生并不了解遗传密码到底是怎样被破译的，破译的过程和方法学生都不清楚，所以，学生通过本节课内容的学习，可以深刻地感受到破译过程的艰辛，并使学生通过这一研究过程学习其中蕴涵的科学研究方法——类比的研究方法。

在理解遗传密码的阅读方式时，有非重叠的阅读方式和重叠的阅读方式，到底是哪一种，我们是利用不同的阅读方式来阅读同一段DNA的碱基序列，然后通过实验证据，最后证明遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，编码之间没有分隔符。

在学习“遗传密码对应规则”的时候，通过重现尼伦伯格和马太的实验，分析研究不同的氨基酸到底是由怎样的遗传密码来进行编码的，最终破译了第一个遗传密码，即苯丙氨酸对应的密码子应该是UUU。后来，科学家沿着尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成的思路，不断地改进实验方法，终于破译出了全部的遗传密码，并在此基础上编制出了密码子表。

通过本课内容的学习，我们不仅要让学生掌握关于密码子的知识，知道密码子对应规则发现的历程，更要让学生学习科学家们在探索过程中的精神，以及科学的探索方法，做到学以致用，这才是我们真正要让学生理解和掌握的。

教学目标

1．说出遗传密码的阅读方式。

2．说出遗传密码的破译过程。

3．理解类比的研究方法。

4．能够运用证据和逻辑分析实验现象，得出结论。

内容提要

教学重点和难点

1．遗传密码的破译过程。

2．尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。

课时安排

1课时

课前准备

1．教学过程中配套的学案

2．蛋白质体外合成的实验示意图

教学过程

导入新课

1．情境导入

莫尔斯密码，是由美国画家和电报发明人莫尔斯先生于1838年发明的一套由“点”和“划”构成的系统，通过“点”和“划”间隔的不同排列顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。

我们一起来看课本上的“问题探讨”，发现，要破译用莫尔斯密码编写的问题并把它译成英文，必须要根据教材中提供的莫尔斯密码表才行，这和我们的遗传密码编码氨基酸有着非常相似的地方。

2．复习导入

我们在学习第1节“基因指导蛋白质的合成”的时候，知道氨基酸是由密码子来进行编码的，而所谓的密码子，就是信使RNA上3个相邻的碱基。为什么密码子是信使RNA上3个相邻的碱基呢？它是怎样被发现的呢？又是怎样被验证的呢？

今天，我们就来一起研究这个问题。

推进新课

学习目标一：遗传密码的阅读方式

[方法引导]

我们在利用莫尔斯密码表来写出问题的时候，其中每个密码子之间都是用斜线分隔开的，阅读的时候只要逐个翻译密码就可以了。假如我们的遗传密码也可以用这种方法的话，那么，3个碱基决定1个氨基酸，只需要以3个碱基为1个阅读单位，依次阅读。

但是，从理论上来说，还有一种阅读方式是重叠的阅读方式。

科学家为什么要研究遗传密码的阅读方式呢？因为，即使是同一个碱基序列，不同的阅读方式解读出来的含义是完全不同的，所以要正确地理解遗传密码的含义，就必须掌握遗传密码的阅读方式。

现在，我们来看这样的例子。

思考：请同学们按照不同的遗传密码的阅读方式来阅读下列碱基序列，看看结果有何区别？

碱基序列：GGTTCGCACGCT

学生讨论回答。

点拨：以非重叠的阅读方式进行阅读，是按照GGT、TCG、CAC、GCT进行的，如果是按照重叠的阅读方式进行阅读，是按照GGT、GTT、TTC、TCG、CGC、GCA、CAC、ACG、CGC、GCT进行的，我们发现，两种不同的阅读方式，“阅读”出来的氨基酸的种类和数目都是不一样的。所以，要正确地理解遗传密码的含义，就必须掌握遗传密码的阅读

方式。

再思考：假如在上面的碱基序列中的第3个碱基后面，再插入一个碱基(例如A)，按照两种不同的阅读方式，结果有何异同？如果插入3个碱基呢？

学生讨论回答。

点拨：按照非重叠的阅读方式进行阅读，除了前3个碱基决定的氨基酸不变外，后面的都要发生改变。假如是按照重叠的方式进行阅读，除了决定的第一个氨基酸不变外，后面的所有被决定的氨基酸都会发生改变。如果插入3个碱基，按照非重叠的方式进行阅读，在决定的第二个氨基酸后面会插入一个新的氨基酸，后面被决定的氨基酸都不发生改变。假如按照重叠的方式进行阅读，第一个氨基酸不发生改变，后面会插入5个新的氨基酸，其后又不发生改变。

学习目标二：克里克的实验证据

[合作探究]

遗传密码的阅读到底是非重叠的阅读方式呢，还是以重叠的方式阅读的呢？遗传密码真的是以3个碱基为一组的吗？我们提出的这些疑问，仅仅靠理论推导是不行的，必须通过实验获得第一手资料作为证据，才有充分的说服力，才能得到人们的认可。

科学家克里克和他的同事们通过大量的实验工作，于1961年找到了让我们疑惑了很久的答案。

现在，让我来重现科学家克里克和他的同事们所做的实验。

实验重现：以T4噬菌体为实验材料，在相关碱基序列中增加或者删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；增加或者删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质；但是，当增加或者删除三个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。

思考：为什么会出现这样的结果呢？

类比分析：参照教材中的例子，句中的每个单词都由3个字母组成，7个单词连成一句。当第3个单词中插入字母R，仍然按照3个字母组成一个单词的阅读方式阅读，从插入处开始的所有单词都被改变。若第3和第4个单词中分别插入字母R，从插入处开始的所有单词都被改变。当第3、4、5个单词中都插入1个字母时，除了插入处的单词外，其他部分的单词都没有改变。

学生讨论。

点拨：氨基酸是由信使RNA上3个相邻的碱基形成的密码子来决定的。实验可以证明：遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，编码之间没有分隔符。

学习目标三：遗传密码对应规则的发现

1．遗传密码对应规则的发现

[方法引导]

通过科学家克里克和他的同事们所做的实验，我们可以得出遗传密码的总体特征，但是，