基因控制蛋白质的合成
——重点、难点分析及突破
广州市第六十五中学 张敏玲
一、“基因控制蛋白质的合成”与其他知识点的联系及其重要性
第六章《遗传和变异》是高二生物教学中的重点和难点。虽然遗传和变异的现象在我们的生活中随处可见，但引起遗传和变异现象的实质（遗传物质），对于学生来说则是微观的，抽象的，难以理解的。如何将遗传和变异的实质与遗传变异的现象有机的联系起来，是突破本章教学的关键，而基因控制蛋白质的合成这一内容就是告诉学生遗传物质到底是怎样控制生物的性状，从而使生物表现出遗传和变异的现象。学生掌握了这一点，还可以为遗传规律和生物的变异这些重要内容的学习作铺垫。因而对该内容教学的成败会直接影响整章的教学效果。
二、基本教学策略
基因控制蛋白质的合成这一过程对于学生来说是无法用肉眼看到的，可以说是枯燥抽象理论化的知识。针对这一问题，教学过程中最好采用多媒体辅助。另一个问题是，该内容的重点、难点较多，我个人认为，与其老师来解决重点、难点，还倒不如老师引导学生，让学生自己来解决重点、难点，这样既可以使学生更深地掌握知识，又可以培养学生解决问题的能力，加强学生学习的自信心。所以对于该内容的教学策略是充分发挥学生的主动性，采取主体性教学方式。
三、重点、难点分析及突破策略
基因控制蛋白质的合成过程包括转录和翻译，两者的重点都是要学生把握两个阶段发生的场所，模板，原料，产物。难点主要有四个，一是基因控制蛋白质的合成的动态过程；二是遗传信息如何在这个过程中传递；三是密码子；四是基因控制蛋白质合成的相关计算题。这些难点的突破是学生掌握重点的关键，以下是本人解决这些难点的一些小技巧。
（一）由于转录和翻译过程涉及到DNA与RNA的相关知识，所以在学习该过程之前先学习RNA和比较两者的结构。
1、DNA与RNA的结构和区别
这一内容虽然课本有图解，若能将其表格化，学生就能更加清晰地掌握这一知识点。
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DNA |
RNA |
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存在部位 |
细胞核 |
细胞质 |
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基本单位 |
脱氧核苷酸 |
核糖核苷酸 |
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五碳糖种类 |
脱氧核糖 |
核糖 |
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磷酸种类 |
磷酸 |
磷酸 |
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含氮碱基种类 |
A、T、G、C |
A、U、C、G |
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基本单位种类 |
4 |
4 |
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分子结构（链的条数） |
2 |
1 |
2、核苷酸的种类
由于不同类型的生物核苷酸的种类是有所不同。学生已经懂得如何区分生物的类型，也会分析不同类型的生物所含核酸种类，利用这一点可以列出表格让学生填写，将该知识点细化和具体化。
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真核生物 |
原核生物 |
病毒 |
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例子 |
高等动植物、真菌等 |
细菌、蓝藻 支原体等 |
噬菌体 |
烟草花叶病毒 |
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核酸种类 |
DNA、RNA |
DNA |
RNA |
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碱基种类 |
5（ A、T、G、C、U） |
4（ A、T、G、C、） |
4（A、U、C、G） |
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核苷酸种类 |
8 |
4 |
4 |
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3、RNA的种类
可结合具体的图解介绍mRNA和tRNA的结构和功能，同时还可以初步介绍密码子和反密码子及其之间互补配对的关系。
学生可能会有这样的疑问：为什么mRNA上3个邻的碱基是一个密码子？一个碱基或者两个碱基代表一个密码子不行吗？那就要学生回忆氨基酸有多少种，再结合数学知识可以让学生推导。并简单介绍密码子种类（起始密码子、终止密码子、能编码氨基酸的密码子）。
（二）转录和翻译
转录和翻译过程比较抽象，在学习之前列出以下表格，让学生阅读课本，再利用FLASH动画给学生展示全过程，让学生对该过程有感性的认识，然后要求学生完成该表格。
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转录 |
翻译 |
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场所 |
细胞核 |
细胞质 |
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模版 |
DNA的一条链 |
mRNA |
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原料 |
核糖核苷酸 |
氨基酸 |
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产物 |
mRNA |
有一定氨基酸排列顺序的蛋白质 |
在这个表格中，学生所填写的答案不一定很准确，那就在讲解过程中纠正和强调。
1、学生可能不明白为什么要转录，明明是基因控制蛋白质合成为什么会牵涉到mRNA，给学生提出以下问题，明确转录的目的。
①基因主要存在于哪里?(细胞核的DNA中)
②蛋白质合成的场所是哪里?（学生可能回答细胞质，那就要明确在细胞质的核糖体中，即基因和核糖体是被核膜隔开）
③两者所处场所不同,基因如何控制蛋白质合成?
通过以上问题，学生就会明白,基因主要是在细胞核中的,基因所携带的遗传信息要转移到细胞质中才能控制蛋白质的合成,所以基因是借助mRNA ，由mRNA间接控制蛋白质合成。
2、知道转录的目的后就结合彩图讲解转录的具体过程。
第一步：DNA解旋，DNA双链的碱基得以暴露
转录中DNA的解旋只是某个片段解旋，学生可能会不明白为什么不像DNA复制时那样解旋，对于这一问题，就需要再次重温基因的概念和明确是某个基因控制蛋白质合成，所以只是DNA的某个有遗传效应的DNA片段（基因）解旋。
第二步：游离的核糖核苷酸随机地与DNA的一条链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA的碱基互补配对时，两者以氢键结合
①学生知道只是DNA的一条链为模版，但是通常会误以为随便一条都行，所以有必要给学生明确DNA两条链中只有一条可以作为模板，另一条则不行。
②碱基互补配对时，让学生观察
DNA上是A，mRNA上要配什么？原因是RNA没有T，而是有U。这里不妨多问一个问题，如果DNA上是T，那mRNA上配什么？问这个问题是避免学生认为DNA上是T， mRNA上也配U。
第三步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上
①
让学生观察mRNA有多少条链，从而验证之前对mRNA的介绍。
②引导学生分析mRNA上碱基的排列顺序和DNA模板链上碱基排列顺序有何联系，通常学生都知道两者之间是碱基互补配对的，但是忽略了DNA模板链上碱基排列顺序决定了mRNA上碱基的排列顺序，这里可以得出结论：转录中DNA通过碱基互补配对原则准确地把遗传信息传递给mRNA。
③明确DNA模板链上碱基数目和mRNA上碱基数目的等量关系，但是学生容易将DNA分子（基因）的碱基数目误认为等于mRNA上碱基数目，这时就要强调DNA分子（基因）是双链的，DNA分子（基因）碱基数：mRNA碱基数=2：1明确这一点有助于突破计算这一难点。
第四步：合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双链恢复
mRNA以什么方式通过核膜？通常学生会认为是主动运输，这时就要分析mRNA是高分子化合物，并回忆核膜的结构，唤醒学生的记忆，原来mRNA是从核孔进入细胞质。讲解完转录全过程后，利用课件给学生展示动态过程，加深理解。
3、翻译
该过程也是结合彩图具体讲解
第一步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1
①mRNA与核糖体结合处有两个密码子
②说明位点1是核糖体里面左边第一个密码子，位点2是第二个密码子
③学生容易混淆密码子和反密码子，为了解决这个问题，先不要说tRNA携带的是甲硫氨酸，让学生自己查密码子表，无论学生对错，都会深刻地记住密码子是在mRNA上的。
第二步：携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2
第三步：甲硫氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上
第四步：核糖体读取下一个密码子，原占据位点1的tRNA离开核糖体，占据位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA的终止密码子
第五步：肽链合成后，从核糖体与mRNA的复合物上脱离，经过盘曲折叠成为具有特定空间结构和功能的蛋白质
4、讲解完翻译后有以下几个问题是要强调的：
①mRNA上3个碱基（一个密码子）决定一个氨基酸，mRNA碱基数：氨基酸数=3：1,这样做是为计算打基础。
②学生知道翻译的产物是蛋白质，但往往忽略了是有一定氨基酸排列顺序的蛋白质。针对这一问题要求学生查出mRNA上全部密码子所代表的氨基酸，然后观察这些氨基酸形成的肽链氨基酸的排列顺序与密码子排列顺序的关系，从而知道DNA模板链上碱基排列顺序决定密码子的排列顺序，密码子的排列顺序决定氨基酸的排列顺序，遗传信息反映到蛋白质的结构上，
所以不同的基因控制合成的蛋白质结构功能是不同的。
③学生常有这样的疑问，翻译完成后mRNA和tRNA会怎样？最好能够明确，两者不是一次性的，可以循环再用。利用这一点还可以对知识进行加深，mRNA和tRNA循环再用会合成怎样的蛋白质？如果学生不能理解就以复印资料为例，模板没变，复印出来的是一样的，一份资料可以复印多份相同的资料，一个mRNA也可以翻译出多个相同的蛋白质。
5、转录、翻译和DNA复制的区别
讲解完转录翻译过程后，列出以下表格帮助学生总结转录、翻译过程及其与DNA复制过程的区别
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转录 |
翻译 |
DNA复制 |
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场所 |
细胞核 |
细胞质 |
细胞核 |
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模板 |
DNA的一条链 |
mRNA |
DNA的两条链 |