1.3基因选择性表达导致细胞的差异化 教案-2023-2024学年高一下学期生物沪科版（2019）必修2

基因选择性表达导致细胞的差异化 【教材分析】 本节对应的教材内容是沪科版高中《生物学》必修2《遗传与进化》第1章《遗传的分子基础》中的“第3节 基因选择性表达导致细胞的差异化”。 【学情分析】 学生通过学习本章的前2节，理解了遗传物质的证明方法以及包括转录、翻译在内的中心法则主干内容。虽然学生并未深入学习基因表达的细节机制，但至少已经基本建立了基因表达过程的大框架，利于理解基因选择性表达即其大致机制。 学生在上一章中所学的细胞分化，可作为帮助理解本节课的前概念。 总之，降低预期，不要太难！不要涉及过多细节！举例要接地气！ 【教学设计思路】 本节课的机制很复杂，对于高中生来说，不能妄图在一节课就能深入地讲清楚。不过，至少可以让学生通过一些简单的例子，切实感受基因表达调控、表观遗传的魔力，在参与设计实验以解决问题的过程中，锻炼科学探究能力与科学思维。 通过荷兰大饥荒的代际遗传现象入手，引出发育阶段的问题。 回顾发育过程中细胞分化的现象，继而由宏观层面至细胞层面，再到分子遗传层面讨论其中的机制。 让学生直观感受到基因在时空上的差异化表达，的真实图片，再引出基因表达调控问题。 以蜜蜂发育为不同形态的例子，讨论基因表达调控的一种机制：DNA甲基化。 通过Agouti 基因缺陷小鼠的例子，引出表观遗传。 DNA甲基化的例子差不多了，回到荷兰大饥荒的例子上，讨论如何研究这种遗传现象的原因，是否与DNA甲基化有关。 通过展望如何改变DNA甲基化，讨论方案的利弊，引出基因表达调控的复杂性 【教学目标】 （1）建立生物的性状既取决于遗传，又取决于环境的生命观念。 （2）从几个表观遗传作用机制的逻辑关系出发，既锻炼科学思维，又进一步深化理解结构与功能的关系的生命观念。 （3）借由表观遗传科学探究中的经典发现案例（与颠覆性创新案例），增进科学探究精神。 【教学重、难点】 理解表观遗传的效果、大致原理、潜在应用价值 【参考资料】 [1] 《发育生物学》 [2] 《遗传学：从基因到基因组》 [3] 《遗传的革命》 [4] 《细胞生物学精要》 【教学过程】 项目环节 教师行为 学生行为 意图 1 导入 介绍荷兰大饥荒，孕妇在妊娠期不同阶段挨饿导致生出的小孩体重，提问：前3个月挨饿与末3个月挨饿，哪个后果更严重？ 继续展示这些小孩长大怀孕所生的小孩的体重。 问题出在了什么环节？ 听 猜测 观察 思考 推断 该问题为讨论表观遗传学作伏笔 初步建立生物学与社会责任的联系 引出发育问题 2 发育过程中的基因选择性表达 展示发育示意图，提问：什么在操控细胞的分化？ 什么变了？ 顺便讨论有丝分裂 展示果蝇发育的基因选择性表达特征，举例分析不同区域的基因表达规律 提问：如何证明因果关系 总结 观察 回答 观察 回答 回顾细胞分化的内容，引起思索 通过真实的实验结果图，直观感受细胞分化与基因选择性表达的相关性以及因果关系 3 基因表达调控环节 哪些环节控制了基因的选择性表达？什么阶段更重要？ 举手表决 类比做饭，补充分析 举手表决 在基因表达的基础上思考调控的机制，以及生命的复杂性与系统性 4 蜜蜂发育的基因表达调控 简介 提问性别 什么导致了这种差别？ 人吃了会怎么样？ 成年工蜂吃了会怎么样？ 蜂王浆如何决定命运？改变了什么？给出自己的（不靠谱）的猜测，请同学回答自己认为的研究的方向，讨论需要测哪些指标？ 引导学生逆向追溯蛋白质、RNA、DNA序列，引出DNA的细节变化 展示甲基化发现的图， 典型错误的对待实验结果示范 纠正 观察 回答 思考 回答 听 观察 听 锻炼学生从自然中的异常现象中发现问题、思考问题的能力 从时间上感受发育调控的关键期 锻炼针对科学问题的猜想能力 帮助学生端正科学探究态度：实事求是，不放过细节 5 DNA甲基化 分析甲基化对碱基配对的影响 展示分子结构图 提问：甲基化导致的结构变化，会导致什么后果，讨论 探讨实验验证的方法，提问 观察 想象 讨论 回答 从分子层面解释DNA甲基化的影响 锻炼实验设计 6 DNA甲基化的遗传性 举Agouti基因缺陷小鼠的案例 介绍表观遗传的概念 对复制阶段的机制示意图，讲解DNA甲基化为什么能遗传 提示DNA甲基化遗传的相对性 听 听，标记 看图，听，理解 通过案例，更形象地理解表观遗传是什么 联系DNA复制，进一步理解表观遗传原理 7 研究孕期饥饿与DNA甲基化的关系 回顾荷兰饥荒期间孕妇的异常遗传现象，引出DNA甲基化与之关系的猜想 提问：如何用实验去研究？ 需要对照，还有，每组只研究一个够吗？那显然不能重新制造一场饥荒……那可以不用人做实验，而是？ 请同学设计分组 请同学设计检测的指标 提问：得到的数据，用什么方法分析。 举例：IGF2