4.2基因表达与性状的关系 教学设计-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

第2节 基因表达与性状的关系 1、 教材分析 本节课内容是人教版新教材必修二第4章第2节的内容。由“基因表达产物与性状的关系”、“基因的选择性表达与细胞分化”、“表观遗传”、“基因、环境和性状的关系”4部分内容构成，是科学研究的热点领域。本节内容基于核心概念“遗传信息控制生物性状，并代代相传”进行教学，让学生在分子水平上深入理解此概念。 在本节之前学生已经建立了基因控制生物性状的概念并学习了转录和翻译相关内容，具有一定的知识基础。所以教材以情景材料串联，环环相扣，引导学生通过不完全归纳法归纳出基因表达与性状的关系，以达到教学目标。通过实例引导，学生进一步认识到生命是物质、能量和信息的统一，以提高学生对生命本质的认识。另外本节课的学习为学生学习基因突变等知识埋下了铺垫，所以本节起着一个承上启下的作用。 2、 学情分析 本节课教学对象是高一学生，学生在此之前已经知道基因控制生物的性状，也学习了基因控制蛋白质的合成的相关内容，已经具有了一定的知识基础，同时高一的学生已经具有一定的思维能力和科学探究方法。但是他们对基因是如何控制生物性状还存在疑问，且对于概念认识不够深入，对概念的应用能力还需加强。所以本节课通过串联教材情境，应用不完全归纳法逐步引导学生进行分析总结，以提升学生的科学思维能力和应用能力。 3、 教学目标 生命观念：通过实例分析，举例说明基因通过酶的合成和蛋白质的结构控制生物体的性状，并在囊性纤维化的案例学习中深化了结构与功能的生命观念。 科学思维：构建基因控制性状的模型，总结出基因与性状之间复杂的关系。运用归纳与概括的方法阐明基因对性状的控制过程，培养学生的总结归纳能力。 科学探究：通过表格、流程图等形式表达基因表达与性状的关系。通过案例分析，深入理解表观遗传现象，认识到基因与性状关系的不确定性。 社会责任：了解白化病和囊性纤维化等遗传疾病的致病机制，关注人类健康。通过分析表观遗传的机制和环境影响因素，认识到形成良好习惯的重要性，倡导健康生活，培养学生社会责任感。 4、 教学重难点 教学重点 1. 基因控制生物性状的途径 2. 细胞分化的本质是基因的选择性表达 3. 表格遗传现象及机理 4. 基因、环境与性状的关系。 教学难点 表观遗传现象及机理 5、 教学设计思路 6、 教学过程 第1课时 学习任务 教师活动 学生活动 设计意图 情景导入 (2分钟） 通过生产青霉素的细菌能同时分泌头孢霉素和青霉素的资料引出性状，回顾知识，引出问题导出新课：性状是基因所控制的，我们在前面已经学习了基因是如何指导合成蛋白质的，那蛋白质又是如何体现性状的呢？ 阅读资料，回顾基因控制蛋白质合成的过程，思考问题。 创设情景，回顾已有的知识，引出本节课的内容。 基因表达与性状的关系 （28分钟） 提出解决问题的方法：本节课主要通过实例分析归纳出基因控制生物性状的途径。 探究任务一：分析豌豆圆粒和皱粒的形成机制。 展示圆粒豌豆和皱粒豌豆，引导学生总结出圆粒豌豆和皱粒豌豆在基因和性状上的不同。根据学生的回答提出问题“豌豆基因的改变具体是怎样引起性状改变的呢？”从而引出对豌豆圆粒和皱粒的形成机制的分析。 带领学生一起分析总结豌豆圆粒和皱粒的形成机制。 探究任务二：分析白化病的形成机制 展示白化病有关资料和白化病人图片，简要介绍白化病。 组织讨论 用文字加箭头简要概括白化病的形成机制。 应用：提出问题“白化病的头发发白与老年人头发发白有什么区别”。 模型构建一：基因控制性状的普遍途径（间接途径） 组织讨论 根据这两个实例结合中心法则，总结出基因控制性状的普遍途径。 拓展：苯丙酮尿症 展示苯丙酮尿症的相关资料和苯丙氨酸的代谢过程提出问题： 1.苯丙酮尿症是缺乏哪种酶导致？ 2.苯丙酮尿症患者的肤色往往较浅，但未完全白化，为什么？ 3.请从饮食方面提出减轻苯丙酮尿症的思路。 根据第3问的答案，延伸国家对于苯丙酮尿症患者的特殊补助。 探究任务三：分析囊性纤维化的致病机制 播放囊性纤维化相关视频，带领学生分析囊性纤维化的致病机制。 根据囊性纤维化致病机制的流程图提出问题： 1.这个基因缺失了3个碱基，为什么CFTR蛋白就少了一个苯丙氨酸呢？ 2.CFTR蛋白结构改变,CL转运就异常，这涉及什么生物学观念？ 构建模型二：基因控制性状的普遍途径（间接途径） 组织讨论 类比上一条途径，总结囊性纤维化致病机制中所体现的基因控制性状的途径。 知识总结:归纳基因控制性状的两条途径。 总结对比这两条途径，明确一条是直接途径，另一条是间接途径。 根据总结根据总结指导学生再抽象、概括：基因、蛋白质、性状的关系。 观察圆粒和皱粒豌豆，并结合资料总结出圆粒和皱粒豌豆在性状和基因上的不同。 跟随老师一起分析总结圆粒和皱粒豌豆的形成机制。 结合资料，用名词加箭头简要概括人的白化病的形成机制。 根据白化病的形成机制回答问题。 总结这两个实例，结合中心法则。用流程图形式表示基因控制性状的途径之一：基因→酶→代谢过程→生物性状。 阅读资料，分析苯丙氨酸的代谢过程，思考并回答问题。 观看视频，结合资料，从基因控制生物性状的角度出发，分析囊性纤维病的发病机理。 思考并回答问题。 根据致病机制总结出基因控制性状的另一途径，即基因通过控制蛋白质的结构控制直接生物体的性状。 抽象、概括：基因通过控制蛋白质的合成，直接或间接的控制生物的性状。 通过实例分析培养学生提取和处理信息的能力和总结归纳能力。 通过问题思考加深学生对白化病形成机制的理解。 通过情景引导学生基于事实和证据，运用归纳的方法概括出生物学规律，并能够选择图示进行表达和阐明其内涵，培养了学生的科学思维。 建立生命观念，联系生活实际。培养学生的知识应用能力，提升学生的社会责任感。 在分析案例的过程中深化结构与功能的生命观念。加深学生对科学方法的应用。 培养学生分析、概括能力；建构重要概念。 基因的选择性表达与细胞分化（10分钟） 提出问题： 1. 同一个生物体中，不同的细胞，他的基因相同吗？ 2. 同一个生物体中的不同细胞，他的基因相同，但为什么他们有着不同的形态、结构和功能？ 通过问题2引出细胞分化的内容。展示教材“思考·讨论”，以问题串的形式引导学生展开分析。 设置问题1：这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？ 设置问题2：3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？ 根据问题2的答案抛出问题3是否所有基因都存在选择性表达？从而引出活动。 提出问题“根据什么标准来进行分类的”，对学生的回答进行补充，引出管家基因和奢侈基因的概念和意义。 提出问题“不同细胞的形成就是细胞的什么?”从而引出细胞分化的本质。 带领学生总结判断细胞分化的标志，并通过一个思考“在细胞分化的过程中，下列哪些物质会发生改变”。对知识进行应用。 思考回答问题1：相同 思考问题2 分析表格，回答问题。 1. 输卵管细胞只能合成卵清蛋白，不能合成珠蛋白和胰岛素；红细胞只能合成珠蛋白；胰岛细胞只能合成胰岛素。 2. 在不同细胞内表达的基因不同。 完成活动“对下面基因进行分类”。 回答问题。 回答问题：细胞的分化 做好笔记，完成思考。（学生在完成思考时会对-一些物质比如rRNA、tRNA的种类存在疑问，老师需适当的分析讲解） 引导学生在培养学生分析图表能力和进行推理判断的能力。 基于活动，采用适当的科学思维方法阐明细胞分化的本质。 第2课时 表观遗传 （30分钟） 展示一组同卵双胞胎，提出问题：虽然他们的DNA序列相同，却存在表型差异和疾病易感性的差异，这是为什么？从而引出选择性表达。 提出问题：“基因在什么时候表达？”“在什么细胞中表达？”“表达水平高低如何调节？”引出基因表达调控，进而引出与调控有关的机制表观遗传。 资料分析1：柳穿鱼花的形态结构 出示柳穿鱼的不同形态结构的花 结合资料，引导学生分析柳穿鱼形态改变的根本原因。 提出问题“柳穿鱼花的这种形态改变可以遗传吗？”引出资料中第2段内容：“植物A和B杂交形成的子一代和子二代形态”。通过现象提出问题串探讨这种基因的甲基化是否可以遗传。 设置问题1：F1的花为什么与植株A的相似？ 设置问题2：在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？ 设置问题3：Lcyc基因的高度甲基化修饰能够遗传吗？判断的理由是什么？ 资料分析2：小鼠毛色的遗传 展示“思考·讨论”中的资料2，并提出问题“F1小鼠的基因型都是Avya，小鼠毛色为什么不是黄色而是表现出介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型”。 对学生的回答进行总结和补充，得出导致子代毛色不同的根本原因。 总结：结合两则资料提出问题串，通过问题串引出概念。 组织讨论 问题1：上述资料中，柳穿鱼花和小鼠性状改变的原因是什么? 问题2：上述两个例子展示的遗传现象有什么共同点?这对你认识基因和性状的关系有什么启示? 总结表观遗传的定义、存在时期、特征和类型。并对3种类型进行简单的分析。 应用 分享甲基化引起表观遗传的实例“蜂群中蜂王和工蜂”。 通过总结学生以及家人的一些不良生活习惯提出“有人认为这些不良生活习惯只对自己造成影响，不改变遗传物质，所以对下一代没有影响，你赞同吗？” 总结环境会诱发DNA甲基化，强调学生在日常生活中要养成良好的生活习惯。 传授知识4：基因、环境和性状之间的关系 教师： 知识小结 区分经典遗传、表观遗传、和环境等对表型的影响。 教师带领学生一起回顾本节课学习内容。得出结论基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂而又繁而有序的网络，精细地调控着生物体的性状。 设计意图：让学生认同生物学中因果关系的复杂性，尝试对复杂事物进行多角度、多因素的分析。 分析资料，探讨柳穿鱼形成A、B两种花的形态结构的原因，即“柳穿鱼花中的Lcyc基因甲基化程度不同导致”。 根据杂交示意图分析并回答问题。并得出DNA的甲基化使柳穿鱼形成不同形态的花是可以遗传的。 分析资料思考并回答问题。 总结前两个实例，思考并回答问题。 总结概念，认真听讲，做好笔记。 通过资料“有关吸烟会使甲基化水平提高的研究”得出不良生活习惯会对下一代有影响。 通过资料分析培养学生的逻辑思维能力和科学探究能力。 教师引导学生对典型实例进行分析、比较和归纳，概括出他们在基因表达层面的共同点，初步构建表观遗传的概念，以完善学生的遗传知识体系。 联系生活实际，为学生树立正确的观念，体现素质教育。 基因、环境和性状之间的关系 （5分钟） 提出问题“一个基因只能控制一个性状吗”，通过问题引出在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系.分别举一因多效和多因一效的实例。补充环境对性状也有着重要的作用，并举例。 应用：展示残翅果蝇幼虫在不同环境下形成不同翅形的示意图。让学生回答思维训练中的问题“请针对高温培养残翅果蝇幼虫得出翅长接近正常的果蝇成虫的原因提出假说，进行解释”。 总结出基因、环境和性状的关系，即性状是由基因和环境共同决定的。 分析资料，思考回答问题。 引导学生客观全面地分析生物体的性状是由什么决定的，帮助学生摒弃简单机械的现行决定论思维模式。 总结 （5分钟） 区分经典遗传、表观遗传和环境等对表型的影响。 教师带领学生一起回顾本节课学习内容。得出结论基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂而又繁而有序的网络，精细地调控着生物体的性状。 区分经典遗传、表观遗传和环境等对表型的影响。 回顾两节课所写知识。 让学生认同生物学中因果关系的复杂性，尝试对复杂事物进行多角度、多因素的分析。 评价提升 布置相应的课后习题。 以小组为单位搜集表观遗传有关的资料和实例。 完成课后习题。 利用多种渠道搜集相关信息。 检测学生知识掌握情况。 培养学生搜集、整理信息的能力 7、 板书设计 8． 教学反思 本节内容，我以教材和课程标准为基础，设计教学。通过分析豌豆皱粒形成机制、囊性纤维化致病机制、柳穿鱼花的形态结构等实例，总结归纳出基因控制生物体性状的途径、表观遗传等知识，同时培养了学生分析归纳能力和探究精神，完成了科学思维和科学探究的教学目标。另外，我整个教学过程中设计了形成性评价，学生用流程图概括白化病形成机制、基因控制性状的途径等；学生分析资料回答问题；课后作业的布置等等，在课堂中都进行了实时的评价和修改。这即检测了学生是否理解了概念的本质，还发挥看评价的积极作用。 在整个教学过程中，我注重培养学生分析归纳能力、思考和分析问题能力，批判性思维的训练、信息分析能力等。同时在课堂中，我也将知识与社会联系，培养学生知识运用能力和社会责任感。 学科网（北京）股份有限公司 $$