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

该高中生物学教学设计聚焦“基因表达与性状的关系”核心知识点，涵盖基因控制性状的两种方式、细胞分化的实质、表观遗传及基因与性状的复杂性。通过回顾中心法则等旧知，结合水毛茛同一植株不同叶形实例，搭建新旧知识支架，引导学生思考基因与性状的非一一对应关系。 该资料以豌豆皱粒、白化病、柳穿鱼花等生物学事实为载体，通过问题驱动、图解分析培养科学思维，小组讨论落实探究实践，表观遗传部分联系戒烟宣传渗透态度责任，帮助学生构建生命观念，提升知识迁移能力，为教师提供清晰教学路径。

课题名称 4.2 基因表达与性状的关系 课堂类型：R新课□复习课□习题课□实验课□试卷讲评课□其他： 学习者 分析 前概念认知特点：初步学会了运用杂交实验验证分离定律的遗传规律的分析方法；明确了基因与染色体的位置关系；明确了基因的本质与功能，建立了“基因指导蛋白质的合成，生物的性状主要通过蛋白质表现，细胞分化是基因选择性表达的结果”等观念。 可能存在的问题：对基因的选择性表达是如何受到调控，并且这种调控会直接影响性状等内容缺乏系统的认知。最近发展区：学生具备一定的理性思维能力和科学探究方法，但对于陌生情景下知识迁移、应用概念的能力有待提高，这正是老师需要引导的地方。 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。 2.说明细胞分化是基因选择性表达的结果。 3.概述生物体的表观遗传现象。 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。 落实教学重点的方法： 运用大量的生物学事实和生命现象进行论证分析。引导学生尝试分析论证。 教学难点 表观遗传现象。 突破教学难点的方法： 运用大量的生物学事实和生命现象进行论证分析。引导学生尝试分析论证。 教学资源选择 导学案、ppt 技术手段的使用： 多媒体 课时： 2课时 核心问题 ●基因如何控制生物的性状？ ●细胞分化与基因表达有什么关系？ ●表观遗传信息是如何调控基因表达的？ ●怎样理解基因与性状关系的复杂性？ 教学过程设计 问题情境 教学活动设计 （学习活动设计） 设计意图 回顾旧知，导入新课 基因的表达过程所体现的遗传信息的传递可以用中心法则进行总结，DNA复制、转录、翻译是常考点也是必考点。教师结合该思维导图进行提问回顾旧知。由此可知生物体的性状是由基因通过控制蛋白质的合成进而控制的，那么基因是如何控制生物体的性状的呢？是否存在一一对应的关系？ 资料：同一株水毛茛，裸露在空气中的叶和浸在水中的叶，表现出了两种不同的形态。 Q1：这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？——一样的，因为它们都由受精卵分裂分化而成。 Q2：这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？——环境因素等 由此可知基因和性状并不是简单的一一对应的关系，具体是怎么回事我们通过几个实例进一步探究。 通过回顾旧知过渡到新课内容，再结合已有的认知引导学生思考是否基因相同性状就一定相同，通过问题探讨给出的水毛茛的资料引导学生认识事实：基因表达与性状之间的关系是比较复杂的。 问题情境 教学活动设计 （学习活动设计） 设计意图 基因表达产物与性状的关系 【资料一】圆粒豌豆和皱粒豌豆 通过研究发现，豌豆之所以有圆粒和皱粒之分是有原因的，圆粒豌豆中控制淀粉分支酶合成的基因能够正常表达出淀粉分支酶，淀粉分支酶可以催化蔗糖合成淀粉，淀粉在细胞中具有保留水分（淀粉吸水能力强）的作用，当豌豆成熟时，淀粉含量高的豌豆能够有效保留水分，十分饱满；而皱粒豌豆中的淀粉分支酶基因由于插入一段外来DNA序列，淀粉分支酶合成出现异常，导致蔗糖合成淀粉的含量下降，因此在豌豆成熟时候，由于淀粉含量低，细胞失水表现出皱缩。 【资料二】人的白化症状 人体中的酪氨酸酶基因可以表达出酪氨酸酶，酪氨酸酶可以催化酪氨酸转化合成黑色素，因此表现为正常肤色。但是酪氨酸酶基因异常时候不能合成酪氨酸酶，就不能将酪氨酸转化成黑色素，从而表现出白化症。 总结： 通过这两则资料有没有发现什么共同点？ 这两则资料都体现了基因通过控制酶来控制细胞代谢过程从而控制生物体的性状。这种方式可以看成是间接控制。 除了间接控制这种方式以外，基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，如下面这个例子： 由此可知，基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状【直接控制】 【习题练习】 通过流程图形式引导学生分析两个实例中性状不同的机制，并引导学生比较总结得出基因控制酶的合成控制代谢过程进而控制生物体的性状。 结合囊性纤维化患者的病因引导学生理解基因还可控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 习题练习及时评价 问题情境 教学活动设计 （学习活动设计） 设计意图 基因的选择性表达与细胞分化 生物体多种形状的形成，都是以细胞分化为基础的。同一生物体中不同类型的细胞，基因都是相同的，而形态、结构和功能却各不相同，这是为什么呢？ 其实这就是我们在必修一的时候学习的细胞分化的相关内容。根据细胞中的基因的表达情况，可以将表达的基因大致分为两类： 1、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。如呼吸酶基因、核糖体蛋白基因等。 2、奢侈基因：只在某类细胞中特异性表达的基因，这类基因表达会使细胞在形态、结构和功能上产生稳定的差异。如胰岛素基因、血红蛋白基因等。 比如以下几种细胞中都存在ABCDE基因，但是并不是所有基因都表达，属于管家基因的是？奢侈基因的是？由此可知基因的选择性表达产生了不同种类的蛋白质，从而使得细胞在形态结构生理功能上出现了差异，也就是我们所说的细胞分化，因此细胞分化的实质是基因的选择性表达。 通过小组讨论分析思考讨论部分的问题，引导学生理解基因的选择性表达的含义。 判断管家基因和奢侈基因进一步掌握细胞分化的实质。 问题情境 教学活动设计 （学习活动设计） 设计意图 表观遗传 基因什么时候表达？在哪种细胞中表达以及表达水平的高低都是受到调控的，这种调控会直接影响性状。 【资料一：柳穿鱼花的遗传】 通过杂交结果可知植株A为显性，植株B为隐性，所以在自交之后会重现少部分植株B。而且说明DNA的甲基化修饰导致的表型变化是可以遗传的。 【资料二：小鼠毛色】 1.上述两则资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？ ——发生在基因或基因前端的甲基化修饰均导致相关基因的表达受到抑制，从而影响性状。 3.上述两则资料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？ 共同点：资料1和资料2展示的遗传现象都表现为基因的碱基序列保持不变，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代,使后代出现同样的表型。 启示：基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，基因的表达受到很多因素的影响，体现了基因与性状之间关系的复杂性。 2.分析资料1，F1的花为什么与植株A的相似？在F2中，为什么有些植株的花与植株B相似？可以用遗传图解进行解释： F1植株同时含有来自植株A和植株B的Lcyc基因。植株A的Lcyc基因能够表达，表现为显性；植株B的Lcyc基因由于部分碱基甲基化，基因表达受到抑制，表现为隐性。因此，同时含有这两个基因的F1中，F1的花与植株A的相似。F1自交后，F2中有少部分植株含有两个来自植株B的Lcyc基因，由于该基因的部分碱基被甲基化，基因表达受到抑制，因此，这部分植株的花与植株B相似。 【小结】 与社会的联系： 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。请查阅相关资料，结合表观遗传、烟草烟雾中含有的化学物质及其危害等知识，向亲友和周围人群深入宣传戒烟的道理。人的体细胞内的DNA甲基化水平升高，影响染色体组蛋白；怀孕期间女性吸烟：早产、学习和行为障碍、哮喘等疾病风险增加。 表观遗传本身比较抽象且有一定难度，通过将文字转化为图解的形式加深学生的理解，结合思考讨论问题驱动学生思考表观遗传的内涵。 总结表观遗传的必备知识点。 问题情境 教学活动设计 （学习活动设计） 设计意图 基因与性状的关系 基因与性状是一一对应的关系吗？ 有些生物性状是由一个基因控制的；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；生物体的性状由基因决定，也受环境影响； 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。这种相互作用形成一个错综复杂的网络，精细的调控着生物体的性状。 总结前面所学的孟德尔遗传规律以及今天所学的表观遗传的关系。 学科网（北京）股份有限公司 $