4.2基因表达与性状的关系教学设计-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

课题 第4章 第2节 基因表达与性状的关系（1个课时） 时间 2025.3.31 教材分析 本节内容相对于旧教材增加了表观遗传的相关内容，同时进一步阐述了基因与性状的关系，以及影响基因表达与性状控制的因素，可以使我们加深对遗传的理解。 学情分析 通过分析教材实例,引导学生分析、归纳基因控制生物体的性状的方式,理解细胞分化的本质是基因的选择性表达。教学时要加强教师和学生之间的交流,如学生用流程图概括基因、基因表达产物和性状之间的关系时,教师要及时进行点评、修正,这样既可以检测学生是否理解了概念,也能够发挥评价的积极作用,提高学生学习的积极性和主动性。 教学目标 1.举例说明基因通过控制酶的合成和蛋白质的结构控制生物体的性状。（生命观念、科学思维） 2.说明细胞分化是基因选择性表达的结果。（生命观念、科学思维） 3.概述生物体的表观遗传现象。（生命观念、科学思维） 教学重难点 1.教学重点 (1)基因表达与性状的关系。 (2)细胞分化的本质是基因的选择性表达。 (3)表观遗传现象。 2.教学难点 表观遗传现象 教学内容及流程 学习任务 教学过程(第1课时) 备注 新课导入 【教师讲述】“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳，叶徒相似，其实味不同。所以然者何？水土异也。”（右图）像这种随环境不同，生物性状发生改变的例子非常普遍。为什么相同的生物在不同的环境中会出现性状差异？基因、蛋白质、性状三者间究竟有怎样的关系？ 【问题探讨】水毛茛空气中的叶呈扁平状，浸泡在水中的叶呈丝状，思考：1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？这两种形态的叶，其细胞的基因组成是一样的。2.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？这两种叶形的差异，可能是由叶片所处的环境因素引起的。3.基因的表达产物蛋白质是如何体现生物性状的？ 阅读材料，联系有丝分裂的知识，回答“问题探讨中的问题1，讨论问题2。创设情境,回顾已有知识解决新问题。 以问题驱动学生运用所学知识，通过分析与综合，抽象、概括出生物学事实共同的本质特征;同时学会利用图文等形式准确地描述生物学现象和概念。 基因表达产物与性状的关系 【教师讲述】实例1豌豆的圆粒和皱粒的形成机制： 【教师讲述】实例2白化病的形成机制： 【教师总结】从上述两个例子可以总结：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。 【教师讲述】实例3囊性纤维化的发病机理： 【教师讲述】实例4镰刀型细胞贫血症： 【教师总结】从上述两个例子可以总结：基因还能通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状。 【教师综述】通过以上四个例子的分析，基因对性状有间接控制和直接控制两种途径。 通过讨论皱粒豌豆、白化症状、囊性纤维化的形成机制,引导学生总结出基因控制生物体的性状的两种常见方式,培养学生的分析、概括能力,提升学生的科学思维核心素养。 引导学生阅读教材,结合基因指导蛋白质的合成、酶在细胞代谢中的作用等知识,分析、概括基因控制生物体性状的方式,利用流程图引导学生综合分析,抽象、概括出生物学事实共同的本质特征,同时学会利用流程图等准确地描述生物学现象和概念 基因的选择性表达与细胞分化 【教师讲述】我们知道，人是由受精卵发育来的，受精卵经过分裂形成多个细胞，进而形成不同类型的细胞，如红细胞、神经细胞、肌肉细胞等。1.这个过程我们称为什么？细胞分化。2.这些细胞的基因是否相同？相同。3.这些不同类型细胞的结构和功能都不相同。可能的原因是什么？不同类型细胞中基因的表达情况不完全相同。 【思考讨论】分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞（有细胞核）和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测。1.这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？3种细胞中合成的蛋白质都是该细胞中的特异性蛋白质。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？在特定的细胞中，基因的表达具有选择性，进而产生特异性的表达产物。3.三种细胞中的mRNA种类相同吗？tRNA和rRNA呢？同种生物的不同细胞中，mRNA的种类和数量一般是不相同的，但tRNA和rRNA的种类一般没有差异。4.是不是这三类细胞中表达的基因完全不相同？如不是，请举例说明。不是。控制细胞基本生命活动的基因在所有细胞中都能表达，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因等。 【教师讲述】介绍管家基因和奢侈基因，基因选择性表达是不同细胞中基因“执行情况”不同，细胞分化的实质是基因的选择性表达。 【思考讨论】在细胞分化的过程中，DNA、tRNA、rRNA、mRNA、蛋白质的种类，哪些物质会发生改变？不变：1.DNA、tRNA、rRNA的种类2.细胞的数目。 变：1.mRNA、蛋白质的种类2.细胞的形态、结构和功能。 引导学生分析鸡的3种细胞中DNA和mRNA的检测结果,推测细胞中基因的表达存在选择性,进而说明细胞分化的本质,培养学生的分析、比较、推理能力。 表观遗传 【思考讨论】阅读课本73页柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传的资料。 资料1：A、B花的形态与Lcyc基因的表达相关，它们体内的Lcyc基因序列相同。DNA的碱基序列没有发生变化，但部分碱基发生了甲基化修饰。甲基化通常是抑制基因表达。（并且这种甲基化修饰可以被遗传。）F1的花与A相似，F1自交F2中绝大部分植株的花与A相似，少部分与B相似。 资料2：小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制，Avy 为显性基因，控制黄色体毛；a为隐性基因，控制黑色体毛。子一代小鼠是介于黄色和黑色之间的过渡类型。Avy基因甲基化程度越高，表达受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色就越深。 【思考讨论】资料1和资料2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？ 【拓展】 有研究表明，吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。不仅如此，还有研究发现，男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高。 【拓展】除了DNA甲基化，构成染色体的蛋白质发生甲基化（缠绕更紧抑制表达）、乙酰化（缠绕松脱易于转录）等修饰也会影响基因的表达。 【教师总结】总结表观遗传的1.概念：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。 2.特点：①DNA序列不变；②可遗传给后代③受环境影响 3.常见的调控机制：①DNA甲基化修饰②构成染色体的组蛋白甲基化、乙酰化等 4.发生时期：普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。 5.实例： 培养学生获取信息、分析解决某些生物学问题的能力。 通过介绍DNA甲基化，培养学生根据事实和证据归纳和概括的科学思维及在小组学习中主动与他人展开交流的科学探究能力。 提升学生主动向他人宣传关爱生命、健康生活的社会责任感。 基因与性状的关系 【教师讲述】1.基因特异性：一个基因控制一种性状、2.多基因效应：多个基因控制一种性状、3.基因多效型：一个基因控制多种性状 表型=基因型＋环境 【教师讲述】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。 【思维训练】遗传学家增做过这样的实验：果蝇幼虫正常的培养温度为25℃，将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在31℃的环境中培养，得到了一些翅长接近正常的果蝇成虫，这些翅长接近正常的果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇。请针对高温培养残翅果蝇幼虫得到翅长接近正常的果蝇成虫的原因提出假说，进行解释。 提示：翅的发育是否经过酶催化的反应？酶与基因的关系是怎样？酶与温度的关系是怎样的？果蝇翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因控制下合成的，酶的活性受温度、pH等条件的影响。注意：此现象不能遗传，所以并非表观遗传。 培养学生的批判性思维，引导学生客观全面地评价基因决定论的观点，帮助学生摒弃简单机械的线性决定论的思维模式。 利用展示实例的方式,引导学生分析,得出基因与性状各层次的关系,再引导学生汇总,既使学生掌握了知识,又锻炼了思维。 小结与练习 【课堂小结】同板书 【课堂练习】处理教材中的思考讨论、练习与应用，处理双导学案和分层作业 引导学生关注知识内容的梳理，尝试构建概念图。 板书设计 4.2 基因表达与性状的关系 作业布置 【课后作业】1.完成分层训练课后素养评价、2.完成双导学案对应内容和下一节问题式预习部分 教学反思 通过引导学生分析表观遗传的实例,理解基因表达与否以及表达水平的高低都是受到调控的。通过提供资料,引导学生分析、归纳概括基因,环境与性状之间的复杂关系,认同基因基因表达产物和环境之间存在着复杂的相互作用,共同调控着生物体的性状。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$