【說明】：此教學設計任務由南京曉莊學院現代教育技術課程老師yqiong參與教師-維基星光計畫進行wiki教學而發布。此詞條為範例詞條，由1109暮日選定主題並負責、參與現代教育技術課程的所有同學協作共同完成！
標準信息
科目：生物科學教學對象：高中一年級同學課時：2 教學環境：多媒體教室或有投影儀的教室
學習者的特徵分類
本節課時基於同學們學習了上一章《基因的本質》的內容，學習了“DNA是主要的遺傳物質”、“DNA分子的結構”、“DNA的複製”、“基因是有遺傳效應的DNA片段”的內容但對生物學中中一些複雜的規律不是很了解，因此我們在教學中採用圖形內容相結合的方法輔助教學，增強學生對內容的理解。教學內容分析
第一課時：1·基因是有遺傳效應的DNA片段(l)基因的概念:三個要點
(2)基因的位置:在染色體上呈直線排列
(3)基因的化學組成
(4)基因不同的實質
2.基因的表達
3.基因控制蛋白質的合成
DNA和RNA的比較
T→U;脫氧核糖→核糖
第二課時：明確目標
顯示本堂課應達到的學習目標。
1.基因控制蛋白質的合成:轉錄和翻譯(B:識記)。
2.基因控制性狀的原理(B:識記)。
內容概述
在RNA聚合酶的催化下,以DNA為模板合成mRNA的過程稱為轉錄在雙鏈DNA中,作為轉錄模板的鏈稱為模板鏈或反義鏈而不作為轉錄模板的鏈稱為編碼鏈或有義鏈.在雙鏈DNA中與轉錄模板互補。相關圖示
互補的一條DNA鏈即編碼鏈,它與轉錄產物的差異僅在於DNA中T變為RNA中的U.在含許多基因的DNA雙鏈中,每個基因的模板鏈並不總是在同一條鏈上,亦即一條鏈可作為某些基因的模板鏈的,也可是另外一些基因的編碼鏈。
基因轉錄後要進行加工,轉錄後的加工包括：剪下。加帽。加偉。
翻譯過程
轉錄以mRNA作為模板，tRNA作為運載工具，在有關酶、輔助因子和能量的作用下將活化的胺基酸在核糖體（亦稱核蛋白體）上裝配為蛋白質多肽鏈的過程，稱為翻譯（translation）,這一過程大致可分為3個階段：
1、基因表達調控
（1）肽鏈的起始：在許多起始因子的作用下，首先是核糖體的小亞基和mRNA上的起始密碼子結合，然後甲醯甲硫氨醯tRNA(tRNAfMet)結合上去，構成起始複合物。通過tRNA的反密碼子UAC，識別mRNA上的起始密碼子AUG，並相互配對，隨後核糖體大亞基結合到小亞基上去，形成穩定的複合體，從而完成了起始的作用。
肽鏈的延和長
核糖體上有兩個結合點——P位和A位，可以同時結合兩個氨醯tRNA。當核糖體沿著mRNA從5’→3’移動時，便依次讀出密碼子。首先是tRNAfMet結合在P位，隨後第二個氨醯tRNA進入A位。此時，在肽基轉移酶的催化下，P位和A位上的2個胺基酸之間形成肽鍵。第一個tRNA失去了所攜帶的胺基酸而從P位脫落，P位空載。A位上的氨醯tRNA在移位酶和GTP的作用下，移到P位，A位則空載。核糖體沿mRNA5’端向3’端移動一個密碼子的距離。第三個氨醯tRNA進入A位，與P位上胺基酸再形成肽鍵，並接受P位上的肽鏈，P位上tRNA釋放，A位上肽鏈又移到P位，如此反覆進行，肽鏈不斷延長，直到mRNA的終止密碼出現時，沒有一個氨醯tRNA
2、真核基因表達
終止信號是mRNA上的終止密碼子（UAA、UAG或UGA）。當核糖體沿著mRNA移動時，多肽鏈不斷延長，到A位上出現終止信號後，就不再有任何氨醯tRNA接上去，多肽鏈的合成就進入終止階段。在釋放因子的作用下，肽醯tRNA的的酯鍵分開，於是完整的多肽鏈和核糖體的大亞基便釋放出來，然後小亞基也脫離mRNA。
翻譯後加工
（postranslationalprocessing）：從核糖體上釋放出來的多肽需要進一步加工修飾才能形成具有生物活性的蛋白質。翻譯後的肽鏈加工包括肽鏈切斷，某些胺基酸的羥基化、磷酸化、乙醯化、糖基化等。真核生物在新生手肽鏈翻譯後將甲硫氨酸裂解掉。有一類基因的翻譯產物前體含有多種胺基酸順序，可以切斷為不同的蛋白質或肽，稱為多蛋白質（polyprotein）。例如胰島素（insulin）是先合成86個胺基酸的初級翻譯產物，稱為胰島素原（proinsulin），胰島素原包括A、B、C三段，經過加工，切去其中無活性的C肽段，並在A肽和B肽之間形成二硫鍵，這樣才得到由51個胺基酸組成的有活性的胰島素。外顯子
外顯子與內含子表達過程中的相對性從內含子與外顯子的定義來看，兩者是不能混淆的，但是真核生物的外顯子也並非都“顯”（編碼胺基酸），除了tRNA基因和rRNA基因的外顯子完全“不顯”之外，幾乎全部的結構基因的首尾兩外顯子都只有部分核苷酸順序編碼胺基酸，還有完全不編碼基酸的外顯子，如人類G6PD基因的第一外顯子核苷酸順序。
翻譯1、基因表達調控
現在已發現一個基因的外顯子可以是另一基因的內含子，所這亦然。以小鼠的澱粉酶基因為例，來源於肝的與來源於唾液腺的是同一基因。澱粉酶基因包括4個外顯子，肝生成的澱粉酶不保留外顯子1，而唾液腺中的澱粉酶則保留了外顯子1的50bp順序，但把外顯子2與前後兩段內含子一起剪下掉，經過這樣剪接，外顯子2就變成唾液澱粉酶基因中的內含子。
同一基因在不同組織能生成不同的基因產物來源於不同組織的類似蛋白，可以由同一基因編碼產生，這種現象首先是由於基因中的增強子等有組織特異性，它能與不同組織中的組織特異因子結合，故在不同組織中同一基因會產生不同的轉錄物與轉錄後加工作用。此外真核生物基因可有一個以一的poly(A)位點，因此能在不同的細胞中產生具有不同3’末端的前mRNA，從而會有不同的剪接方式。由於大多數真核生物基因的轉錄物是先加poly(A)尾巴，然後再行剪接，因此不同組織、細胞中會有不同的因子干預多聚腺苷酸化作用，最後影響剪接模式。
2、原核基因表達調控
分析的結果表明，有197個基因在短期脅迫下差異表達（53％上調），而在長期脅迫下，則有1009個基因差異表達（32％上調）。分離得到的差異表達基因中約有一半的基因功能未知，其他基因按功能則可分為：代謝相關；細胞信號轉導；轉錄相關；蛋白質合成；細胞防禦；細胞運輸；亞細胞定位等幾大類。分析實驗表明，在短期脅迫下上調錶達的基因中，約有1/3的已知功能基因屬於信號轉導功能的分類範疇，參與細胞內不同的信號轉導途徑，這表明信號轉導相關基因在玉米對乾旱的早期反應中起重要作用。而在長期乾旱條件下，頂葉中大量的代謝相關基因差異表達。
吸菸者肺細胞的基因表達模式有助於肺癌的早期診斷
在全世界癌症患者的死亡率中，肺癌的死亡率位居前列。肺癌高死亡率的主要原因之一是缺乏早期診斷工具。研究人員在3月出版的《自然—醫學》中報導：吸菸者肺細胞的基因表達模式也許有助於肺癌的早期診斷。
四膜蟲基因表達
因在原腸期開始表達，在10體節期時表達量上升到最高，此後表達量保持穩定。western印跡顯示胚胎早期有一條19kDa的母源CagMdkb蛋白帶，合子CagMdkb蛋白從原腸期開始產生。大約在10體節時，19kDa的CagMdkb蛋白剪掉了信號肽，變成17kDa的成熟蛋白。在胚胎髮育早期，母源的CagMdkb蛋白在所有卵裂球的細胞質中被檢測到。
編輯本段
顯子3、DNA個體差異能導致基因表達蛋白大不同
研究人員證明DNA水平上個體之間的微小差異能導致基因表達蛋白的巨大不同，這導致了個體之間的自然特徵的許多變化。在人類由30億個鹼基對、大約數萬個基因組成的基因組中，哪些基因或者基因的突變可能導致疾病？這種尋找致病基因的工作通常如同大海撈針。人類基因組計畫（HGP）和人類基因組單體型圖計畫（HapMap）這兩個超級研究項目的設立興起了一場致病基因淘金熱，其中科學家使用了一種稱為“全基因組關聯研究”的方法，尋找可能的致病因素。
這種新的方法把注意力集中在人類基因組的一種微小突變上。這種突變是指DNA上的某個“字母”被另外一個字母取代（例如AAG變成了ATG），它被稱作“單核苷酸多態性”（SNP）。科學家估計，在人類基因組中可能存在約1500萬個單字母突變，或者說，在人類這個遺傳結構相當統一的群體內，還有1500萬個可能的SNP。藉助於基因晶片等新技術，科學家可以同時分析一個人的基因組中的數十萬個SNP。把許多健康人和疾病患者（這些人不一定必須屬於同一個家族）的SNP結果放在一起，SNP的分布狀況就可以顯示出致病基因的一些蛛絲馬跡。[1]
《基因的表達》—教學目標
1、複習提問:什麼是基因?什麼是基因的表達?
舉例說明。
學生回答
2、講述蛋白質合成過程
①轉錄
a.概念:指以DNA的一條鏈為模板,按照A--U、G--C、T--A、C--G鹼基互補配對原則,合成信使RNA的過程。
b.場所:細胞核內。
c.信息傳遞方向:DNA→信使RNA。
d.轉錄的過程:
講解:
②翻譯
a.概念:是指以mRNA為模板,合成具有一定胺基酸順序的蛋白質的過程。
b.場所:mRNA經核孔進入細胞質中與核糖體結合。
C.信息傳遞方向:mRNA→一定結構的蛋白質。
d.翻譯過程。
設問:蛋白質多樣性的原因?
3、請學生答出:組成蛋白質的胺基酸種類較多(20種),胺基酸數目巨大,胺基酸的排列順序千變萬化,肽鏈的空間結構也變化多端。
請同學們想想:胺基酸和同學一起討論(用排列組合):
《基因的表達》—教學策略選擇
本節內容以老師授課為主
在教學過程中會有小組討論環節，討論老師提出的具有探索性的問題，並由小組推薦一人進行總結回答
biaoda抽學生到黑板畫出基因表達的縮略圖 。
教師活動：對學生討論的結果進行總結並進入本課教學內容環節
教師活動：在講課過程中放映幾段基因表達的模擬視頻幫助學生更好的理解所學內容
在課程快要結束的時候
教師活動：再要求小組討論課堂一開始出示的幾個探索性問題，並要求推薦一人做最後總結性回答
學生活動：再次進行小組討論，並進行總結
《基因的表達》—教學過程
導入
講述：轉基因食品、轉基因動植物、基因工程、人類基因組計畫等問題經常見諸報端，這些問題都涉及到哪一個核心概念呢？
那么基因是什麼，它有什麼功能呢？
回答：基因。
1、基因的本質
投影：“將基因、染色體、DNA、核苷酸按邏輯大小關係排列。”
利用動畫說明上述四個概念之間的關係。
講述：現代遺傳學研究表明，基因是控制生物性狀的基本單位。
思考、得出結論：基因是有遺傳效應的DNA片段。
2、生物性狀的體現
分別投影：白化病、鐮刀型紅細胞貧血症、抗蟲棉的圖片。
講述：上述三種性狀表現的原因。
提問：生物的性狀是通過什麼來體現的？
回答：蛋白質
3、基因的表達
概述那么，基因怎樣控制生物的性狀呢？
講述：基因控制生物的性狀是通過控制蛋白質的合成來實現的，這一過程稱為基因的表達。
引導學生比較基因和核糖體所在的部位，說明基因的表達需要中間媒介—RNA。
回答：通過控制蛋白質的合成來控制生物的性狀。思考，推理
4、DNA的半保留複製
Waston和Click在提出DNA雙螺旋結構模型時曾就DNA複製過程進行過研究，他們推測，DNA在複製過程中鹼基間的氫鍵首先斷裂，雙螺旋解旋分開，每條鏈分別作模板合成新鏈，每個子代DNA的一條鏈來自親代，另一條則是新合成的，故稱之為半保留式複製(semiconservativereplication)。
fuzhi5、轉錄
講述：在細胞核中以DNA為摸板形成RNA的過程稱為轉錄。
投影：DNA與RNA在組成上的比較。
問題：在轉錄過程中，怎樣保證DNA中的遺傳信息準確地傳遞到RNA上呢？
板書： 一段基因片段。
動畫展示： 轉錄的過程。觀察，歸納出RNA與DNA的區別。
思考回答：鹼基互補配對原則，即：A-U、G-C。
根據基因片段寫出轉錄後的RNA。觀察，理解
6、翻譯
講述：在細胞質中以RNA為模板形成蛋白質的過程稱為翻譯。提問：4種鹼基怎樣決定20種胺基酸的呢？
講述：在信使RNA上決定一個胺基酸的3個相鄰的鹼基，叫做一個“密碼子”。
投影：20種胺基酸的密碼子表和問題
設問：胺基酸是怎樣被運送到核糖體中的mRNA上，並放到相應位置的呢？
講述：tRNA的空間結構特點及其功能。
板書：查密碼子表寫出翻譯後的肽鏈的胺基酸組成。
《基因的表達》—總結
基因控制蛋白質的合成包括轉錄和翻譯兩個過程,轉錄是以DNA的一條鏈為模板,合成mRNA。這樣,基因中的遺傳信息就傳遞到mRNA上。翻譯是以mRNA為模板,合成具有一定胺基酸順序的蛋白質的過程。它包括①mRNA從核孔進入到細胞質中,與核糖體結合起來;②轉運胺基酸;③安放胺基酸;④合成多肽鏈、並盤曲摺疊成有一定功能的蛋白質等四個主要步驟。
基因的表達
1、基因：是控制生物性狀的遺傳物質的功能單位和結構單位，是有遺傳效應的DNA片段。基因在染色體上呈間斷的直線排列，每個基因中可以含有成百上千個脫氧核苷酸。2、遺傳信息：基因的脫氧核苷酸排列順序就代表～。
3、轉錄：是在細胞核內進行的，它是指以DNA的一條鏈為模板，合成RNA的過程。
4、翻譯：是在細胞質中進行的，它是指以信使RNA為模板，合成具有一定胺基酸順序的蛋白質的過程。
5、密碼子（遺傳密碼）：信使RNA上決定一個胺基酸的三個相鄰的鹼基，叫做～。
6、轉運RNA（tRNA）：它的一端是攜帶胺基酸的部位，另一端有三個鹼基，都只能專一地與mRNA上的特定的三個鹼基配對。
7、起始密碼子：兩個密碼子AUG和GUG除了分別決定甲硫氨酸和擷氨酸外，還是翻譯的起始信號。
8、終止密碼子：三個密碼子UAA、UAG、UGA，它們並不決定任何胺基酸，但在蛋自質合成過程中，卻是肽鏈增長的終止信號。
9、中心法則：遺傳信息從DNA傳遞給RNA，再從RNA傳遞給蛋白質的轉錄和翻譯過程，以及遺傳信息從DNA傳遞給DNA的複製過程。後發現，RNA同樣可以反過來決定DNA，為逆轉錄。
相關知識
1、基因是DNA的片段，但必須具有遺傳效應，有的DNA片段屬間隔區段，沒有控制性狀的作用，這樣的DNA片段就不是基因。每個DNA分子有很多個基因。每個基因有成百上千個脫氧核苷酸。基因不同是由於脫氧核苷酸排列順序不同。基因控制性狀就是通過控制蛋白質合成來實現的。DNA的遺傳信息又是通過RNA來傳遞的。
2、基因控制蛋白質的合成：RNA與DNA的區別有兩點：①鹼基有一個不同：RNA是尿嘧啶，DNA則為胸腺嘧啶。②五碳糖不同：RNA是核糖，DNA是脫氧核糖，這樣一來組成RNA的基本單位就是核糖核苷酸；DNA則為脫氧核苷酸。
3、轉錄：（1）場所：細胞核中。（2）信息傳遞方向：DNA→信使RNA。（3）轉錄的過程：在細胞核中進行；以DNA特定的一條單鏈為模板轉錄；特定的配對方式：
4、翻譯：（1）場所：細胞質中的核糖體，信使RNA由細胞核進入細胞質中與核糖體結合。（2）信息傳遞方向：信使RNA→一定結構的蛋白質。
5、信使RNA的遺傳信息即鹼基排列順序是由DNA決定的；轉運RNA攜帶的胺基酸（如甲硫氨酸、谷氨酸）能在蛋白質的胺基酸順序的哪一個位置上是由信使RNA決定的，歸根結底是由DNA的特定片段（基因）決定的。
6、信使RNA是由DNA的一條鏈為模板合成的；蛋白質是由信使RNA為模板，每三個核苷酸對應一個胺基酸合成的。公式：基因（或DNA）的鹼基數目：信使RNA的鹼基數目：胺基酸個數=6：3：1；脫氧核苷酸的數目=的基因（或DNA）的鹼基數目；肽鍵數=脫去水分子數=胺基酸數目—肽鏈數。
7、一種胺基酸可以只有一個密碼子，也可以有數個密碼子，一種胺基酸可以由幾種不同的密碼子決定。
8、基因對性狀的控制：①一些基因就是通過控制酶的合成來控制代謝過程，從而控制生物性狀的。白化病是由於基因突變導致不能合成促使黑色素形成的酪氨酸酶。②一些基因通過控制蛋白質分子的結構來直接影響性狀的。（如：鐮刀型細胞貧血症）。
《基因表達》—作業
1、課本第17頁複習題一、2;二;三。2、畫出蛋白質的合成過程
①轉錄:以DNA一條鏈為模板,合成mRNA的過程
②翻譯,以mRNA為模板,合成具有一定或基酸順序的蛋白質的過程
基因表達