IB 生物學實驗探究/生命化學/蛋白質合成跑詞遊戲

蛋白質合成跑詞遊戲

教學目標

• 透過學生建模和競賽，介紹/鞏固轉錄/翻譯過程（標準級別）。成功的關鍵在於學生對該主題的理解。

任務結果: 透過此活動，學生將能夠

• 轉錄和翻譯一個含有 10 個氨基酸的多肽鏈

• 作為該過程的一部分，以小組的形式構建多肽模型。

• 描述錯誤（例如鹼基替換）對最終產物的影響

所需時間

• 如果用於鞏固，則需要 15 分鐘；如果用於教學，則需要 30 分鐘。

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介紹

在此活動中，學生將以三人一組的形式合作，轉錄一段 DNA 序列並將其翻譯成多肽鏈。如果解釋清楚，這項挑戰很簡單；但如果沒有解釋清楚，就會令人頭疼。它可以作為鞏固 SL 蛋白質合成的總結，也可以作為一項具有挑戰性的教學任務。

材料和裝置

說明圖片。首先移除答案！

（每三人一組）

• 樂高積木、珠子或類似的物品（5 種顏色，每種顏色 6 塊）

• 遺傳密碼圖片（此處包含） - 每組一份

• 說明圖片，投影在白板上（切斷 DNA、mRNA 和 A.A. 序列）

• 筆和草稿紙

• 海報，由 DNA 序列組成，三聯體之間沒有空格。

• 正確的答案，寫下來或拍照片以供檢查

其他所需資源

• 課本或學習指南

說明

遺傳密碼

• 將班級分成三人一組

• 在走廊上張貼一張大的 DNA 序列海報（無空格）（TCTCAACAATACCGAGCCCTTGCGTCTGCTGCACAATCCACTGCACGA）

• 在教室裡為每組設定一張桌子，桌子裡面放一套積木。

• 為每個玩家分配角色

• • 玩家 1 = RNA 聚合酶
    • 工作：閱讀海報，將 DNA 序列轉錄成 mRNA 密碼子，跑進教室，交給玩家 2。

• • 玩家 2 = tRNA
    • 工作：將密碼子翻譯成氨基酸，並大聲喊出氨基酸序列。需要遺傳密碼錶。

• • 玩家 3 = 大核糖體亞基
    • 工作：聽序列，抓取正確的積木並按順序排列。

• 規則
  • 玩家 1 不能幫助玩家 2，玩家 2 不能幫助玩家 3
  • 第一個完成的隊伍必須大聲喊出“停止”
  • 隊伍不能“編輯”他們最終的模型

• 評分
  • 第一個完成的隊伍 = 100 分
  • 第二個 = 90 分
  • 第三個 = 80 分，依此類推……
  • 氨基酸序列中的每個錯誤扣 10 分。
  • 得分最高的隊伍獲勝（不一定是速度最快的隊伍）

• 如果這項任務是第一次用於教學，則需要為小組提供文字，他們應該共同計劃他們的策略，並確保所有成員在開始奔跑之前都理解。

• 解決方案
  • DNA 序列為 TCTCAACAATACCGAGCCCTTGCGTCTGCTGCACAATCCACTGCACGA。
  • 它有 48 個鹼基，但只編碼 10 個氨基酸。
  • 轉錄必須從“起始”密碼子開始：TCTCAACAA TACCGAGCCCTTGCGTCTGCTGCACAATCCACT GCACGA
  • 它必須在“終止”密碼子（ACT）處結束
  • mRNA 序列為：AUG - GCU - CGG - GAA - GCG - AGA - CGA - CGU - GUU - AGG - UGA
  • 這將得到以下氨基酸：MET - ALA - ARG - GLU - ALA - ARG - ARG - ARG - VAL - ARG - STOP

安全/風險評估

• 清除障礙物

• 保持秩序，如有必要，強制學生步行

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進一步調查的思路

• 為一支隊伍提供一個備用版本的 DNA 序列：TCTCAACAATACCGAGCCCATGCGTCTGCTGCACAATCCACTGCACGA

• • 在這個版本中，基因中的第四個三聯體從 'CTT' 變成了 CAT

• • 這代表了鹼基替換突變，導致的氨基酸將從 'glu' 變為 'val'

• • 使用這種突變來介紹/討論鹼基替換突變，並參考鐮狀細胞性貧血。

• • 學生能自己發現錯誤的來源/結果嗎？

• 如果小組忘記從“起始/MET”密碼子開始，則討論這個錯誤

• 對於 HL 學生，討論鹼基缺失或移碼突變的影響。如果他們在 mRNA 中發生了由於鹼基缺失或插入引起的錯誤，這些錯誤可能很明顯。

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來源和參考文獻

• 遺傳密碼圖片來自未知來源 - 如果知道來源，請更正

• 說明圖片由史蒂夫·泰勒製作