4.2基因表达与性状的关系说课课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

基因表达与性状的关系 教材分析 学情分析 教学目标 教学设计 教学过程 板书设计 目录 教材分析 学情分析 板书设计 教学过程 教学设计 教学目标 教材分析 学情分析 板书设计 教学过程 教学设计 教学目标 概念体系 大概念 遗传信息控制生物性状并代代相传 重要概念 亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上 次位概念 概述细胞分化的本质是基因选择性表达的结果,生物的性状主要通过蛋白质表现 概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象 教材分析 学情分析 板书设计 教学过程 教学设计 教学目标 概念体系分析 转录 翻译 中心法则 基因表达与性状的关系 基因的选择性表达与细胞分化 表观遗传 基因表达受到精确调控 单元主线 基因+环境=性状 教材分析 学情分析 板书设计 教学过程 教学设计 教学目标 概念内涵 阐明生物的性状主要通过蛋白质表现 理解、内化、解释 控制酶(蛋白质)的合成影响性状 控制蛋白质的结构影响性状 内涵1 内涵2 注重知识的形成过程 重要事实 1 蛋白质是生命活动的承担者 2 大多数酶是蛋白质 3 蛋白质功能的发挥取决于空间结构 事实1 豌豆圆粒皱粒现象 事实2 白化病 事实3 囊性纤维病 事实4 镰刀型细胞贫血症 教材分析 学情分析 板书设计 教学过程 教学设计 教学目标 概念内涵 阐明细胞分化的本质是基因选择性表达的结果 理解、内化、突破 基因表达影响性状 细胞分化产生特异性的细胞 内涵1 内涵2 重要事实 1 受精卵中含有全套遗传物质 2 细胞分化不可逆 事实1 不同细胞DNA和mRNA检测结果 事实2 细胞中存在“不同”的基因类型 注重逻辑的统一深化 教材分析 学情分析 板书设计 教学过程 教学设计 教学目标 概念分析:概述表观遗传现象 经典遗传的补充 内涵1:基因不变,表型改变 内涵2:基因表达改变 内涵3:可遗传现象 概念内涵 冲突:遗传物质并非遗传信息的唯一载体 要义:表观遗传修饰调控基因表达 本质:亲代的表观遗传可以遗传子代 基因型相同,表型不同? 多种修饰调控基因表达 亲代发生的修饰可以遗传给子代 基因表达和表型是否遗传? 什么是表观遗传 理解调控机制 对生产生活应用 建构理解应用概念 教材分析 学情分析 板书设计 教学过程 教学设计 教学目标 授课对象 高二学生 知识基础 1 已掌握高中中生物学中遗传学的基本概念(如基因、性状、显隐性关系) 2 已认识基因、DNA、蛋白质结构和功能的知识,包括基因指导蛋白质合成的转录与翻译过程 能力基础 具备初步的逻辑推理能力,能够通过小组讨论与案例分析进行归纳和表达 教材分析 学情分析 板书设计 教学过程 教学设计 教学目标 难点 重点 举例说明基因通过控制酶的合成或者蛋白质的结构来控制生物体的性状 说明细胞分化是基因选择性表达的结果 概述生物体的表观遗传现象 阐明基因、环境与性状之间的复杂关系,认同生命的复杂性 教材分析 学情分析 板书设计 教学过程 教学设计 教学目标 以问题链为导向,设置活动,层层递进 基因如何控制性状? 为什么相同基因的同一生物体不同类型的细胞,形态、结构与功能各不相同? 基因是如何实现选择性表达的? 基因与性状的关系? 讨论实例,图解总结——建构 活动讨论,分析推理——建构 交流讨论,概括归纳——提升观念 教材分析 学情分析 板书设计 教学过程 教学设计 教学目标 复习导入: 复习基因、蛋白质与性状关系,基因指导蛋白质合成,蛋白质体现生命活动,基因通过蛋白质控制性状 基因表达与性状 蛋白质 联系旧知 产生疑惑 吸引兴趣 那么基因表达与性状的关系是什么呢? 教材分析 学情分析 板书设计 教学过程 教学设计 教学目标 囊性纤维病 豌豆圆粒皱粒 白化病 镰刀型细胞贫血症 从点到面 建构概念 结论1 基因通过控制酶的合成来控制代谢进程,进而间接控制生物体的性状 结论2 基因通过控制蛋白质的结构,直接控制生物体的性状 关注疾病与健康,培养社会责任和生命观念 分析实例与讨论,培养科学思维和科学探究 探究基因表达产物与性状的关系 教材分析 学情分析 板书设计 教学过程 教学设计 教学目标 活动2分析讨论 活动1模拟游戏 从点到面 建构概念 基因表达影响生物体的性状 细胞的分化会产生形态结构、功能特异的细胞 分析、比较与推理,培养科学思维和科学探究 借助直观例子突破重点 探究基因选择性表达与细胞分化关系 教材分析 学情分析 板书设计 教学过程 教学设计 教学目标 同卵双胞胎(疑问现象)——小鼠毛色遗传(科学探究)——表观遗传(解释现象) 同卵双胞胎具有相同DNA,长相具有微小差异,对疾病的易感性也不同,如双胞胎中一个患2型糖尿病,一个不患病。 同卵双胞胎长相及疾病的易感性,为什么会存在差异呢?究竟是什么原因,导致基因相同,表型不同? 实验设计+演绎推理 学生为主、教师为辅 科学思维和科学探究 解释现象与特点,阐释形成机制,介绍生产生活应用 ① ② ③ 渗透社会责任 教材分析 学情分析 板书设计 教学过程 教学设计 教学目标 1、基因表达产物与性状的关系 2、基因选择性表达 3、表观遗传 4、基因与性状的关系 间接途径 直接途径 管家基因 奢侈基因 概念与特点 生产与应用 调控机制 第四章 基因的表达 第2节 基因表达与性状的关系 本节聚焦 基因表达产物与性状的关系 1 基因的选择性表达与细胞分化的关系 2 概述表观遗传现象 3 基因与性状之间的复杂关系 4 一、基因表达产物与性状的关系 实例1 豌豆的圆粒和皱粒 淀粉在细胞中有保水作用 淀粉含量高,保水能力强,豌豆外形饱满 淀粉含量低,保水能力弱,豌豆外形皱缩 一、基因表达产物与性状的关系 实例2 白化病 白化病患者体内缺乏黑色素,全身皮肤呈乳白或粉红色,毛发为白或淡黄色。由于缺乏黑色素的保护,患者皮肤对光线高度敏感,日晒后易发生晒斑和各种光感性皮炎,并可发生基底细胞癌或鳞状细胞癌。 一、基因表达产物与性状的关系 皱粒豌豆的形成机制 白化病的形成机制 编码淀粉分支酶基因被插入的DNA序列打乱 淀粉分支酶异常 淀粉合成受阻,含量下降 表现:豌豆成熟失水皱缩 编码酪氨酸酶基因异常 缺少酪氨酸酶 酪氨酸无法转变为黑色素 表现:白化症状 性状 基因 酶 细胞代谢进程 本质: 基因通过控制酶的合成来控制代谢进程,进而间接控制生物体的性状 一、基因表达产物与性状的关系 实例3 囊性纤维化 囊性纤维化是一种基因突变导致的功能障碍的疾病,主要表现为外分泌腺的功能紊乱,导致呼吸道黏膜下腺增生、分泌液黏稠、胰腺纤维化、肠道梗阻、男女性不育,汗液氯化钠含量增高等。最常累及胃肠道和呼吸道,易反复发生呼吸道感染,而引起及呼吸功能不全。 一、基因表达产物与性状的关系 实例4 镰刀型细胞贫血症 镰刀型红细胞贫血症是一种染色体隐性基因遗传病。 正常的红细胞呈两面中央凹的圆饼状,中央比较薄。镰刀型红细胞贫血症的患者,血液红细胞失去了正常的形态,表现为镰刀状(或新月形),导致携带氧气的功能只有正常红细胞的一半 病人出现贫血,如头晕气短,心脏缺血,心脏杂音等。 一、基因表达产物与性状的关系 囊性纤维化病的形成机制 镰刀型细胞贫血症的形成机制 编码CFTR蛋白基因缺失碱基 CFTR蛋白空间结构异常 蛋白转运氯离子功能异常 表现:黏液清除异常、细菌饭值、肺部受损 编码血红蛋白的基因碱基替换 血红蛋白结构变化 红细胞携氧功能异常 表现:红细胞容易破裂,患溶血性贫血 性状 基因 蛋白质结构 功能 本质: 基因通过控制蛋白质的结构,直接控制生物体的性状 活动1:模拟基因选择性表达的过程 请同学们随机翻开书本三页,并记录页数 1、和周围的同学讨论,你们翻到的页数相同吗? 2、同一本书,每个同学得到的信息相同吗?同样的DNA,每个细胞表达出来的信息相同吗? 有不同,但也有相同的。 不一定相同,基因需要进行选择性表达。 二、基因的选择性表达与细胞分化 但是,基因的表达不会向大家翻书一样那么随意,而是受到严格的调控的。 二、基因的选择性表达与细胞分化 活动2:分析不同类型细胞中DNA与mRNA的检测结果 不同类型细胞 卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因DNA 卵清蛋白mRNA 珠蛋白mRNA 胰岛素mRNA 输卵管细胞 +++ + - - 红细胞 +++ - + - 胰岛细胞 +++ - - + 说明:“+”代表检测发现相应的分子,“-”代表未检测到相应分子 三种细胞中都含有卵清蛋白、珠蛋白、胰岛素基因DNA,但是却只能检测出一种mRNA的原因:基因的选择性表达 二、基因的选择性表达与细胞分化 受精卵 胚胎干细胞 红细胞 肌肉细胞 神经细胞 上皮细胞 A B C D E 受精卵基因 A B C D E 胚胎干细胞基因 A B C D E A B C D E A B C D E A B C D E 细胞分裂 细胞分化 细胞分化的本质:基因的选择性表达 管家基因:E 奢侈基因:ABCD 二、基因的选择性表达与细胞分化 奢侈基因 只在某类细胞中特性性表的的基因,这类基因使细胞在形态、结构和功能上产生稳定性的差异(特异性) 胰岛素基因、血红蛋白基因 管家基因 在所有细胞中都表达的基因,指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必须的(基础性) 呼吸酶基因、核糖体蛋白基因 三、表观遗传 基因表达受到严格调控体现在哪里? CH3 CH3 Lcyc基因高度甲基化 与Lcyc基因的调控表达直接相关 (两种花的Lcyc基因序列完全相同) 柳穿鱼花的形态结构不同 未甲基化 甲基化 调控 表达 开花时表达 开花时不表达 三、表观遗传 1、定义 3、实例 2、特点 基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异 一个蜂群中,蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的,但它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同 吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高 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 ①基因的碱基序列不变(遗传物质不变) ②可遗传性 ③普遍性 ④可逆性(可以去甲基化) 三、表观遗传 常见的调控机制: 1、DNA甲基化 2、组蛋白甲基化、乙酰化 3、非编码RNA干扰 主要抑制转录 主要抑制翻译 四、基因与性状的关系 环境 基因 性状 表观遗传调节 影响 控制 改变 一因一效 多因一效 一因多效 调控机制 DNA甲基化 组蛋白乙酰化、甲基化 非编码RNA干扰 $$