基因的表达教学设计

基因的表达教学设计
基因的表达教学设计

《第二节基因的翻译》的教学设计

石嘴山市光明中学张立

一课标分析

<< 课程标准>>中有关的具体内容要求:概述遗传信息的转录和翻译。使用的知识性目标行为动词是“概述”,属于理解水平,要求学生通过学习,能够对基因的表达过程、基因与性状的关系进行解释、推断。

二教材分析

(一)教材的地位与作用

所使用的教材是中图版必修二。讲述的内容是第三单元第二章第二节“基因的表达”。本节是从本质上阐述生命现象的理论,是分子遗传学的核心。本节教材是本册教材的重点之一,有承上启下的作用。

(二)教材前后联系

“基因的表达”这部分内容,(1)从物质上看,讨论的是生命特有的两种大分子物质——蛋白质和核酸在生命现象中的关系。学习过程需要生物学第一模块《分子与细胞》的知识作为基础,其中密切相关的内容有第二单元“细胞的自我保障”中关于蛋白质的结构和合成,核酸的结构和功能等。(2)从结构上看,基因表达的过程是在细胞基本结构的不同区域中完成的,因此,还需要第一模块第一单元“有机体中的细胞”中细胞的结构和功能等内容作为基础。(3)从功能上看,细胞代谢过程都是性状的体现,都是基因表达的结果,从这一点上说,本节内容有有助于对生命最基本特征的理解,这涉及第一模块第三单元“细胞的新陈代谢”中,关于酶在代谢中的作用及第四单元“细胞的生命周期”中有关细胞增殖、分化等内容。

另外,本节教材与生物学第三模块《稳态和环境》的学习也有密切的联系。因为生命许多特有的调节活动都是基因——酶——性状或基因——蛋白质——性状的具体体现。

就本册而言本节有利于从本质上理解染色体变异与生物性状的关系;同时也有利于对第二单元基因的分离规律和自由组合规律的本质作进一步理解。

三教学建议

基因的表达中的翻译过程比较抽象,学生接受起来比较困难。我认为可以

1、利用活动教具,将翻译过程直观化,突破重难点。目前,网上也有不少相关课件。但我认为课件的师生互动方面不如人意。如果利用活动教具,效果会非常好。1)、教师演示教具的使用教师介绍教具各部分所代表的物质或结构,然后,让学生按照mRNA上的遗传密码,利用教材上的密码子表,查出所代表的氨基酸名称。提问:应由何种转运RNA来搬运呢?这里要留给学生足够的思考时间,通过思考学生一般能悟出:应是反密码子与密码子碱基互补的转运RNA来搬运。教师演示转运RNA将氨基酸搬运到核糖体上的过程。演示3个氨基酸转运及缩合的过程。2)、学生动手完成翻译的过程。一次3个学生,分别操作核糖体、氨基酸、转运RNA,每3个学生配合完成1个氨基酸的转运过程。

2、利用挂图,呈现翻译的过程。

3、利用表格,对比转运和翻译的异同,mRNA和tRNA的异同。

四课题第二节基因的表达—翻译

课型新授课

课时1课时

五教学目标

【三维目标】

1.知识与技能

(1)概述遗传信息的翻译的过程。

(2)概述中心法则的内容

2.过程与方法

(1)通过指导学生动手操作活动教具,完成翻译的过程,培育学生自主学习能力、动手实践能力。

(2)通过图表的填写,培养学生的类比归纳的能力。

(3)利用挂图、插图,培养学生的读图能力

(4)通过mRNA的碱基决定氨基酸的学习,掌握先逻辑推理再经验证的方法。

3.情感态度与价值观:

(1)体验基因表达过程的和谐美,基因表达原理的逻辑美、简约美。

(2)认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未终结。

六教学重点

遗传信息的翻译的过程

七教学难点

遗传信息的翻译过程。

八主要学习方法及教学策略

教学策略:翻译的内容较为抽象,我采取利用演示教具、学生自主动手、挂图等手段,在调动学生学习积极性的同时,使知识更直观化,帮助学生建立感性认识。

学习方法: (1)实践法通过学生自己动手操作活动教具,完成翻译的过程,培育学生动手实践能力。

(2)自主学习法学生将在老师的引导下通过观察挂图,结合教材,对比分析归纳等方式进行自主学习。

九教学用具

活动教具,挂图,小黑板(表格)

十教学流程

探究氨基酸转运的方式→教师演示翻译过程→学生动手完成翻译过程→质疑→自主阅读、讨论→总结→课堂反馈练习→布置作业

十一教学过程

反馈练习

1填空:比较复制,转录和翻译三个过程的差异:

2

作业

练习册80页2-11(对本节课的内容加以巩固、拓展、应用)

十二板书设计

二.翻译

1、定义:以mRNA为模板,以tRNA为运载工具,在核糖体上合成具有一定氨基酸顺序的蛋

白质的过程。

2、场所:细胞质的核糖体;

模板:以mRNA为模板;

原料:20种氨基酸(由tRNA搬运);

产物:有一定氨基酸顺序的肽链。

运载工具;tRNA

三、中心法则

1、

3、密码子:mRNA上三个相邻的碱基称为一个密码子

反密码子:每个tRNA上的三个碱基,

2、蛋白质的氨基酸数: m RNA的碱基数:DNA的碱基数

=1:3: 6

十三教学后记

1、成功之处

1)本节课的核心内容是从分子水平上阐明翻译的过程。我引导学生通过动手操作重点学习了mRNA、tRNA、氨基酸之间的关系,明确了翻译的过程,然后通过练习加以强化。在这个过程中,学生的积极性很高,效果很显著。

2)本节课翻译的过程即是重点,又是难点,我认为通过教师和学生的动手操作,又通过总结、练习,突出了重点,突破了难点。

3)我觉得在本节的教学中还有一个成功体会就是,学完知识点后,要帮助学生归纳总结与所学的知识建立联系,从而形成一个完整的知识体系。

4)在这节课的教学中,学生通过动手操作让他们体验到了知识获得的过程和乐趣。

2、不足之处

我认为在今后的有效课堂教学中,应该关注的问题有以下几个方面。

1)有效导入的反思

在本节课的教学中,我设置问题情景,引入课题,但是从具体的使用情况来看,不是很理想。我认为没有激发学生学习的情趣,主要是不能跳出教材,有些机械。因此,如何有效导入,必须根据学生已有的生活实际经验和心理特点,设置导入的情景和问题才能达到好的课堂效果,取得“有效”。

2)有效提问的反思

通过这一节的教学,我发现问题的设置十分重要,或者太难,学生难以直接回答,造成冷场的现象;或者是问题太简单,呈低龄化特点,如大多为判断形式的问题,学生只要回答“是或不是”,没有提供足够思考空间。

因此,对每个问题都要仔细考虑,指向性是否具体,问题是否简要,是否更能有效激发学生的讨论和参与学习。对于一些比较难理解的知识可以通过设置多个问题,从而降低难度梯度。这样既可以让学生有兴趣参与,也可以让学生解决问题,体验获得知识的喜悦。

总之,要让自己的课堂教学真正的有效,需要的是我们认真的对待,深入的研究,以及教学经验的积累,等等。

高中生物必修二第四章基因的表达学案及答案

第四章基因的表达 考试要求 1.基因控制蛋白质的合成。能简述基因控制蛋白质合成的过程,列出转录、翻译的场所、条件、产物,说出基因、信使RNA、蛋白质之间的关系。 2.基因对性状的控制。能识记基因控制性状的两条途径。 知识整理 (一)基因的概念 1.概念:是有的DNA片段。 2.基因与DNA、性状、染色体间的关系 ⑴与DNA的关系基因是有的DNA片段,每个DNA分子上有许多个基因。 ⑵与性状的关系基因通过控制的合成来决定生物的性状。 ⑶与染色体的关系基因主要存在于上,并呈排列。染色体是基因 的。 (二)RNA的结构及种类 1 2 ⑴信使RNA:转录DNA的,转递至中。 ⑵转运RNA:携带特定的。 (三)基因控制蛋白质的合成 1.转录 ⑴概念:在中,以DNA的为模板,按照原则,合成RNA的过 程。 ⑵条件:模板()、原料()、能量、酶(如)。 ⑶RNA出细胞核的途径:通过,RNA从细胞核内进入细胞质。 ⑷意义:DNA中的传递到信使RNA上。 2.翻译 ⑴概念:在中,以为模板,合成具有一定序列的蛋白质的过 程。 ⑵密码子:指上决定一个氨基酸的个相邻的碱基。 ⑶条件:模板()、原料()、酶、。 ⑷意义:DNA上的遗传信息通过作媒介,决定了蛋白质的,从而使生物表 现出各种遗传性状。 (四)基因控制生物性状的途径 1.基因通过控制的合成来控制,从而控制生物的性状。 2.基因通过控制蛋白质分子的来直接影响性状。 (五)基因的表达概念基因使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质的上,从而使后代表现出与亲代相似的,遗传学上把这一过程叫做。 基能拓展 1.复制、转录、翻译有什么区别? 答:DNA的复制、DNA转录形成RNA、RNA翻译形成蛋白质的过程,是遗传信息在生物 答:遗传信息是指DNA(基因)中有遗传效应的脱氧核苷酸序列。密码子是指信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。反密码子是指转运RNA上能识别信使RNA上相应密码子的三个相邻的碱基。三者的主要区别有两点:一是存在的位置不同,遗传信息存在于DNA(基因)上,密码子存在于信使RNA上,反密码子存在于转运RNA上;二是作用不同,遗传信息的作用是控制生物性状,密码子的作用是决定蛋白质中的氨基酸序列,反密码子的作用是识别密码子。三者中最重要的是遗传信息,它通过控制密码子和反密码子中核苷酸的排列顺序来控制蛋白质的合成,从而控制生物的性状。 3.怎样正确理解基因是有遗传效应的DNA片段? 答:如果将DNA分成若干段,这些DNA片段中,有的能控制生物的性状(即能控制蛋白质的合成),这些DNA片段就是有遗传效应的DNA片段,就是基因。有的不能控制生物的性状(即不能控制蛋白质的合成),这些DNA片段就是没有遗传效应的DNA片段,就不能称为基因。 4.染色体、DNA、基因、性状之间的关系是怎样的? 答:染色体、DNA、基因、性状之间的关系可总结如下: 5.与基因控制蛋白质合成有关的计算 ⑴已知蛋白质中的氨基酸数(或基因中的碱基数),求控制这个蛋白质合成的基因中的碱基数(或蛋白质中的氨基酸数)。 基因控制蛋白质的合成要通过转录和翻译两个过程。转录是以基因中的一条脱氧核苷酸链为模板,按碱基互补配对原则合成RNA的过程,因此转录形成的信使RNA中的碱基数是相应基因中的碱基数的一半;翻译是指以信使RNA为模板合成蛋白质的过程,由于信使RNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸,因此蛋白质中的氨基酸数是信使RNA中的碱基数的三分之一;因此基因中的碱基数∶信使RNA中的碱基数∶蛋白质中的氨基酸数=6∶3∶1。由此可知:已知染色体 DNA 蛋白质 基因 性状 ①分化的细胞内及间期DNA复制前,一个染 色体含一个DNA分子;间期复制后至着丝点 分裂前,一个染色体含两个DNA分子; ②DNA主要在染色体上。 ①基因是有遗传效应的DNA片段; ②每个DNA分子含有很多个基因。 ①基因控制生物的性状; ②性状是基因和外在环境共同作用的结果。 一 个 染 色 体 上 有 很 多 个 基 因 基因 在染 色体 上呈 直线 排列

输变电三维设计评审要求及要点(艾三维BIM分享)

输变电工程三维设计是指基于工程信息、地理信息数据,通过三维建模技术、数字化协同设计技术的集成应用,实现输变电工程的全过程三维可视化设计和信息一体化即BIM。工程数据中心将三维设计通用模型、工程建设数据、设备参数数据接入公司全业务统一数据中心,实现三维设计成果跨专业应用。开展三维设计及建设工程数据中心是落实公司“数字国网”建设总体要求的重要举措,对高质量建设国家电网具有重要意义。 BIM(Building Information Modeling)技术是Autodesk公司在2002年率先提出,目前已经在全球范围内得到业界的广泛认可,它可以帮助实现建筑信息的集成,从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结,各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中,设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作,有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。 BIM的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型,利用数字化技术,为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息,还包含了非构件对象(如空间、运动行为)的状态信息。借助这个包含建筑工程信息的三维模型,大大提高了建筑工程的信息集成化程度,从而为建筑工程项目的相关利益方提供了一个工程信息交换和共享的平台。 为加强输变电工程三维设计评审管理,国网基建部发布文件要求2019年2月1日起对35kV 及以上输变电工程,未按〔2018〕585号文件要求开展设计招标、应用三维设计的工程,原则上不予安排初步设计评审。 国网基建部下发《关于全面应用输变电工程三维设计及建设工程数据中心的意见》(基建〔2018〕585号)中文件主要内容如下:

基因的表达一轮复习教学设计

《基因的表达一轮复习》教学设计 抚顺市清原高中管秀娟 1教材内容分析 本节复习课的内容选自人教版高中生物必修二第四章。前三章以遗传学发展史为主线,阐明了基因的本质,本章基于对基因本质的认识,进一步阐明基因在生物体内是如何其作用的,即遗传信息转录和翻译的过程,是前三章的进一步深入。对于学生理解生物的遗传有重要作用,也是学习后续章节不可缺少的基础。 本节课又针对高三年级一轮复习课的课型特及学生知识的储备情况,在原有内容的基础上进行了整个模块的提升与整合,突出基因表达中转录和翻译过程的理解,在引领学生复习本章内容的同时,扩展思维,建构概念模型,形成系统的知识网络,提升学生的生物学学科核心素养,着重培养学生的科学思维方式和思维习惯。 2学情分析 高三年级的学生具备较高的思维能力和总结、推理能力,但知识上存在漏洞,做题时还存在方法不对的现象,做综合习题时出现内容联系不上,思维短路现象。执教者所教班级整体素质比较好,本节课,若给予适当的引导,学生是可以将所学知识进行归类、变通,对做过的习题进行分析、整理,使已学到的知识得到升华,能力得到提高。 3设计理念 普通高中生物学课程标准2017年版》提出从生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等方面发展学生的学科核心素养为宗旨,课程的实施要求是能够让学生深刻理解和应用重要的生物学概念,发展生物学学科核心素养。基于以上的认识,本节课,执教者通过小组合作学习的方式开展教学,引导学生建构概念模型,使学生较好地理解生物学概念的基础上形成生命观念。通过以问题串的形式引导学生分析和解决问题,促进学生对知识的理解,提高学生的科学思维能力。 4教学目标 4.1知识目标 (1)概述并理解遗传信息的转录和翻译的过程。 (2)区分遗传信息、遗传密码和反密码子等概念。 (3) 理解中心法则的内容和适用范围。 4.2能力目标 (1)培养学生建构模型的能力(2)合作学习能力(3)逻辑思维能力。 4.3情感态度与价值观目标 (1)体验基因表达过程的简约美、逻辑美、和谐美。 (2)形成生命观念,提高学生生物学学科核心素养。 5教学重点与难点 5.1教学重点 遗传信息转录和翻译的概念 5.2教学重点 遗传信息转录和翻译的具体过程 6教学策略和手段 以往的复习课,教师串知识、做练习、讲习题,但学生始终处在被动学习的状态,学习积极性不高,学习效果欠佳。因此,本节复习课,本人尝试采用自主学习和师生互动教学模式相结合的方式进行,充分利用信息化教学手段突出和强化重点和突破解决难点,以电子白板为交互手段帮助学生理解转录和翻译的过程。通过引导建构概念图模型,帮助学生建立生物学概念,形成生命观念。通过设置典型例体、易错考题,提高学生应考解题能力。

基因的表达教案

一、课题:《基因的表达》 二、教学目标: 1、知识目标: (1)了解染色体、DNA和基因三者之间的关系以及基因的本质。 (2)了解基因控制蛋白质合成的过程和原理。 (3)了解基因控制性状的原理。 2、技能目标: (1)通过学习基因概念培养学生抽象思维能力。 (2)通过基因控制蛋白质的合成的学习培养学生分析综合能力 (3)理解结构与功能相适应的生物学原理。 3、情感目标: (1)通过科学发现,培养学生实事求是的科学态度和不断探究的科学精神 (2)通过认识生命本质,渗透协调美和思想美。 三、课型与课时 新授课,课时安排:1课时 四、教学用具 幻灯片课件,多媒体,果蝇某一条染色体上的几个基因图、DNA转录RNA的图解、20种氨基酸的密码子表、蛋白质合成示意图、中心法则图解、白化症患儿图 五、教学重点 1、染色体、DNA和基因三者之间的关系和基因的本质 2、基因控制蛋白质合成的过程和原理 六、教学难点 基因控制蛋白质合成的过程和原理 七、教学方法 1.教法 基因控制蛋白质合成的过程即转录和翻译的过程对学生来说理解起来比较抽象,于是我采用学生阅读讨论、结合教师举例、图示进行教学。再利用多媒体课件显示真核细胞基因表达的转录和翻译过程,使学生的形象思维和抽象思维相结合,形成深刻的印象。另外,注重学生独立观察发现、探索交流,多鼓励学生思考并相互讨论,取长补短,并进行归纳总结,充分发挥学生的智慧。 2.学法 在学法上,我从学生的特点,知识障碍,动机和兴趣上进行分析 (1)首先是学生特点分析:中学生心理学研究指出,高中阶段要抓住学生特点,积极采用形象生动,形式多样的教学方法以及学生广泛的积极主动参与的学习方式,这样能够激发学生兴趣,有效地培养学生能力,促进学生个性发展。 (2)然后在知识障碍上:对于基因控制蛋白质合成的过程学生不易理解,所以教学中应予以简单明白,由浅入深的来进行分析。 (3)其次在动机和兴趣上:应明确本课的学习目的,充分利用教学幻灯片、教材模式图以及学生之间,师生之间的交流讨论,在课堂上充分调动学生的学习积极性,激发来自学生主体的最有力的动力。 八、教学过程 (一)导入新课 复习提问: 1.从分子角度分析为什么亲代和子代在性状上相似? 回答:由于子代获得了亲代复制的一份DNA的缘故。 2.为什么子代获得了亲代的DNA分子,子代在性状上就像亲代呢? 回答:是因为DNA分子可以控制遗传性状。 那么,DNA分子是怎么控制性状呢? 这就是本小节要解决的内容。 (二)讲授新课 基因的本质以及基因的表达 让学生自行阅读教材P13-14页的内容,并强调观察图6-8 果蝇某一条染色体上的几个基因提问并思考:染色体、DNA和基因三者之间的关系和基因的本质

基因的表达专题练习

基因的表达练习 1 ?某研究小组在我国首次发现了一种罕见的疾病一一静脉血管畸形(VMCM),研究发现该病的发生与体内一种酶 的分泌相关,如果相关基因异常,就会促使这种酶指导合成的蛋白质等异常堆积,最终导致发病。下列说法正确的是() A. 核糖体是该酶的加工场所 B.基因突变是静脉血管畸形发病的直接原因 C.上述事例说明基因可通过控制蛋白质的结构来直接控制生物的性状 D.mRNA是翻译过程的模板 2 ?如图甲、乙所示为真核细胞内两种物质的合成过程,二者的不同之处有() ①与催化反应的酶的种类②反应进行的场所③碱基互补配对的具体方式④所需能量的提供方式 A. ①③ B.②④ C.③④ D.①② 3 .下列有关基因对性状的控制的说法不正确的是() A. 基因能通过控制酶的合成来控制生物体的性状 B. 性状受基因的控制,基因发生突变,其所控制的性状也必定改变 C. 噬菌体的蛋白质是由噬菌体的DNA控制,利用细菌的原料和核糖体合成的 D. 基因控制蛋白质的合成,符合中心法则,但与孟德尔的遗传规律无关 4 .《科学》杂志称,水果长毛的原因是一种灰霉菌将一些小分子RNA送入植物细胞,这些小分子RNA能够与某种 宿主蛋白结合,让有关基因“沉默”,从而使水果的免疫结构失效,据此分析正确的是 A.灰霉菌和植物都具有细胞壁和叶绿体 B.小分子RNA是灰霉菌的遗传物质 C. 小分子RNA抑制了水果中与免疫有关的基因的表达 D. 小分子RNA通过碱基互补配对与宿主蛋白结合

5 .关于真核细胞的核 DNA分子的复制与转录的描述,错误的是 A.参与催化反应的酶的种类不同 B.反应进行的场所相同 C.所需能量的提供方式相同 D.碱基互补配对的具体方式相同 6 ?下列是某同学关于真核生物基因的叙述: ①携带遗传信息②能转运氨基酸③能与核糖体结合④能转录产生RNA⑤每三个相邻的碱基组成一个反密码子⑥ 可能发生碱基对的增添、缺失或替换,其中正确的是 A.①③⑤ B.①④⑥ C.②③⑥ D.②④⑤ A .图中①②③依次是核糖体、tRNA、mRNA B .丙氨酸的密码子是 GCU C .若图中④含60个组成单位,则③中至少含 180个密码子 D .该图表示的是基因控制蛋白质合成过程中的翻译过程 8 .下列有关蛋白质合成的叙述中,正确的是()。 A.—种氨基酸必定有一种密码子对应 B.mRNA可由细胞质进入细胞核 C.都在内质网上的核糖体中合成 D.mRNA上的密码子一定决定某种氨基酸 9 .已知a、b、c、d是某细菌DNA片段上的4个基因,下图中 W表示野生型,①、②、③分别表示三种缺失 不同基因的突变体。若分别检测野生型和各种突变体中某种酶的活性,发现仅在野生型和突变体①中该酶有活性, 则编码该酶的基因是()

认识基因、基因的表达一轮复习导学案

“认识基因、基因的表达”一轮复习导学案 编制:李玲玲审核:刘莎使用日期:2012/11/16 课程标准:1. 掌握基因的概念、结构和功能。 2. 理解转录和翻译的基本过程。 考试说明:1.基因的概念(Ⅱ) 2.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ) 重点:遗传信息的流动分析和基因表达的过程分析 难点:遗传信息的传递与表达 【基础知识自主梳理】 一.认识基因 ㈠“基因”的提出 1.孟德尔首次提出。 2.首先提出并使用“基因”。 ㈡基因概念的发展 1.发表《基因论》,提出基因是的功能单位,以形式排列在上。 2.比德尔和泰特姆的实验结论是。后来又有人提出。 3.艾弗里证实。沃森和克里克提出,使人们对基因的认识发展到水平。 4.雅各布和莫诺认为:基因是的,不仅体现在上,也体现在上。从功能上可以把基因分为编码蛋白质的,以及负责调解其他基因功能的和起调控作用的、。 ㈢基因的现代含义 1.基因的结构特点 ⑴断裂基因:大多数真核生物的基因的编码序列是的,而是被不编码的序列隔开,称为。其中的编码序列称为,非编码序列称为。)断裂基因往往由一些交替存在的和构成。 ⑵重叠基因:指两个基因共用一段重叠的。 ⑶可动基因:在上的位置可以移动,也叫。 2.染色体外基因:真核生物的基因和基因,原核生物的。

3.基因的概念:基因在绝大多数生物中是有效应的序列,是的物质载体,可表达为一定的产物如或,从而控制生物的性状。 二.基因的表达 (一)基因表达的概念:是指基因通过和而产生或转录后直接产生 的过程。 (二)基因表达的过程: 1.转录 ⑴.概念:DNA分子首先,以为模板,按照合成_______的过程。 ⑵场所:。 ⑶条件:① ② ③ ④ ⑷产物:(通过到细胞质) ①组成: (、、、) ②结构:一般是链。 信使RNA(): ③种类及功能转运RNA(): 核糖体RNA(): ④遵循原则: ⑤碱基配对方式:A—、—A、C—G、G—C。 2.翻译: ⑴概念:在中以为模板,合成具有一定氨基酸顺序的的过程。 ⑵场所:的中。

三维数字化设计技术在配电工程中的应用

三维数字化设计技术在配电工程中的应用 发表时间:2019-08-15T16:31:28.567Z 来源:《当代电力文化》2019年第07期作者:徐辉¹ 王伟² 徐文忠³ 白玉 [导读] 计算机信息技术的深入发展,计算机在工程行业的应用深度和广度得到不断拓展。 1.仙居县恒信电力有限公司浙江省台州市 317300 2.国网浙江仙居县供电有限公司浙江省台州市 317300 3. 台州宏远电力设计院有限公司监理分公司浙江省台州市 317700 摘要:计算机信息技术的深入发展,计算机在工程行业的应用深度和广度得到不断拓展。传统的CAD设计,相较之前的手工制图方式,从设计效率、设计准确率、时间人力成本等方面均有极大的提升,为目前工程普遍采用。三维数字化设计技术近年在各个领域的推广应用,其技术日趋成熟,逐渐被各领域认可。目前二维CAD设计,依靠设计工程师的空间思维和基本制图技能完成空间设计,相关问题逐渐凸显;例如精确碰撞检查三维电气安全距离校核、数字化移交、专业间协同设计等。 关键词:数字化设计;配电装置;三维模型;联动技术; 三维数字化设计的宗旨在于整合工程各参建方数据信息、提高设计效率、优化设计质量,为施工、运维输送带有数据信息的三维模型,实现设计数据的最大化利用。在配电装置数字化设计流程研究的基础上,详细剖析联动技术的实现方式及联动对象间的对应关系;重点阐述利用数据联动技术实现逻辑模型与布置模型联动、布置模型与二维视图联动、布置模型与设备材料统计联动等功能;数据库记录的唯一性确保二维图纸(含设备材料统计)与三维模型间的一一对应关系,确保工程数据的源头——设计数据的准确性;联动技术可有效缩短工程师在检查设计成果错漏消耗的时间,最大化减少人为失误,是三维数字化设计的核心技术所在。 一、三维数字化设计技术相关内容概述 1.三维数字化设计技术。三维数字化设计技术是当前社会快速发展形势下,新兴的一种高科技技术。对于三维数字化设计技术,主要将其内涵概括如下。针对不同时段下,各种勘测信息的整合,可以根据对相关勘测信息数据的挖掘,实现对综合性多元数据的融汇与解析。借助三维数字化设计,能够将有用的勘测数据信息进行重组,实现对相应数据信息的快速传递,最终完成对输变电信息的顺畅实时传输。利用三维数字化设计技术,能够提升模型构建的精准性,从科学技术的角度出发,为输变电原有勘测数据信息的精准性提升,奠定了基础。由此能够看出,三维数字化设计技术的研发,是从多个关联性的专业着手,注重工程空间的分配,具有时效性、新颖性和优质性的特点。 2.三维数字化设计技术应用范围与特点。三维数字化设计技术的应用相对广泛。其高科技技术,在应用和发展中主要是以数据库为基础性平台,以三维设计环境为最初的工作环境,实现对勘测数据的整体化三维处理。通常情况下,三维数字化设计在应用中,主要涉及到与变电工作相关的内容,一般在电气工作中、水暖工作中、土建工作中等,可以得到比较广泛的应用。在构筑物建模中,通常在构架和设备支架等方面,应用此种三维设计技术。在变电站建模中,通常在高压开关柜、金具材料等方面,应用此种三维设计技术。在辅助性设施建模中,通常在围墙、道路和地下管道等方面,应用此种三维设计技术。三维数字化设计技术在应用时,其特点为应根据设计的应用领域,对项目进行分层次划分,通过对勘测数据的完善,考虑三维数字化设计技术的应用需求。 3.应用三维数字化设计技术的价值。近年来,在科学技术日益更新的基础上,三维数字化设计技术逐渐被应用到各领域中。目前,在机械、电子、航空、核电等诸多领域中,均可以通过三维数字化设计技术,实现对相关领域中设计碰撞问题的解决。以输变电工程为例,将三维数字化设计技术应用于输变电工程中,可以在计算机软件的支持下,实现对工程的深度化解析。现阶段,为了满足出城市交通的需要,变电站地下构建的精细设计要求日益提高。于传统设计相比,采用三维数字化设计技术,能够通过多样化专业的联合性应用,提高密切协同水平,实现对设计方案的进一步优化,从不同方面实现对输变电工程的精准解析,并通过对数据库中相关信息的勘测,提升输变电信息传输的通畅性。 二、辑模型与布置模型联动 1.逻辑模型。传统接线设计,用符号化的图形来表示设备,辅以参数标注进而完成全站配电装置电气原理设计示意。三维数字化设计中的接线除了能完成上述基本设计功能外,还赋予接线中的图例元件符号特定属性(鼠标悬停能够自动显示相应赋值信息);接线中的任一设计信息,对应三维模型布置中的唯一对象,使得接线的任何修改均能反映到三维模型布置上。 2.布置模型。(1)设备建模。通过三维设计,可以按照设备的精确尺寸在软件平台中建立1:1三维实体模型,可以按照工程需要赋予模型通用设备参数,诸如材质、电气接线点、电压等级、相序等信息。设备建模时应遵循相应规范,对其部件及其精细程度进行三维表达。按照我院内部标准,避雷器设备建模应表达的部件有:安装底座(基本图元:长方体)、放电计数器/在线监测装置及其支架(基本图元:长方体)、绝缘套管(基本图元:瓷套)、压力释放装置(基本图元:长方体、棱柱)、接线端子版(基本图元:长方体)、接地端子(基本图元:长方体)、吊耳(若有)(基本图元:圆环)设备模型入库时,需对模型的各个部件分别进行定义。如避雷器,对各部件分别定义如下:a.均环(110kV,带电体);b.支柱瓷瓶(普通组件);c.放电计数器(普通组件);d.支架(接地体)。将定义完成的设备模型存人数据库,待搭建全站模型时调用。(2)设备模型布置。通过软件平台的轴网功能进行模型在三维空间中的精确定位,能够快捷准确的将各个配电装置区域模型快速布置。轴网设计功能应支持设计人员通过输入设备定位的坐标进行精确定位,通过以围墙为参考边界进行站内轴网的相对位置设计;由于设备模型存放于工程库中,而主接线赋值的参数也源于本工程库;工程库的唯一性确保主接线图例符号与三维设备模型一一对应。(3)导线连接。全站设备模型布置完毕之后。需进行导线连接工作;包含设备间连线,跨线、引下线、引出线、跳线等连接;导线连接时软件会自动判断所连接两端设备端子板的相序,相序一致方可进行连接。 3.模型联动。(1)逻辑模型与布置模型对应关系。工程中的每一个设备对象,都有系统模型表达和三维模型表达,分别对应主接线图例符号和三维设备模型;在设计过程中两者通过唯一的电网标识编码将两者进行关联,并通过编码记录设备基本信息(型号、厂家、出厂参数等)和设备在工程中信息(相信息、期次、电压等级等),主接线图元符号与三维模型都读取同一套数据信息。(2)逻辑模型与布置模型联动技术实现方式。从底层数据库出发,以工程对象为数据记录单元,每一条数据记录均映射到图例符号和设备模型中,确保两者之间的唯一关联性。 三、置模型与设备材料统计联动 数字化设计平台中的工程库,存放着与本工程相关的设备材料参数;该设备材料参数在逻辑模型设计时,通过设计人员按照工程所需

人教版教学教案高三第一轮复习课:基因的表达(教案)

高三第一轮复习课:必修2 第四章基因的表达 华侨中学生物组严慧琼 2009.12.11 Ⅰ.教材分析: 本章为《高中生物必修2(遗传与进化)》第四章内容,内容上与前后章节有联系又有一定的独立性。本章之前,复习的是基因的本质,讲述的是DNA与生物性状的相关性,为本章节的复习做了铺垫,本章则是着重描述基因如何实现对性状的控制。 Ⅱ.学情分析: 本节内容对高三学生而言虽是已学过的旧知识,对大部分概念、原理基本了解,但相关知识之间的联系还比较零乱,且本节有一些概念、原理、过程的知识十分抽象,学生模糊不清,易于混淆。 高三复习课教学已进行一个阶段,学生已具备有一定的自主复习构建章节知识网络及发现知识漏洞的能力 Ⅲ.教学目标: 知识目标 1.能说出DNA和RNA分子的区别,及RNA的分类和作用 2.理解遗传信息的转录和翻译过程 3.概述中心法则的提出和发展 能力目标 1、能在老师的指导下,构建本章节的知识网络, 2、能应用本节的知识原理解析相关生物学现象,提高综合分析及解题能力 情感目标 相互交流、合作和评价 Ⅳ.教学重点与教学难点: 教学重点:转录和翻译的过程,中心法则的提出和发展 教学难点:RNA的种类与作用、密码子与反密码子、启动子与终止子 Ⅴ.教学设计思路:课前指导学生复习本章节内容,将相关知识进行整理形成网络图,在课堂展示并点评,进而导出教师的网络图,抓住贯穿整节课的主干内容,即DNA---RNA---蛋白质,再从中延伸各个知识点,使学生系统掌握本章节的内容。结合高考试题题的讲解的,进一步巩固知识,提高解题能力。 Ⅵ.课时安排:1课时 Ⅶ.教学准备:多媒体课件

Ⅷ.教学过程:

基因的表达

第4章基因的表达 第1节基因指导蛋白质的合成 【考纲要求】 遗传信息的转录和翻译Ⅱ 【体验高考】 【例1】(2013全国新课标Ⅰ)关于蛋白质生物合成的叙述,正确的是( ) A.一种tRNA可以携带多种氨基酸 B.DNA聚合酶是在细胞核内合成的 C.反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基 D.线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成 【例2】(2013浙江)某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是( ) A.在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开 B.DNA-RNA杂交区域中A应与T配对 C.mRNA翻译只能得到一条肽链 D.该过程发生在真核细胞中 【夯实基础】 考点1 遗传信息的转录 1、RNA的结构与种类 2、DNA与RNA的比较 比较项目DNA RNA 基本单位 五碳糖 含氮碱基 结构 主要存在部位 【例3】下列有关RNA的叙述错误的是 ( ) A.有些生物中的某些RNA具有催化作用 B.转运RNA上的碱基只有三个 C.RNA含有4种碱基,主要存在于细胞质中 D.RNA也可以作为某些生物的遗传物质

3、遗传信息的转录 ?场所: ?模板: ?原料: ?条件: ?产物: ?特点: ?原则: 【例4】下图为真核生物细胞核内转录过程的示意图,下列说法正确的是( ) A.①链的碱基A与②链的碱基T互补配对 B.②是以4种核糖核苷酸为原料合成的 C.如果③表示酶分子,则它的名称是DNA聚合酶 D.转录完成后,②需穿过两层生物膜才能与核糖体结合 考点2 遗传信息的翻译 1.翻译的场所: 2.翻译时的模板: 3.翻译的原料: 4.翻译的起始密码有: 个,终止密码有: 个 5.密码子有种,决定氨基酸的密码子种。 6.翻译时的碱基配对: 7.运载工具:,tRNA有种 8.肽链由各相邻的氨基酸通过连接形成。 9.翻译的条件: 【例5】右图表示胰蛋白酶合成的部分过程,有关说法错误的 是( ) A.图示中共有RNA、蛋白质(多肽)和多糖三种大分子物质 B.①的基本组成单位是核糖核苷酸,②的形成与核仁有关 C.③合成后还需经内质网和高尔基体的加工才具有活性 D.该过程中发生了碱基配对,如A与U配对,G与C配对

第4章 基因的表达(学案、自助)

【重点辨析】 复制转录翻译场所细胞核细胞核细胞质 模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA 原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸氨基酸 酶DNA解旋酶、DNA聚合酶DNA解旋酶、RNA聚合酶缩合反应的酶 产物两个子代DNA mRNA 多肽链(蛋白质) 信息传递DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质 ★公式:基因(或DNA)的碱基数目:信使RNA的碱基数目:氨基酸个数=6:3:1; 【例题解析】 1.下列为某一段多肽链和控制它合成的DNA双链的一段。“—甲硫氨酸—脯氨酸—苏氨酸—甘氨酸—缬氨酸—”。密码表: 甲硫氨酸:AUG脯氨酸:CCA、CCC、CCU苏氨酸:ACU、ACC、ACA 甘氨酸:GGU、GGA、GGG缬氨酸:GUU、GUC、GUA 根据上述材料,下列描述中,错误的是() A.这段DNA中的①链起了转录模板的作用 B.决定这段多肽链的遗传密码子依次是AUG、CCC、ACC、GGG、GUA C.这条多肽链中有4个“—CO—NH—”的结构 D.若这段DNA的②链右侧第二个碱基T为G替代,这段多肽中将会出现两个脯氨酸 解析:该多肽链的起始氨基酸是甲硫氨酸,密码子为AUG,所以相对应的基因上的碱基排列顺序为TAC,由此推知这段DNA中①链起转录模板的作用;在多肽链上第2个氨基酸是脯氨酸,密码子是以C开头,所以转录是从左侧开始的,因此决定这段多肽链的遗传密码子依次是AUG、CCC、ACC、GGG、GUA;该多肽含有5个氨基酸,其中的肽键(—CO—NH—)数为n-1=5-1=4。若这段DNA 的②链右侧第二个碱基T为G替代,则在模板链上的碱基对应变化成CCT,则对应的密码子变成GGA,决定的氨基酸是甘氨酸,所以突变后的多肽链中将会有两个甘氨酸。答案:D 2.某信使RNA分子中,尿嘧啶占20%,腺嘌呤占10%,那么转录成该信使RNA的模板DNA片段中碱基胞嘧啶占() A.25% B.30% C.35% D.70% 解析:我们知道,信使RNA分子是通过DNA分子上基因的一条链转录而来的,那么信使RNA分子中碱基的比率与模板链的碱基比率是相对应的,根据题意,U占20%,A占10%,则基因模板链中的A+T就占该链的30%。而根据碱基互补配对原则,基因中一条链的A+T占该链的比率与另一条链中的A+T占另一条链的比率及整个基因中A+T的比率是相等的,即整个基因中A+T占全部碱基的30%,那么G+C就占全部碱基的70%,又因为G=C,所以胞嘧啶C占35%。答案:C 【习题练兵】 1.下列图4—3表示DNA传递遗传信息的某过程,请据图回答: (1)试分析该过程表示_____________,主要发生于______________。 (2)该过程的模板链是几号链_____________。 (3)参与该过程所需原料为__________.___________._________.___________,必须在具有 ______________________________等条件下才能正常进行。 遗传信息密码子反密码子 概念基因中脱氧核苷酸的 排列顺序 mRNA中决定一个氨基酸 的三个相邻碱基 tRNA上与mRNA密码子互补配 对的三个碱基 作用控制生物的遗传性状直接决定蛋白质中的氨 基酸序列 识别密码子,转运氨基酸 种类基因中脱氧核苷酸种 类、数目和排列顺序 的不同,决定了遗传 信息的多样性 64种 61种:能翻译出氨基酸 3种:终止密码子,不能 翻译氨基酸 61种 联系 ①基因中脱氧核苷酸的序列? ?→ ?决定mRNA中核糖核苷酸的序列 ②mRNA中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补 ③密码子与相应反密码子的序列互补配对 编辑:邵成成 校对:王超 审核:高一生物自助 4.1基因指导蛋白质的合成

三维设计在电网和变电站建设中的应用与实践

三维设计在电网和变电站建设中的应用与实践 发表时间:2019-11-18T11:53:47.730Z 来源:《中国电业》2019年第14期作者:方福歆 [导读] 随着我国电力事业的快速发展,传统电力设计方法存在的问题也越来越多。 摘要:随着我国电力事业的快速发展,传统电力设计方法存在的问题也越来越多,为了满足多元化的使用需求,电力行业设计单位逐渐引入现代化三维设计系统。三维设计凭借在变电站工程数字化、可视化和移动互联网领域的关键技术以及对工程建设和运行的深刻理解,正在逐渐成为电力设计单位的智能辅助工具。 关键词:三维设计;电网;变电站建;应用与实践 伴随着我国的电网技术快速的发展,电网以及变电站建设已经开始应用数字化三维设计技术,应用此技术能够避免设计的缺项、错项,能够保证设计整体质量的同时,还能够有效降低纸质材料所产生的资源浪费,因此,加强三维设计研究极为关键。 1三维设计的特点 传统的二维设计模式,在视觉角度上与作业模式上都处于落后状态,无法实现变电站全生命周期的数字化移交。在这种环境下三维设计技术应运而生,其主要依托与信息化智能三维设计平台,在很大程度上缩短了设计作业时间,优化作业流程,变电站设计包括电气、建筑、结构、水暖等多项内容,借助完善的标准化数据模型库与强大的自动计算分析功能,让电网与变电站建设更加简单,能够实现自动校准、自动出图、三维协同等多项功能。为了进一步提高电网与变电站的设计质量和效率,采用三维设计技术,通过计算机软件构建工程信息模型,使其所有信息都能够全面的展现出来,并且还可以符合变电站在建设上对多个专业的协调需求,实现不同专业之间的相互沟通和信息转换,最终达到优化工程设计的效果。 2三维设计在电网和变电站建设中的应用要点 2.1定制概预算软件接口。 现阶段三维设计相关的软件和有关软件的结合比较少,因此会对整体的设计效率造成一定程度的影响。提议由数字化三维设计结果当中寻找整体资料清册和多种类的安装工程量,直接由相关软件将工程造价算出。此提议实践以后,可以快速度的将工程项目造价的经济性得出分析结果,并且能够将每种方案分析的结果实施对比,以此来提升方案的对比和选择效率,给项目的出资方提供一个准确的可参考依据,此种方式和传统方式对比有着非常大的优点。 2.2定制P3等工程软件接口,推进4D模拟施工。 提议在设计过程中应用三维数字化设计及开展施工、运行管理过程模拟(4D技术),比如在模仿大型装备吊装、模仿维护管理等,已经明确方案是否合理。当下,应用三维技术能够完成装备运输、设备吊装等工序的模拟,可是没有办法对负荷进行计算。另外有个别工程软件能够实时吊装计算以及模仿等,可是和前面提到的三维设计软件相比有些不足之处。并且,在设计的时候构建的三维模型,应用项目监管工具将工程进度相关信息进行导入,把工程的进度数据和三维模型实施关联,在工程开展之前就可以使用三维模型对工程进度进行模拟,这是一个完全可以观看到的过程,为工程项目预案提出有力条件,为工程方案和规划奠定了基础。 2.3开展变电工程三维模型标准化研究 讨论设计和构建对三维模型的建模需要,并且兼顾着运行的需求,因此,三维设计通过其效率高,操作简单,适合变电站总体模型针对文件总量的把控,最终成为准确恰当的三维模型初始方案,确保模型的相关数据得到优化。例如与当前国家电网突出模块化与变电站相互结合,从而更好的规划三维模型,促进电网与变电站三维设计的标准化。 2.4构建三维设计成果应用体系。 建设三维设计结果统一监管以及应用体系,监理电网项目准确的数据资源,将企业内部和外部的电网工程信息有关资源进行有效整合,最终达到电网项目相关数据统一化管理,有效的确保了公司内部的主要数据以及信息的安全。为公司电网决策支持、规划设计、工程建设、等方面提供有效的数据支撑。 2.5研究电网工程数据加密及标准格式转换技术。 实施“电网项目数据保密以及规范格式转变技术研究”,实施深入分析,对工程项目相关数据加密保护、压缩、电子签章、规范化格式转变等技术,确保项目数据的精准和可追溯性,以达到工程项目数据的最初数据的格式相同标准化。 3三维设计在电网和变电站建设中的应用与实践分析 3.1确定变电站三维设计目标 设定准确的目标是实现三维设计价值的最好依据,以变电站设计为例,设计目标需要满足以下几方面需求:第一,能够实现自动化的计算分析,构建三维信息模型,设计人员通过一次性输入数据就能够得到完整的图形效果,并可以自动生成多视角的图纸文件,缩短变电站设计时间。第二,全专业协同设计,由于变电站建设所涉及的专业较多,不同专业下的技术要求也不尽相同,三维协同设计通过平台一体化管理,能够实现同一项目下所有专业人员的设计要求,通过制定文件档案与模型命名等方法,对不同专业人员进行权限分配限制,只有本专业设计人员有专有部分的读、写权限,其它设计人员只能够读取,在满足各自专业设计的基础上能够查看其它专业的设计情况,高效、快速的完成设计工作,避免相互之间的碰撞和冲突,保证全专业的协同设计。第三,数字化移交,传统设计模式下对于数字、信息的移交工作较为繁琐,不仅工作量大、持续时间长、内容上也容易出在遗漏和偏差,这在很大程度上降低了变电站建设的管理水平。三维数字化移交自身具备强大的数据库功能,通过统一信息平台实现数据、成果的整体移交,其主要包括地理信息数据、设计模型、工程数据等多方面内容,与助于变电站建设管理的信息化与智能化发展。 3.2三维建模 三维建模对变电站建设进度与工程量有着直接影响,变电站中电气设备作为核心内容,对建模深度与建模精度等方面都有着较高的要求。在具体的建模过程中设计人员主要对土建支架模型与设备模型这两方面创建元件模型,根据现场实际情况设计人员不断简化元件信息,保证模型能够符合具体要求,结合设备供应商提供的指定文件格式完善三维模型设计,保证模型绘制比例等各方面都能够具有准确性、真实性。由于变电站设计中需要创建的模型较多,为了节约模型库的存储空间,设计人员应该对模型进行简化设计,采用方便识别的绘图方式在保证模型自身功能表达清楚的基础上,秉持一定的简化原则:保证模型结构、模型装配的合理性,关键尺寸与专业部分不能进

基因的表达课堂实录20

《基因的表达》课堂实录 一、组织教学:(师生互相问好) 二、教学实施过程: 师:为了大家略微小紧张的心情,咱们先来轻松下,想问在我国古代谁说话最有权威? 生:皇帝 师:那现在如果皇帝想让一个工厂加工一批上等的产品,需要怎么办?用不用自己亲自去找相关负责人呢? 生:不用,有圣旨,然后让太监或者大臣送去 师:听起来还挺麻烦的,现在我如果把细胞比作一个国家,你们觉得谁更像皇帝? 生1:我觉得是细胞核,因为他是遗传和代谢的控制中心 生2:我觉得DNA更像皇帝,而细胞核更像皇宫,因为细胞核之所以是控制中心,也是因为它里面有DNA。 师:大家是不是也更赞同他的观点?如果这样我们就来回顾历史一样来看看DNA具备什么样的结构和功能才具有这样的资格呢? 生:回答略(学生上讲台展示整理相关知识点的成果并介绍) 师:既然DNA能够决定性状,咱们就一起来看一下通过什么样的方式决定的。 生:通过mRNA和tRNA来实现的。 师:这样说,就有点片面了,那基因的功能是什么? 学生:基因指导蛋白质的合成。

师:好,现在想想如何完成遗传信息的传递?通过什么媒介来完成呢? 生:通过RNA来实现。 (学生上讲台展示整理的知识点) 师:现在媒介找到,接下来我们就来看下具体遗传信息的传递过程生:回答略(学生上讲台展示整理的知识点并阐述相关过程) 师:和其他学生共同提出错误的地方并纠正。然后引出转录的概念并继续下一个过程 生:学生活动略(学生分小组在下面演示翻译的过程) 师:流动检查,碰到个别疑难问题重点提示 师:好,下面咱们请一组同上台演示并讲解下这个过程学 生:学生活动略小组同学互相配合完成演示过程 师:进行纠正和重点提示 (教师领起,学生统一回答。) 师:这是翻译过程,像这样遗传信息可以从DNA流向DNA ,可以从DNA流向RNA进而流向蛋白质,也就是我们所说的中心法则。这是完整的中心法则么? 生:不是,RNA还可以进行自我复制,而且一些RNA病毒还可以在宿主细胞中进行逆转录过程。 师:好,科学家偶尔还发现一些蛋白质由于错误折叠而影响了其他相同的蛋白质也错误折叠了,类似于蛋白质的复制,但尚未明确具体的原因,需要在座的你们去完成,这也意味着科学探索永无止境,需要

基因表达

生物信息前沿研究进展讲座结课论文 ——基因表达调控网络研究文献综述 物理学院张玉萍 10304830 摘要 近些年来,基因序列测序的完成、大规模测定基因表达水平的基因芯片(Microarray)技术的出现和高性能计算机的使用使得用模拟计算的方法大规模的研究基因表达调控成为可能,一些研究者已经开始绘制控制整个活细胞基因表达的调控网络。例如λ噬菌体的溶原/裂解活性的调控网络的数学模型已经构建出来。用数学模型的方法预测网络结构是目前研究的热点。本文对表达转录调控网络的研究现状进行综述。 基因表达调控网络 Wyrick(2002)[1] 中给出了一个基因表达调控网络的定义:一组调控因子如何调控一套基因表达的过程称为基因表达调控网络。基因表达调控网络是基因调控网络的一个重要部分。参与基因表达调控网络的元素主要包括cDNA、mRNA、蛋白、小分子等。从元素间相互联系的角度来看,基因表达调控网络是一个由节点(调控元素)、边(调控作用)组成的一个有向图结构。如图1 图1:简单基因网络结构示意图 图中每一个圆圈代表一个节点,也就是调控网络的元素,如基因。有向箭头表示表达增强作用,末端断线表示表达抑制作用。在基因网络中,存在基因对自身表达的自调控的现象。 总的来说表达调控网络有如下特点:

A:网络结构复杂 网络中节点和边的数目庞大。在人体中总共有3万到4万左右的基因,而且真核生物中大多数的基因会同时被两个和两个以上的基因调控,这就使网络形成了一个非常高维的结构。 B:网络结构变化 生物学的实验表明,相同的基因在人和动物的细胞周期中可以参加不同的生理过程,实现不同的生理功能。还有一些基因只在某些时刻和特定的外界条件下是有相互作用的,在其他条件下不会发生作用。简单的说就是两个基因间的那条边是否存在、作用的方向在不同时期是可能不一样的。 C:相互作用类型多变 在生物体中,基因间相互作用可以有很多类型(如图1),包括了很多作用的特征:两个基因间谁影响谁、影响的方式、增强的作用还是抑制的作用、影响产生的条件、影响的强弱量级、被调控基因的表达量和调控基因的表达量直接的关系等。目前的研究表明,基因间的相互作用可能是一种非线形的作用关系。在多因子调控模式中还要考虑不同的调控因子对同一个目标调控基因产生作用时的某种逻辑关系,这种逻辑关系是由调控模式中各调控因子的相互关系决定。 D:节点类型多样 网络节点的元素可以是DNA、mRNA、蛋白、分子、大分子、外界环境等等。 E:节点状态变化 在细胞周期过程中,每一个基因的表达量不是固定的,会随着条件的变化而变化、蛋白质在不断的合成,同时也在不断的被降解。在不同的调控模式下,蛋白合成和降解的比率会发生变化,从而会使蛋白处在不同的水平上。基因的表达量的变化会影响到相互作用的变化,会引起网络结构的变化。 F:有向循环结构 在生物体中各种生理上的周期现象,我们很容易理解生物体中的相互作用存在周期性。至少在网络的局部上是循环的。在已经研究的比较多的低等生物E.coli的表达调控网络[2]中已经发现了循环的结构。 表达转录调控网络的研究现状 目前关于基因调控的绝大部分问题还没有解决。除了生物学家努力通过新的实验技术和生物理论来研究问题外,近几年,利用数学、统计学、神经网络、人工智能等方法在计算机上分析模拟表达调控机理,是计算分子生物学方面一个飞速发展的方向。由于分析模型的不同和采用的数据类型的差异,目前研究主要分为两个方面:基于基因芯片数据的关系推断模型和基于基因序列信息的调控因子结合位点推断模型。 下面分别就这两个方面的一些方法做一个简要介绍。 (一)基于基因芯片数据的关系推断方法 基因芯片的数据形式为:

《第二节 基因的表达--翻译》的教学设计

第二节基因的表达--翻译陈娟2011/9/23 18:01:21石嘴山市光明中学6315 《第二节基因的表达--翻译》的教学设计 一课标分析 << 课程标准>>中有关的具体内容要求:概述遗传信息的转录和翻译。使用的知识性目标行为动词是“概述”,属于理解水平,要求学生通过学习,能够对基因的表达过程、基因与性状的关系进行解释、推断。 二教材分析 (一)教材的地位与作用 所使用的教材是中图版必修二。讲述的内容是第三单元第二章第二节“基因的表达”。本节是从本质上阐述生命现象的理论,是分子遗传学的核心。本节教材是本册教材的重点之一,有承上启下的作用。 (二)教材前后联系 “基因的表达”这部分内容,(1)从物质上看,讨论的是生命特有的两种大分子物质——蛋白质和核酸在生命现象中的关系。学习过程需要生物学第一模块《分子与细胞》的知识作为基础,其中密切相关的内容有第二单元“细胞的自我保障”中关于蛋白质的结构和合成,核酸的结构和功能等。(2)从结构上看,基因表达的过程是在细胞基本结构的不同区域中完成的,因此,还需要第一模块第一单元“有机体中的细胞”中细胞的结构和功能等内容作为基础。(3)从功能上看,细胞代谢过程都是性状的体现,都是基因表达的结果,从这一点上说,本节内容有有助于对生命最基本特征的理解,这涉及第一模块第三单元“细胞的新陈代谢”中,关于酶在代谢中的作用及第四单元“细胞的生命周期”中有关细胞增殖、分化等内容。 另外,本节教材与生物学第三模块《稳态和环境》的学习也有密切的联系。因为生命许多特有的调节活动都是基因——酶——性状或基因——蛋白质——性状的具体体现。 就本册而言本节有利于从本质上理解染色体变异与生物性状的关系;同时也有利于对第二单元基因的分离规律和自由组合规律的本质作进一步理解。 三教学建议 基因的表达中的翻译过程比较抽象,学生接受起来比较困难。我认为可以 1、利用活动教具,将翻译过程直观化,突破重难点。目前,网上也有不少相关课件。但我认为课件的师生互动方面不如人意。如果利用活动教具,效果会非常好。1)、教师演示教具的使用教师介绍教具各部分所代表的物质或结构,然后,让学生按照mRNA上的遗传密码,利用教材上的密码子表,查出所代表的氨基酸名称。提问:应由何种转运RNA来搬运呢?这里要留给学生足够的思考时间,通过思考学生一般能悟出:应是反密码子与密码子碱基互补的转运RNA来搬运。教师演示转运RNA将氨基酸搬运到核糖体上的过程。演示3个氨基酸转运及缩合的过程。2)、学生动手完成翻译的过程。一次3个学生,分别操作核糖体、氨基酸、转运RNA,每3个学生配合完成1个氨基酸的转运过程。 2、利用挂图,呈现翻译的过程。 3、利用表格,对比转运和翻译的异同,mRNA和tRNA的异同。 四课题第二节基因的表达—翻译 课型新授课 课时1课时 五教学目标 【三维目标】 1.知识与技能 (1)概述遗传信息的翻译的过程。 (2)概述中心法则的内容

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