崔靜

摘要 以“核酸和蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)的功能分工和相互關(guān)系”專題復(fù)習為例，深入挖掘教學內(nèi)容，基于生物學學科素養(yǎng)，探討復(fù)習課如何進行概念整合。

關(guān)鍵詞 核心素養(yǎng) 核酸和蛋白質(zhì) 概念整合

中圖分類號G633.91 文獻標志碼B

1教學內(nèi)容分析

蛋白質(zhì)、核酸是細胞內(nèi)重要的生命大分子，“核酸和蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)的功能分工和相互關(guān)系”專題包含蛋白質(zhì)、核酸的結(jié)構(gòu)與功能、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯、分泌蛋白的合成和運輸?shù)榷鄠€重要概念。在生物學學科核心素養(yǎng)的指導(dǎo)下，教師引導(dǎo)學生分別從分子和細胞水平理解這些重要概念，并將這些重要概念進行整合，幫助學生建立核心概念。

2教學目標

①能用“結(jié)構(gòu)與功能觀”和“進化與適應(yīng)觀”認識蛋白質(zhì)、核酸的結(jié)構(gòu)和功能;

②能夠運用物理模型認識轉(zhuǎn)錄與翻譯的過程，能夠運用歸納與概括、演繹與推理探討分泌蛋白的合成和運輸途徑，培養(yǎng)用事實、實證、邏輯、推理、論證進行思維的能力;

③能針對特定的生物學現(xiàn)象進行實驗設(shè)計;

④能夠基于生物學認識，嘗試解決生產(chǎn)生活中的生物學問題。

3教學過程

3.1創(chuàng)設(shè)情境，用“結(jié)構(gòu)與功能觀”和“進化與適應(yīng)觀”認識蛋白質(zhì)、核酸的結(jié)構(gòu)和功能

教師向?qū)W生簡單介紹“RNA世界假說”?！癛NA世界假說”認為：生命起源的早期階段存在一個完全由RNA分子組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)的信息由RNA進行儲存，一部分具有催化功能的RNA分子催化RNA自身信息的傳遞及自我復(fù)制，即早期的RNA同時擁有遺傳信息的儲存功能和催化能力，在以后的億萬年進化過程中，其攜帶遺傳信息的功能逐漸由DNA分子代替，而催化能力由蛋白質(zhì)取代。

教師要求學生結(jié)合“RNA世界假說”，思考以下問題：

①分別從“結(jié)構(gòu)與功能觀”和“進化與適應(yīng)觀”角度，回答RNA為什么適合作DNA的信使？

②和RNA相比，DNA為什么更適于儲存遺傳信息？DNA是如何儲存遺傳信息的？簡要概述DNA又是如何復(fù)制遺傳信息的？

③和RNA相比，蛋白質(zhì)為什么更適于具有多種催化能力？

④RNA只能作DNA的信使嗎？RNA還有哪些功能？你知道哪些生物學現(xiàn)象可以支持“RNA世界假說”？

⑤請你設(shè)計實驗證明在DNA與蛋白質(zhì)之間傳遞信息的是RNA（要求：簡要寫出實驗思路或?qū)嶒灧椒ǎ?/p>

設(shè)計意圖：這樣展開復(fù)習，學生不僅能充分認識到蛋白質(zhì)、核酸的結(jié)構(gòu)與功能的適應(yīng)關(guān)系，還能認識到生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能是進化的產(chǎn)物。學生在認識“生命是什么”的同時，還能回答“生命為什么”，有利于建立生命觀念。問題⑤還有利于培養(yǎng)學生的知識遷移能力，使學生體會技術(shù)方法在提供證據(jù)中的重要作用，學會在邏輯與證據(jù)之間建立聯(lián)系，培養(yǎng)學生的實證思想，發(fā)展科學思維。

3.2動態(tài)模型的還原，從分子水平建立轉(zhuǎn)錄和翻譯概念

圖1表示真核細胞內(nèi)兩類物質(zhì)的合成過程，圖lA中甲、乙代表RNA聚合酶，a、b代表RNA，圖lB中a、b、c代表核糖體，請學生結(jié)合圖1，回答問題⑥～⑩：

⑥圖1分別表示細胞內(nèi)的哪個生理過程？

⑦結(jié)合圖1A，概述DNA的遺傳信息如何傳遞給RNA;結(jié)合圖1B，概述mRNA如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成。

⑧推測圖1中堿基的配對方式可能有哪些類型？

⑨請在圖1A中標出甲、乙的移動方向，說明ab的合成方向，并思考a、b合成方向相反的原因。

⑩指出圖1B哪個核糖體最早與mRNA結(jié)合，并標出核糖體的移動方向。

11.結(jié)合圖1思考，若在體外模擬物質(zhì)a、b和多肽鏈的合成，需要分別滿足哪些條件？并請你設(shè)計實驗加以證明（要求簡要寫出實驗思路）。

12.四環(huán)素、鏈霉素、氯霉素、紅霉素等抗生素能抑制細菌的生長，它們有的能干擾細菌核糖體的形成，有的能阻止tRNA和mRNA結(jié)合，請你簡單說明這些抗生素可用于疾病治療的機理。

設(shè)計意圖：轉(zhuǎn)錄與翻譯是一個難點，學生往往停留在對知識的零碎記憶和不完整的理解水平。復(fù)習課上，教師通過歸類和對比的學習方法，引導(dǎo)學生分析靜態(tài)模型，還原分子水平的轉(zhuǎn)錄與翻譯的動態(tài)過程，不僅讓學生認識到轉(zhuǎn)錄和翻譯是一個動態(tài)、連續(xù)、多層次相互協(xié)調(diào)配合的過程，體會生命活動的復(fù)雜性，還提高了學生知識的概括化水平。而概括化水平的高低則直接決定著學生遷移知識的能力。

3.3運用歸納與概括、演繹與推理，從細胞水平認識蛋白質(zhì)翻譯后的加工及轉(zhuǎn)運

圖2表示真核細胞蛋白質(zhì)翻譯后的加工及轉(zhuǎn)運途徑，其中I和Ⅱ分別表示蛋白質(zhì)的分泌途徑和非分泌途徑，a-e分別代表不同的細胞器。請學生結(jié)合圖2，回答問題13～17。

13.若經(jīng)途徑1分泌的物質(zhì)為某激素，請簡要寫出研究該激素的合成和運輸途徑的實驗方法并預(yù)期實驗結(jié)果及相應(yīng)的結(jié)論。

14.思考經(jīng)途徑1分泌的激素，為什么要經(jīng)過b和c，而不是直接從a運到細胞膜？b和c在其中分別有什么作用？

15.分析經(jīng)途徑1分泌激素的過程中，實現(xiàn)了哪些膜結(jié)構(gòu)的相互轉(zhuǎn)化，不同的膜結(jié)構(gòu)為什么能相互轉(zhuǎn)化？

16.由圖2可知，經(jīng)途徑Ⅱ轉(zhuǎn)運的蛋白質(zhì)可定位在細胞質(zhì)、細胞核及線粒體等細胞器內(nèi)，請分析此類蛋白在不同場所定位的物質(zhì)基礎(chǔ)（已知此類蛋白質(zhì)一般都含有特定的氨基酸信號序列）。

17.線粒體內(nèi)含有少量的DNA，有研究發(fā)現(xiàn)，抑制線粒體DNA的轉(zhuǎn)錄或者翻譯，線粒體中RNA聚合酶均保持很高活性，請結(jié)合圖2來解釋這一現(xiàn)象。

設(shè)計意圖：教師引導(dǎo)學生運用歸納與概括、演繹與推理等方法，認識“蛋白質(zhì)翻譯后的加工及轉(zhuǎn)運途徑”。一方面，教師引導(dǎo)學生從分子水平深入到細胞水平繼續(xù)強化對轉(zhuǎn)錄和翻譯意義的再認識，并充分體會細胞各部分結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)一致，有利于建立“細胞才是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動的基本單位”這一核心概念;另外，一方面也培養(yǎng)了學生用事實、實證、邏輯、推理、論證進行思維的能力。

3.4在社會實踐中強化對蛋白質(zhì)的多樣化功能的認知

教師要求學生請結(jié)合蛋白質(zhì)的功能思考問題18-19：

18.如果要將海水淡化成含有鉀、鈉、鈣、碘等人體必需元素的可飲用水，如何改造人工膜？

19.設(shè)想如何提高某植物細胞液濃度，保證其能從濃度很高的外界溶液中吸收水分？

設(shè)計意圖：蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者，學生能夠基于對蛋白質(zhì)多樣化的功能的認識，作出理性解釋和判斷，解決生產(chǎn)生活問題，提高社會責任。

4課后反思

生物學是一個概念系統(tǒng)為主要特征的學科，復(fù)習課作為高三教學的一種重要課型，在高三課堂教學中占有重要的地位。以“生命大分子在細胞內(nèi)的功能分工和相互關(guān)系”為專題復(fù)習為例，提供了一個基于核心素養(yǎng)的復(fù)習課概念整合教學案例，教師設(shè)計了四個層層遞進的中心問題：RNA為什么適合做DNA的信使？DNA的遺傳信息如何通過RNA傳遞給蛋白質(zhì)？蛋白質(zhì)翻譯后的加工及轉(zhuǎn)運過程如何？蛋白質(zhì)的功能是什么？這些問題將蛋白質(zhì)、核酸的結(jié)構(gòu)與功能、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯、分泌蛋白的合成和運輸?shù)戎匾拍钸M行整合，幫助建立核心概念，讓學生在認知結(jié)構(gòu)的完善中溫故而知新，發(fā)展思考，領(lǐng)悟方法，提高素養(yǎng)。