蛋白质生物合成过程活动教具的制作与使用2.doc

蛋白质生物合成过程活动教具的制作与使用祁怀春（临泽县第一中学,甘肃 临泽 734200）摘要：自制活动教具不仅能帮助教学重 、难点的突破，而且对培养师生的动手能力和创造思维有极大的帮助作用针对蛋白质合成一节内容在教学中比较抽象，理解比较困难的现象，介绍了一套蛋白质合成过程活动教具的设计和制作以及使用在设计和制作过程之中，以取材方便，成本低廉，制作简单，接近教学，易与推广为准则，注重演示的活动性和连贯性关键词：蛋白质 合成 活动 教具 制作 使用1生物学所研究的对象是赋有生命且极其复杂的事物，以及发生在生物体内的一系列生理反应这些都是很难理解的抽象知识，人们肉眼难以观察到，这就给教学造成了很大的困难，怎样才能解决这一问题呢？自制活动教具的应用是解决这一问题的一种重要途径笔者针对基因指导蛋白质的合成一节内容，借鉴前人所做的成功之处，改进不足，加之自己的创新点，制成了一套基因控制蛋白质合成过程活动教具，现将此教具的制作、使用方法简单介绍如下： 1 制作材料1.1 塑料薄板 规格120× 70×0.5(cm)1.2 木条 规格620 ×3 ×3 (cm)1.3 磁铁 圆形磁铁（d=3cm ）三个，长方形磁铁（0.5× 4 (cm)） 四个1.4 硬纸板 胶水 眼扣 薄铁皮 细线绳 挂钩(2个)等等2 制作方法 2.1 框架与板面的制作2.1.1框架 制作成长126 cm，高170 cm的木框。

2.1.2板面 板面用长120 cm，宽70 cm的塑料薄板固定在做好的木框架上，装订后作为演示的板面的长119 cm，宽70 cm，在板面靠中下的地方开一条宽0.4 cm的曲线槽，如1-1图所示并在槽下帖一条宽1cm，长90 cm的彩色纸条，并在纸带起始端标上起始密码子（AUG），末端标上终止密码子（UAA），以表示信使RNA同时在图1-1的1、2、3、4处各打四个眼,穿上眼扣并铆牢.在图5、6处贴两个挂钩2.2 核糖体的大小亚基制作 用硬纸片按板面大小的合适比例剪成如1-2图所示的图样，并在每个亚基的两端装上“眼扣”并铆牢，在亚基上标明A、P、E位同时染以不同的颜色 2.3 转移RNA的制作 首先用规格（0.2×1.5 ×5（cm））的木条做成如1-3 a图所示的图样，然后用薄铁皮做成一个套子，并套在做好的木条上，如1-3c图所示，接着用硬纸片剪成转移RNA样式的图样,如1-3 d图所示，再用一次性筷子做一个手柄，最后将剪好地图片染上不同的颜色表示不同的转移RNA,并帖在做好的木条上，同时把做好的手柄装到木条上的木眼中这样一个转移RNA就完成,如图1-3e所示。

2.4 氨基酸的制作 主要部件是圆形磁铁（d=3cm）,然后按磁铁的大小用硬纸片剪成小圆，并标明不同的氨基酸，最后分别粘在磁铁上面即可如2-1图所示 图2-12.5 操纵绳的制作 用细线绳和橡皮筋做成首先将绳子的两端分别从板面的1 、3眼扣穿过，再从大亚基两个眼扣穿出，并在大亚基两个眼扣处打两个小结，板面背面的操纵绳的一部分细线绳用橡皮筋代替小亚基的操纵绳制作同上3 教具使用蛋白质生物合成过程包括氨基酸的活化，肽链的延伸、伸长、终止以及合成的多肽链的折叠和加工，在课堂上讲解时，按每个阶段逐一说明，同时用制成的活动教具演示相应的过程现以原核生物细胞内蛋白质生物合成为例说明如下：3.1 氨基酸的活化与转运 AA+ATP+E（氨酰转移RNA合成酶）→AA-AMP-E+PPi AA-AMP-E+tRNA→氨酰-tRNA +AMP+E[7] 演示：开始前AA（fmet）被板面背面的磁铁吸在板面上，接着转移RNA用右手握住它的手柄沿槽滑到对应的氨基酸旁，然后用左手手动背面的磁铁将氨基酸装载到转移RNA的薄铁皮套子上，最后移走磁铁。

如3-1图所示 每种氨基酸都有各自的氨酰转移RNA合成酶来催化 ，正是借助合成酶与AA、tRNA之间的专一性的相互识别功能，所以一种转移RNA具有识别一种氨基酸作用 3.2 翻译的起始 3.2.1 30S的小亚基附着在mRNA的起始密码子（AUG）上，此过程需要起始因子IF３和mg2+的参与 演示：从板面的挂钩6上拉下操纵绳，将30S小亚基附着在mRNA的起始密码子（AUG）处如4-1a图所示3.2.2 在IF-2和GTP的帮助下，fmet-tRNAmet 进入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对演示：将fmet-tRNA用右手在背面的手柄上握住沿槽滑到小亚基的P位，并固定如4-2b图所示3.2.3 带有tRNA、mRNA、三个翻译起始因子的小亚基复合与50S大亚基结合，GTP水解，释放翻译起始因子，即GDP+Pi 演示：从板面的挂钩5上拉下操纵绳，将50S大亚基与小亚基复合物相结合如图4-3c所示 3.3 肽链的延伸 3.3.1后续AA-tRNA与核糖体的结合 与起始密码子相邻后面的密码子（如UUG）相应的氨酰tRNA进入A位，此过程需延长因子EF-TU，EF-TS，GTP→GDP+Pi参与演示：同样tRNA携带相应的AA后，用手握住背面的手柄，沿槽滑动A位，并固定。

如图5-1所示 3.3.2肽链的生成 在肽基转移酶的催化下，P位上的氨酰基转到A位上，与A位上的氨酰tRNA的游离氨基酸形成肽键起始tRNA完成使命后离开核糖体P位点演示：用一块磁铁在板面的背面将P位上的AA（fmet）吸下来，移动到A位，并与A位上的AA相结合，板面背面的磁铁仍然吸住第一个氨基酸（fmet），以免从板面掉下如图6-1a所示3.3.3 依位 核糖体沿mRNA5｀-3｀的方向依动一个密码子此时，仍与第二个密码子结合的二肽基tRNA，从A位进入P位，去氨酰-tRNA被挤入E位，mRNA上的第三位密码子则对应于A位这需要移位酶和延伸因子EF-G，GTP→GDP+Pi 演示：在板面背面操作操纵绳，将核糖体沿5｀-3｀的方向移动一个密码子，然后将去氨酰-tRNA用手握住手柄，从核糖体上移走，依到后面的槽上如图7-1所示 肽链延伸是由许多个这样的反应组成的，接着再次进位→转运AA→依位，此过程不断重复进行，使构成该蛋白质分子所需各个氨基酸连接起来，肽链不断的延伸3.4 肽链的终止 肽链延伸的过程中，当终止密码子（UAA，UAG或UGA）出现在核糖体A位时，没有相应的AA-tRNA能与之结合，合成即告终止，此时转肽酶不起转肽作用而起水解作用，将肽链从氨酰-tRNA水解而脱下，大小亚基分开，重新投入新的合成过程。

演示：合成的肽链用板面背面的磁铁吸住，依开核糖体，接着从核糖体上移走转移RNA，最后分别将大小亚基从mRNA上拉开如图8-1所示 3.5 肽链前体的加工3.5.1 N端fmet或met的切除3.5.2 二硫键的形成3.5.3 特定氨基酸的修饰3.5.4 切除新生肽链中非功能片段4 本自制教具在讲解和演示蛋白质合成过程中，与以往的自制教具有很大的不同，一是整个蛋白质生物合成演示过程在演示板背面操作，而在板面上呈现的是一个动态的 、连续的过程，让学生觉得犹如看动画片，不再受到手部的干扰；二是能很好的演示核糖体大小亚基移动和tRNA移位的过程；三是该教具成本低廉，制作简便，使用也很方便，可操作性强，易与推。