**一、教學基本信息**課程名稱：基因表達課時：2課時（90分鐘）適用年級：高中二年級（必修2《遺傳與進化》）教材分析：本節(jié)是“基因的本質”之后的核心內容，連接了DNA與蛋白質、遺傳與性狀的關系，是理解基因突變、基因工程等后續(xù)內容的基礎。學生分析：學生已掌握DNA結構、復制等知識，但對“遺傳信息如何轉化為蛋白質”的抽象過程缺乏直觀認識，需要通過模型構建、動畫演示突破難點。**二、教學目標**1.知識目標說出轉錄和翻譯的基本過程及場所、模板、原料、產物。理解密碼子、反密碼子的概念及功能（密碼子的通用性、簡并性）。概述中心法則的內容及基因表達調控的意義（以乳糖操縱子為例）。2.能力目標通過“轉錄-翻譯”模型構建，提高動手操作能力和邏輯思維能力。通過分析乳糖操縱子的調控機制，培養(yǎng)歸納概括和問題解決能力。3.情感態(tài)度與價值觀目標認同基因表達過程的精密性與復雜性，體會生命的統(tǒng)一性（密碼子通用性）。理解基因表達調控對生物適應環(huán)境的重要性，樹立“結構與功能相統(tǒng)一”的生命觀念。**三、教學重難點**重點：轉錄與翻譯的過程；密碼子與反密碼子的關系。難點：翻譯過程的動態(tài)機制；乳糖操縱子的調控原理。**四、教學方法**講授法：講解核心概念（如轉錄、翻譯、密碼子）。多媒體演示法：用動畫展示轉錄（DNA解旋、RNA合成）、翻譯（核糖體移動、肽鏈延長）的動態(tài)過程。模型構建法：用卡片（DNA模板鏈、mRNA、tRNA、氨基酸）模擬翻譯過程（tRNA識別密碼子、氨基酸連接成肽鏈）。小組討論法：分析乳糖操縱子的調控機制（阻遏蛋白的作用、誘導物的影響）。**五、教學過程設計****環(huán)節(jié)1：導入新課（5分鐘）**問題導入：展示鐮刀型細胞貧血癥患者的紅細胞圖片，提問：“患者的紅細胞呈鐮刀狀，原因是血紅蛋白的結構異常。血紅蛋白的合成受基因控制，那么基因中的遺傳信息是如何傳遞到蛋白質的？”目的：聯(lián)系已有知識（基因突變與性狀），引出“基因表達”的主題。**環(huán)節(jié)2：新課講授——轉錄（20分鐘）**（1）轉錄的定義講解：轉錄是指以DNA的一條鏈為模板，合成mRNA的過程（基因的遺傳信息傳遞到mRNA）。（2）轉錄的過程（結合動畫演示）步驟1：DNA解旋：RNA聚合酶結合到DNA的啟動子區(qū)域，解開DNA雙螺旋（僅模板鏈參與）。步驟2：RNA合成：以DNA模板鏈為模板，按照堿基互補配對原則（A-U、T-A、C-G、G-C），將核糖核苷酸連接成mRNA鏈（方向：5’→3’）。步驟3：轉錄終止：當RNA聚合酶到達DNA的終止子區(qū)域，mRNA從DNA模板鏈上釋放，DNA恢復雙螺旋結構。（3）轉錄的場所與產物場所：真核生物（細胞核）、原核生物（細胞質）。產物：mRNA（信使RNA，攜帶遺傳信息）、tRNA（轉運RNA，攜帶氨基酸）、rRNA（核糖體RNA，組成核糖體）。（4）思考與討論提問：“轉錄時，DNA的兩條鏈都作為模板嗎？”（答案：否，僅一條鏈作為模板，稱為模板鏈；另一條鏈稱為編碼鏈，與mRNA序列相同，除了T換成U）。**環(huán)節(jié)3：新課講授——翻譯（25分鐘）**（1）翻譯的定義講解：翻譯是指以mRNA為模板，合成蛋白質的過程（mRNA的遺傳信息轉化為蛋白質的氨基酸序列）。（2）翻譯的關鍵概念密碼子：mRNA上三個相鄰的堿基，決定一個氨基酸（如AUG是起始密碼子，編碼甲硫氨酸；UAA、UAG、UGA是終止密碼子，不編碼氨基酸）。反密碼子：tRNA上與密碼子互補的三個堿基（如mRNA的密碼子是AUG，對應的tRNA反密碼子是UAC）。密碼子的特性：①通用性（幾乎所有生物都用同一套密碼子，說明生物的統(tǒng)一性）；②簡并性（多個密碼子編碼同一種氨基酸，減少基因突變的影響）。（3）翻譯的過程（結合動畫+模型構建）步驟1：核糖體結合mRNA：核糖體的小亞基結合到mRNA的起始密碼子（AUG）處，攜帶甲硫氨酸的tRNA（反密碼子UAC）結合到核糖體的P位（肽酰位）。步驟2：氨基酸連接：攜帶下一個氨基酸的tRNA結合到核糖體的A位（氨基酰位），反密碼子與mRNA的密碼子互補配對。核糖體催化P位氨基酸與A位氨基酸形成肽鍵（肽鏈延長）。步驟3：核糖體移動：核糖體沿著mRNA向3’端移動一個密碼子的距離，P位的tRNA離開核糖體，A位的tRNA移動到P位，空出A位等待下一個tRNA結合（重復步驟2）。步驟4：翻譯終止：當核糖體遇到終止密碼子（UAA、UAG、UGA），沒有對應的tRNA結合，肽鏈從核糖體上釋放，翻譯結束。（4）模型構建活動（10分鐘）材料：DNA模板鏈卡片（序列：3’-TACGCTAGT-5’）、mRNA卡片（序列：5’-AUGCGAUCA-3’）、tRNA卡片（帶反密碼子和氨基酸，如反密碼子UAC對應氨基酸甲硫氨酸）、氨基酸卡片（甲硫氨酸、精氨酸、絲氨酸）。任務：小組合作模擬翻譯過程，將mRNA的密碼子與tRNA的反密碼子配對，連接氨基酸形成肽鏈（肽鏈序列：甲硫氨酸-精氨酸-絲氨酸）。目的：通過動手操作，直觀理解翻譯的動態(tài)過程（密碼子與反密碼子的配對、肽鏈的延長）。**環(huán)節(jié)4：新課講授——中心法則與基因表達調控（20分鐘）**（1）中心法則（克里克提出）講解：遺傳信息的流動方向：DNA→RNA→蛋白質（轉錄→翻譯）。補充逆轉錄（RNA→DNA，如HIV病毒）、RNA復制（RNA→RNA，如煙草花葉病毒），完善中心法則。圖示：展示中心法則的流程圖（DNA復制、轉錄、翻譯、逆轉錄、RNA復制）。（2）基因表達的調控（以乳糖操縱子為例）背景：原核生物（如大腸桿菌）的基因表達受環(huán)境調控，當環(huán)境中有乳糖時，需要合成分解乳糖的酶（β-半乳糖苷酶、透性酶）；當沒有乳糖時，關閉這些酶的合成（節(jié)省能量）。乳糖操縱子的結構：包括啟動子（RNA聚合酶結合位點）、操縱基因（阻遏蛋白結合位點）、結構基因（編碼分解乳糖的酶，如lacZ、lacY、lacA）。調控機制（小組討論，5分鐘）：提問：“當環(huán)境中沒有乳糖時，操縱子處于什么狀態(tài)？”（答案：阻遏蛋白結合到操縱基因，阻止RNA聚合酶與啟動子結合，轉錄關閉，不合成酶）。提問：“當環(huán)境中有乳糖時，操縱子處于什么狀態(tài)？”（答案：乳糖作為誘導物，與阻遏蛋白結合使其變構，無法結合操縱基因，RNA聚合酶與啟動子結合，轉錄開啟，合成酶）。意義：基因表達的調控使生物能適應環(huán)境變化（如乳糖存在時開啟酶合成，利用乳糖；沒有乳糖時關閉，節(jié)省能量）。**環(huán)節(jié)5：鞏固練習（10分鐘）**練習1：轉錄與翻譯的過程判斷（如“轉錄時，DNA的兩條鏈都作為模板”——錯誤；“翻譯時，核糖體沿著mRNA向5’端移動”——錯誤，向3’端移動）。練習2：密碼子與肽鏈序列分析（給出DNA模板鏈序列：3’-TACGAAGTT-5’，要求寫出mRNA序列（5’-AUGCUUCAA-3’）、密碼子（AUG、CUU、CAA）、肽鏈序列（甲硫氨酸-亮氨酸-谷氨酰胺））。練習3：乳糖操縱子的調控分析（提問：“當環(huán)境中有乳糖但沒有葡萄糖時，大腸桿菌會合成分解乳糖的酶嗎？為什么？”——答案：會，因為乳糖作為誘導物使阻遏蛋白變構，無法結合操縱基因；同時葡萄糖缺乏導致cAMP濃度升高，cAMP與CAP（分解代謝物激活蛋白）結合，促進RNA聚合酶與啟動子結合，增強轉錄）。**環(huán)節(jié)6：小結與作業(yè)（5分鐘）**（1）小結（學生總結，教師補充）基因表達的過程：轉錄（DNA→mRNA）→翻譯（mRNA→蛋白質）。中心法則：遺傳信息的流動方向（DNA復制、轉錄、翻譯、逆轉錄、RNA復制）?；虮磉_調控的意義：適應環(huán)境，維持細胞穩(wěn)態(tài)（如乳糖操縱子）。（2）作業(yè)布置基礎作業(yè)：完成課本P77的習題（1-4題）。拓展作業(yè)：①用硬紙板制作“翻譯過程”的模型（包括mRNA、tRNA、核糖體、氨基酸），拍攝視頻展示肽鏈的延長過程；②查閱資料，了解真核生物基因表達的調控方式（如轉錄前調控（DNA甲基化、組蛋白修飾）、轉錄調控（轉錄因子）、post-轉錄調控（mRNA剪接）、翻譯調控（miRNA）、post-翻譯調控（蛋白質修飾）），寫一篇____字的小短文（主題：“真核生物基因表達的調控”）。**六、板書設計**基因表達一、轉錄1.定義：以DNA模板鏈為模板合成mRNA的過程2.場所：真核生物（細胞核）、原核生物（細胞質）3.模板：DNA的一條鏈（模板鏈）4.原料：核糖核苷酸（A、U、C、G）5.產物：mRNA、tRNA、rRNA二、翻譯1.定義：以mRNA為模板合成蛋白質的過程2.場所：核糖體（細胞質）3.模板：mRNA（密碼子：3個相鄰堿基）4.轉運工具：tRNA（反密碼子：與密碼子互補）5.產物：蛋白質（肽鏈）三、中心法則DNA→RNA→蛋白質（逆轉錄：RNA→DNA；RNA復制：RNA→RNA）四、基因表達的調控1.原核生物：乳糖操縱子（啟動子、操縱基因、結構基因）2.調控機制：阻遏蛋白（結合操縱基因抑制轉錄）、誘導物（乳糖，使阻遏蛋白變構）3.意義：適應環(huán)境，節(jié)省能量**七、教學反思**成功之處：通過動畫演示和模型構建，突破了翻譯過程的抽象性，學生參與度高；乳糖操縱子的小組