4.2基因表达与性状的关系复习课教学设计-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学复习课教学设计以Agouti小鼠毛色为情境主线，采用“情境驱动-问题链探究-模型建构”模式，系统梳理基因表达与性状的关系。通过资料分析基因通过酶（如酪氨酸激酶）和蛋白质结构控制性状，结合表观遗传（DNA甲基化）、基因选择性表达及基因与环境的相互作用，构建“基因-蛋白质-性状-环境”知识网络，体现结构与功能观等生命观念。 其亮点在于以真实案例贯穿复习全程，设计阶梯式问题链（如分析B/D基因与真黑色素合成关系、Avy基因表达差异）引导科学思维，通过绘制关系图、合作构建知识框架等探究实践活动，培养建模与分析能力。结合吸烟危害、叶酸对甲基化影响等实例渗透态度责任，配套试题展示助力教师把握学情，有效提升复习针对性与学生核心素养。

《基因表达与性状的关系》复习课教学设计 一、新课程标准的内容要求： 概念3 遗传信息控制生物性状并代代相传 3.1.4 概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，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。 3.1.5 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。 二、学习目标： 1.举例说明基因控制性状的方式，并通过建构基因-性状-环境之间复杂关系，形成建模意识。 2.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，提升科学探究能力。 三、教学实施的程序 学习任务 教师活动 学生活动 设计意图 情境导入 在生命科学的发展中，模式动物有着巨大的贡献，说起萌萌哒的模式动物，你的第一反应会想到什么动物？是传说中的实验小白鼠吗？（小白鼠图片）但是我们今天的主角却是自带土豪金色的Agouti小鼠。（Agouti小鼠图片） 回忆接触过的模式动物，发现小鼠毛色的不同。 创设情境，带领学生进入本节学习。 了解小鼠毛色形成的原因。 小鼠的毛色有多种类型，除了Agouti色，白色还有黑色和棕黄色等。（4种颜色的小鼠）小鼠的毛色是如何形成的？（毛囊结构图）小鼠毛囊中的黑色素细胞控制色素的合成，这些色素颗粒就如同油漆一样给毛发着以不同颜色。因此毛发的颜色取决于黑色素细胞合成何种色素颗粒及以何种方式完成对毛发的着色过程。 阅读图文，认识小鼠毛发颜色形成的原理。 培养学生获取信息、分析与综合的能力。 过渡、引出与毛色形成有关的基因 生物的性状从根本上讲是由基因决定的？今天我们先来认识一下与小鼠毛色有关的两种基因：B基因和D基因。我们通过资料来学习两种基因与小鼠毛色的关系。 基因表达产物与生物性状的控制关系 【资料一】酪氨酸是合成色素的前体物质，酪氨酸在酪氨酸激酶的作用下可以合成多巴醌，已知B基因控制酪氨酸激酶的合成，等位基因b无法合成控制酪氨酸激酶，表现为白化小鼠，另外还有D基因可以表达黑色素合成酶，能够将多巴醌合成真黑色素，而d基因无法表达黑色素合成酶，多巴醌会转化成棕黄色素。B基因和D基因分别位于两对常染色体上。 【思考1】请同学们根据上述资料信息，写出B基因和D基因与真黑色素合成的关系？ 【思考2】你还能列举出哪些相关的例子？ 【思考3】结合基因的表达过程，基因是如何控制酶的合成？ 【思考4】基因还能通过什么方式控制生物的性状？能否举例说明。 尝试写出B基因和D基因与真黑色素合成的关系图，能够用语言准确描述。 举例：豌豆的圆粒和皱粒（淀粉分支酶） 以B基因为例，补充完善基因的表达过程。 基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 举例：囊性纤维化的CFTR蛋白、镰状细胞贫血的血红蛋白 提取资料信息，梳理逻辑关系，建构概念模型 结合基因表达的过程，分析基因表达产物与生物性状的关系。 基因选择性表达与细胞分化 【思考5】毛囊细胞中合成色素颗粒是不是说明只有毛囊细胞才有控制色素合成的相关基因呢？ 展示小鼠不同细胞中基因和基因转录情况。 提出问题：基因的选择性表达会对细胞造成什么样的影响？ 分析表格发现：有的基因在所有细胞都表达，指导合成的蛋白质是细胞基本生命活动必需的；有的基因只在某类细胞中特异性表达。 概述细胞分化的实质就是基因的选择性表达。 过渡，引出基因与基因之间的关系 基因的选择性表达与基因表达的调控有关。接下来，我们通过几个资料来学习一下基因的表达是如何被调控的？ 基因与基因之间的关系 【资料二】黑色素细胞合成的色素颗粒还有另外一条生产线，可以合成棕黑色素，其色素颗粒颜色从黄色到红色分布。 【资料三】黑色素细胞相邻的细胞表面还会表达一种调控蛋白MSH，并通过与黑色素细胞上的受体MC1R结合发挥其生物学作用。当MSH与MC1R结合后，黑色素细胞将合成真黑色素，当MSH与MC1R解离后，黑色素细胞则会切换到合成棕黑色素的生产线上，产生黄色或红色色素颗粒。 【思考6】调控蛋白MSH的作用是什么？MSH的作用过程体现了细胞膜的什么功能？ 【资料四】已知A基因表达一种拮抗蛋白ASP，该蛋白能够抑制MSH与MC1R的结合。当MSH和ASP同时存在时，MC1R能优先与ASP结合，黑色素细胞也会切换到合成棕黑色素的生产线上。而等位基因a会表达结构异常的ASP。 【思考7】根据上述信息，请分析黑毛小鼠出现的原因。 【资料五】A基因的表达存在周期调控，如图所示（A基因在毛发不同时间的表达情况表格）。小鼠的毛发被漆成一种斑驳色，也称为野生色。请在图示相应位置标出毛色。（毛发图示） 【资料六】A基因可以突变成显性黄色基因Avy，使小鼠每根毛全为黄色。 【思考8】尝试根据毛色的情况分析Avy和A基因的表达情况的差异？（棕黑色、黄色的毛色和体色图片） 分析调控蛋白MSH和拮抗蛋白ASP的作用，认同基因与基因之间存在相互影响，调控基因的选择性表达。 培养学生获取信息、分析和综合的能力 培养学生分析问题的能力，引导学生利用已有知识分析和解决问题能力 表观遗传 【资料七】A基因突变成a基因，导致黑色素细胞仅合成真黑色素，小鼠每根毛全为黑色。将纯种的黄色体色的小鼠与纯种的黑色体色的小鼠杂交，子一代小鼠的基因型都是Avya，却表现出介于黄色和黑色之间的不同的体色。（不同毛色的Avya小鼠图片） 【思考9】这种表型的差异性可能是什么因素导致的？如何排除环境因素的影响？ 【资料八】研究表明，在Avy基因的上游有一段特殊的碱基序列决定着该基因的表达水平，这段碱基序列具有多个可发生DNA甲基化修饰的位点。当这些位点没有甲基化时，Avy基因正常表达，小鼠表现为黄色；当这些位点甲基化后，Avy基因的表达就受到抑制，这段碱基序列的甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色就越深。除此之外，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因表达 。 【小结】像这样，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，叫做表观遗传。你还知道哪些表观遗传的实例？ 【思考10】表观遗传的发生受到哪些因素的影响？ 【资料九】我们都知道吸烟有害健康，吸烟不仅会伤害我们的身体器官，还会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。而且男性吸烟者的精子的活力下降，严重影响生育能力。老师也想告诫抽烟的同学：你吸的是烟，燃烧的是生命！ 【资料十】科学家在实验中发现叶酸、胆碱、维生素C等物质能够促进DNA甲基化，将生理状态相同的，几乎没有表观差异的Avya怀孕的小鼠分成2组，第一组小鼠的食物中添加这类物质，第二组正常饮食，结果发现第一组小鼠出生后皮毛表型颜色各异；另一组后代体色差异不大。这个结果能得出什么结论？ （胆碱等食物能促进DNA的甲基化） 【小结】环境会通过表观遗传对生物的性状产生影响。 分析问题，解决问题 思考并回答：DNA甲基化修饰可能对基因表达的哪个过程，产生了什么样的影响？是否会改变基因的碱基序列？ 柳穿鱼的花、蜂王和工蜂、同卵双胎的微小差异 分析实验，概括环境对DNA甲基化的影响 引导学生分析DNA甲基化的机理 分析总结表观遗传的概念 联系实际生活，指出吸烟的危害 通过实例分析概括环境对表观遗传的影响。 基因与环境的关系 环境的改变也可以直接影响生物的表型。比如水毛茛、高温培养残翅果蝇幼虫得到翅长接近正常的果蝇成虫。 通过这些资料我们还可以看出环境与基因和生物性状的关系具有哪些关系？ 分析实例，理解环境对生物性状的影响： 环境→基因→表达产物→生物性状 环境→生物性状 举例说明环境对生物性状的直接影响。 基因与性状的数量关系：不是简单的一一对应的关系。 【资料十一】Avy基因不仅对动物毛色有影响，还会影响其他代谢过程。日常生活有种有趣的生物现象，“十只橘猫九只胖，还有一只压倒炕”。这是因为Avy基因的表达产物和能量代谢、肥胖、Ⅱ型糖尿病、肿瘤等多种性状的发生相关。 分析资料，概括一种基因可能影响多种性状。 引导学生分析资料、概括归纳的能力。 总结升华 【总结】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，一个性状可以受到多个基因的影响，一个基因也可以影响多个性状。同时，生物的性状也不完全是由基因决定的。环境对性状也有着重要影响。基因与基因、基因与基因表达产物、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的网络，精细地调控着生物体的性状。 请同学们利用老师准备的关键词卡片，构建本节课的核心知识框架。 小组讨论、合作完成知识框架的梳理和构建。 培养学生的的科学思维和科学探究能力，学习建构知识模型。 展示试题 【结束】同学们，习题来源于生活、考点来源于教材，本节课的内容来源于我们平时所做的习题，我们只有深挖教材、联系生活才能理解题意、把握考点，取得好成绩。（展示题目） 联系实际考题 学生建构的知识框架模型： 表观遗传（甲基化） 发生 酶→代谢过程 转录 翻译 基因 mRNA 蛋白质 生物的性状 蛋白质结构 环境 学科网（北京）股份有限公司 $$