崔靜

摘要 以“核酸和蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的功能分工和相互關(guān)系”專題復(fù)習(xí)為例，深入挖掘教學(xué)內(nèi)容，基于生物學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，探討復(fù)習(xí)課如何進(jìn)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(hào)G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

1教學(xué)內(nèi)容分析

蛋白質(zhì)、核酸是細(xì)胞內(nèi)重要的生命大分子，“核酸和蛋白質(zhì)在細(xì)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(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)重要概念。在生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的指導(dǎo)下，教師引導(dǎo)學(xué)生分別從分子和細(xì)胞水平理解這些重要概念，并將這些重要概念進(jìn)行整合，幫助學(xué)生建立核心概念。

2教學(xué)目標(biāo)

①能用“結(jié)構(gòu)與功能觀”和“進(jìn)化與適應(yīng)觀”認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)、核酸的結(jié)構(gòu)和功能;

②能夠運(yùn)用物理模型認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)錄與翻譯的過程，能夠運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理探討分泌蛋白的合成和運(yùn)輸途徑，培養(yǎng)用事實(shí)、實(shí)證、邏輯、推理、論證進(jìn)行思維的能力;

③能針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);

④能夠基于生物學(xué)認(rèn)識(shí)，嘗試解決生產(chǎn)生活中的生物學(xué)問題。

3教學(xué)過程

3.1創(chuàng)設(shè)情境，用“結(jié)構(gòu)與功能觀”和“進(jìn)化與適應(yīng)觀”認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)、核酸的結(jié)構(gòu)和功能

教師向?qū)W生簡(jiǎn)單介紹“RNA世界假說(shuō)”。“RNA世界假說(shuō)”認(rèn)為：生命起源的早期階段存在一個(gè)完全由RNA分子組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)的信息由RNA進(jìn)行儲(chǔ)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(shí)擁有遺傳信息的儲(chǔ)存功能和催化能力，在以后的億萬(wàn)年進(jìn)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(xué)生結(jié)合“RNA世界假說(shuō)”，思考以下問題：

①分別從“結(jié)構(gòu)與功能觀”和“進(jìn)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(chǔ)存遺傳信息？DNA是如何儲(chǔ)存遺傳信息的？簡(jiǎn)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(xué)現(xiàn)象可以支持“RNA世界假說(shuō)”？

⑤請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明在DNA與蛋白質(zhì)之間傳遞信息的是RNA（要求：簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路或?qū)嶒?yàn)方法）。

設(shè)計(jì)意圖：這樣展開復(fù)習(xí)，學(xué)生不僅能充分認(rèn)識(shí)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(rèn)識(shí)到生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能是進(jìn)化的產(chǎn)物。學(xué)生在認(rèn)識(shí)“生命是什么”的同時(shí)，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(xué)生的知識(shí)遷移能力，使學(xué)生體會(huì)技術(shù)方法在提供證據(jù)中的重要作用，學(xué)會(huì)在邏輯與證據(jù)之間建立聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證思想，發(fā)展科學(xué)思維。

3.2動(dòng)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(xì)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(qǐng)學(xué)生結(jié)合圖1，回答問題⑥～⑩：

⑥圖1分別表示細(xì)胞內(nèi)的哪個(gè)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(cè)圖1中堿基的配對(duì)方式可能有哪些類型？

⑨請(qǐng)?jiān)趫D1A中標(biāo)出甲、乙的移動(dòng)方向，說(shuō)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(gè)核糖體最早與mRNA結(jié)合，并標(biāo)出核糖體的移動(dòng)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(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以證明（要求簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路）。

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

設(shè)計(jì)意圖：轉(zhuǎn)錄與翻譯是一個(gè)難點(diǎn)，學(xué)生往往停留在對(duì)知識(shí)的零碎記憶和不完整的理解水平。復(fù)習(xí)課上，教師通過歸類和對(duì)比的學(xué)習(xí)方法，引導(dǎo)學(xué)生分析靜態(tài)模型，還原分子水平的轉(zhuǎn)錄與翻譯的動(dòng)態(tài)過程，不僅讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到轉(zhuǎn)錄和翻譯是一個(gè)動(dòng)態(tài)、連續(xù)、多層次相互協(xié)調(diào)配合的過程，體會(huì)生命活動(dòng)的復(fù)雜性，還提高了學(xué)生知識(shí)的概括化水平。而概括化水平的高低則直接決定著學(xué)生遷移知識(shí)的能力。

3.3運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理，從細(xì)胞水平認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)翻譯后的加工及轉(zhuǎn)運(yùn)

圖2表示真核細(xì)胞蛋白質(zhì)翻譯后的加工及轉(zhuǎn)運(yùn)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(xì)胞器。請(qǐng)學(xué)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(qǐng)簡(jiǎn)要寫出研究該激素的合成和運(yùn)輸途徑的實(shí)驗(yàn)方法并預(yù)期實(shí)驗(yàn)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(yùn)到細(xì)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(shí)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(yùn)的蛋白質(zhì)可定位在細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核及線粒體等細(xì)胞器內(nèi)，請(qǐng)分析此類蛋白在不同場(chǎng)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(hào)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(qǐng)結(jié)合圖2來(lái)解釋這一現(xiàn)象。

設(shè)計(jì)意圖：教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理等方法，認(rèn)識(shí)“蛋白質(zhì)翻譯后的加工及轉(zhuǎn)運(yùn)途徑”。一方面，教師引導(dǎo)學(xué)生從分子水平深入到細(xì)胞水平繼續(xù)強(qiáng)化對(duì)轉(zhuǎn)錄和翻譯意義的再認(rèn)識(shí)，并充分體會(huì)細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)一致，有利于建立“細(xì)胞才是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動(dòng)的基本單位”這一核心概念;另外，一方面也培養(yǎng)了學(xué)生用事實(shí)、實(shí)證、邏輯、推理、論證進(jìn)行思維的能力。

3.4在社會(huì)實(shí)踐中強(qiáng)化對(duì)蛋白質(zhì)的多樣化功能的認(rèn)知

教師要求學(xué)生請(qǐng)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(xì)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(jì)意圖：蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，學(xué)生能夠基于對(duì)蛋白質(zhì)多樣化的功能的認(rèn)識(shí)，作出理性解釋和判斷，解決生產(chǎn)生活問題，提高社會(huì)責(zé)任。

4課后反思

生物學(xué)是一個(gè)概念系統(tǒng)為主要特征的學(xué)科，復(fù)習(xí)課作為高三教學(xué)的一種重要課型，在高三課堂教學(xué)中占有重要的地位。以“生命大分子在細(xì)胞內(nèi)的功能分工和相互關(guān)系”為專題復(fù)習(xí)為例，提供了一個(gè)基于核心素養(yǎng)的復(fù)習(xí)課概念整合教學(xué)案例，教師設(shè)計(jì)了四個(gè)層層遞進(jìn)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(yùn)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(yùn)輸?shù)戎匾拍钸M(jìn)行整合，幫助建立核心概念，讓學(xué)生在認(rèn)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)。