蛋白質(zhì)合成動態(tài)模型制作實例

黃萍

“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”這一節(jié)知識非常抽象，簡單機械的板書教學(xué)很難讓學(xué)生理解。筆者在課堂教學(xué)過程中，采用實物模型演示的形式，深入淺出，形象地展示了蛋白質(zhì)合成過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，極大地提高了課堂教學(xué)效率。

1、實驗原理

遺傳物質(zhì)的翻譯即以mRNA為模板合成多肽鏈的過程，mRNA鏈上的堿基組成三聯(lián)體密碼子，每個密碼子對應(yīng)特定的氨基酸。核糖體沿著mRNA鏈從起始密碼子(甲硫氨酸)由5端向3端移動，每移動到一個密碼子位置，轉(zhuǎn)運RNA便將相應(yīng)的氨基酸攜帶至目標位點，2個氨基酸通過肽鍵形成二肽；隨著核糖體的持續(xù)移動，形成一條多肽鏈。所以，模型應(yīng)重點展現(xiàn)mRNA鏈、核糖體、(起始)氨基酸、肽鍵以及多肽鏈。

2、實驗材料

塑料白板、塑料球、塑料桿、玻璃珠(帶孔)、鐵支架、美術(shù)刀和彩色打印機等。

3、實驗步驟

(1)模型框架制作。用美術(shù)刀將塑料白板中間的陰影部分裁去，如圖1所示。

(2)mRNA鏈制作。取一個橫截面為三角形的45 cm的塑料桿，彩色打印機打印的四種堿基貼在塑料桿子上，紅色和藍色長方形分別代表A和G堿基，黃色和綠色短點的分別代表u和c堿基，使得一個塑料球剛好能占據(jù)6個堿基位置；在其上面貼上彩色的堿基代表密碼子，并標示出起始和終止密碼子，如圖2所示。

(3)核糖體制作。用燒熱的圓形金屬條在塑料球上部燙一個圓形孔洞，直徑以剛好允許塑料珠子通過為宜；再用一個扁形的金屬條在另一個塑料筒的中下部燙兩個三角形的孔洞，使其剛能容塑料桿子通過；將二者用膠水或鐵絲固定在一起形成如圖3所示的模型。

(4)一多肽鏈的制作。取若干不同顏色的具孔玻璃珠，用細線串起來，每個玻璃珠之間加穿一小段塑料環(huán)模擬肽鍵，如圖4所示。

(5)支架制作。制作—個能穩(wěn)定支撐框架的鐵支架，如圖5所示。

(6)實物模型全景及細節(jié)如圖；6所示。

4、翻譯過程動態(tài)演示

(1)將本模型水平放在桌面上，將核糖體移到最左側(cè)。

(2)核糖體可以沿mRNA鏈移動，黃色珠子代表甲硫氨酸，是翻譯的起始密碼子決定的氨基酸，首先與核糖體結(jié)合。

(3)向右移動核糖體，每移動一個密碼子位點，就會有一個新的氨基酸與核糖體結(jié)合并與甲硫氨酸脫水縮合形成二肽，核糖體繼續(xù)沿mRNA移動，讀取下一個密碼子，新的氨基酸再結(jié)合到核糖體上繼續(xù)脫水縮合形成多肽鏈，上述步驟沿mRNA鏈不斷進行，直至讀取到mRNA上的終止密碼子，合成才算終止。

5、教具特點及用途

(1)特點：該模型采用動態(tài)的方法形象化的展示抽象的蛋白質(zhì)翻譯過程，使科學(xué)知識生動有趣，易于理解。

(2)用途：

①展示核糖體和mRNA的結(jié)構(gòu)、起始和終止密碼子；

②展示核糖體和mRNA之間的關(guān)系以及多肽鏈的形成過程。

6、教學(xué)效果

在課堂教學(xué)時，教師首先演示模型，然后請學(xué)生代表上臺演示，課后允許學(xué)生自由操作。這種通過實物模型展現(xiàn)抽象知識的教學(xué)方式極大地提高了學(xué)生的興趣，具有完美的交互性，又能拉近師生距離，有效地增強了學(xué)習(xí)效果。