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围绕基因表达与性状的关系，涵盖基因控制性状的间接（酶）和直接（蛋白质结构）途径、细胞分化本质及表观遗传等核心知识点。通过水毛茛叶形情境提问与复习旧知导入，衔接转录翻译与基因调控，搭建从具体实例到抽象概念的学习支架。 该资料以实例分析法和资料讨论法为特色，如用豌豆圆皱粒、柳穿鱼Lcyc基因甲基化等案例，培养科学思维与生命观念。“思考·讨论”环节引导探究实践，帮助学生突破表观遗传难点，为教师提供清晰教学路径，提升课堂效率与学生理解深度。

教学课题 第4章第2节 基因表达与性状的关系 课时安排 1 课时 主备人 参备人 教学班级 教学课型 新授课 备课 分备时间 集备时间 课标要求 1.举例说明基因控制性状的两种途径； 2.阐明细胞分化的本质是基因选择性表达； 3.概述表观遗传的概念及特点； 4.说明基因、环境与性状的复杂关系。 教材分析 本节是基因表达的收尾内容，承接转录翻译，落脚基因与性状，是理解生命调控、变异、育种的关键。 学情分析 学生已掌握基因表达过程，但对 “基因如何控制性状”“分化本质”“表观遗传” 等抽象内容理解难度大，需实例支撑。 教学目标 1.举例说明基因通过控制酶的合成或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 教学难点 表观遗传现象 教学方法 实例分析法、资料讨论法、归纳法、讲授法 教学准备 PPT 课件、课堂检测习题 教学思路 情境导入→基因控制性状的两条途径→基因选择性表达与细胞分化 教 学 过 程 教学环节 教学内容及教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 提问；我们已经知道基因控制生物体的性状，基因又指导蛋白质的合成，那么基因、蛋白质与性状之间是什么关系呢？ 【思考.讨论】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。 讨论 1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？ 提示：一样 2.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？ 提示：叶片所处的环境因素 由此可知：基因和性状不一定是一一对应的关系，这又是怎么回事呢？ 思考回答 激发兴趣 新知探究：基因表达产物与性状的关系 【知识讲解】基因表达产物与性状的关系 过渡：让我们先来看看生活中的一些实例 实例一：豌豆的圆粒与皱粒 总结：基因可以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。（间接控制） 实例二：人的白化症状 总结：基因可以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。（间接控制） 实例三：囊性纤维化 总结：基因通过控制蛋白质的结构控制生物体的性状。（直接控制） 分析实例、归纳结论 突破教学重点 新知探究：基因的选择性表达与细胞分化 提问：生物体多种性状的形成，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？ 【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，结果如下表所示。 讨论 1.这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？ 提示：3种基因转录的mRNA分别出现在3种细胞中，表明每种细胞只合成3种蛋白质中的一种，因此这3种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同。 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，但只检测到了其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？ 提示：细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。 【知识讲解】 细胞中表达的基因：①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需的。如：核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因。 ②只在某类细胞中特异性表达的基因，如：卵清蛋白基因、胰岛素基因。 细胞分化的本质：基因的选择性表达 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，都与基因表达的调控有关。 阅读资料、讨论相关问题，并进行归纳 理解细胞分化的本质 巩固新课 小结回顾 梳理：基因控制生物体性状的两种途径和细胞分化的本质 课堂检测 PPT 原题，当堂订正。 作业设计 基础性作业 完成教材课后练习与应用 拓展性作业 用思维导图整理基因控制性状的两种途径 板书设计 第2节 基因表达与性状的关系 一、基因表达产物与性状的关系 间接：基因→酶→代谢→性状 直接：基因→蛋白质结构→性状 二、基因的选择性表达与细胞分化 细胞分化的实质：基因的选择性表达 教学反思 本节课以实例驱动教学，学生能较好理解基因控制性状的两条途径，课堂参与度较高。但在对比间接与直接控制时，部分学生易混淆判断依据，对 “酶” 和 “结构蛋白” 区分不清。细胞分化的资料分析环节，学生能得出基因选择性表达，但对管家基因与奢侈基因理解较浅。课堂时间分配合理，当堂检测效果良好。后续应增加实例判断题，强化辨析，并简化专业术语，让学生更易掌握。 教学课题 第4章第2节 基因表达与性状的关系 课时安排 1 课时 主备人 参备人 教学班级 教学课型 新授课 备课 分备时间 集备时间 课标要求 1.举例说明基因控制性状的两种途径； 2.阐明细胞分化的本质是基因选择性表达； 3.概述表观遗传的概念及特点； 4.说明基因、环境与性状的复杂关系。 教材分析 本节是基因表达的收尾内容，承接转录翻译，落脚基因与性状，是理解生命调控、变异、育种的关键。 学情分析 学生已掌握基因表达过程，但对 “基因如何控制性状”“分化本质”“表观遗传” 等抽象内容理解难度大，需实例支撑。 教学目标 1.举例说明基因通过控制酶的合成或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 教学难点 表观遗传现象 教学方法 实例分析法、资料讨论法、归纳法、讲授法 教学准备 PPT 课件、课堂检测习题 教学思路 表观遗传→基因、环境、性状关系→课堂检测→作业。 教 学 过 程 教学环节 教学内容及教师活动 学生活动 设计意图 复习导入 回顾基因对生物的性状的控制（间接控制和直接控制）、细胞分化的本质：基因的选择性表达 提问：基因是如何实现选择性表达的？ 回顾知识点 衔接知识 新知探究：表观遗传 【思考.讨论】柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传 资料1：柳穿鱼花的形态结构 A、B两种植株，体内Lcyc基因的序列相同 植株A：Lcyc基因在开花时表达 植株B：Lcyc基因不表达 讨论 1.上述资料中，柳穿鱼性状改变的原因是什么？ 提示：植株B的Lcyc基因被高度甲基化 （有多个碱基连接甲基基团） 结合图4-7，讲解DNA甲基化。 讨论 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的相似？ 提示：可看成显性基因，而植株B的Lcyc基因不表达，可看成隐性基因。两植株杂交，F1表现显性性状，F2出现类似性状分离的现象。类似于AA×aa → Aa → A 、aa 资料2：小鼠毛色的遗传 小鼠的毛色受一对等位基因控制： Avy为显性基因，表现为黄色体毛； a为隐性基因，表现为黑色体毛。 纯种黄色×纯种黑色→F1基因型为Avya，却表现出不同的毛色：介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。 讨论：小鼠性状改变的原因是什么？ 提示：在Avy基因的前端（或称“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。 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？ 共同点：柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的碱基序列没有变化，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：生物体的基因相同，其性状表现也不一定相同，即生物体的性状不完全是由基因决定的。 【知识讲解】表观遗传 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.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。 举例：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，但它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同。 3.常见的调控机制： ①DNA甲基化修饰(主要抑制转录) ②组蛋白甲基化、乙酰化等修饰（影响基因表达） 【与社会的联系】 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。 分析资料、理解表观遗传 归纳总结 突破教学难点 构建完整知识体系 新知探究：基因与性状的关系 提问：基因与性状的关系是怎样的？ 【知识讲解】 ①基因通过其表达产物——蛋白质来控制性状，细胞内的基因表达与否以及表达水平的高低都是受到调控的。 细胞分化是基因选择性表达的结果，表观遗传能够使生物体在基因的碱基序列不变的情况下发生可遗传的性状改变。 ②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 生物体的性状由基因决定，也受环境影响 ③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。 归纳总结 构建完整体系 思维训练 【提出假说】 遗传学家曾做过这样的实验：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。 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的？酶与温度的关系是怎样的？ 提出相应的假说：（1）翅的发育是经过酶催化的反应。 （2）酶是在基因的指导下合成的。 （3）酶的活性受温度、pH等条件影响。 讨论、表达 提升科学思维 巩固新课 小结回顾 梳理：表观遗传、基因与性状的关系 课堂检测 PPT 原题，当堂订正。 作业设计 基础性作业 完成教材课后练习与应用 拓展性作业 结合表观遗传，写一段戒烟宣传语 板书设计 第2节 基因表达与性状的关系 一、基因表达产物与性状的关系 二、基因的选择性表达与细胞分化 三、表观遗传：碱基序列不变，基因表达和表型发生可遗传变化 四、基因与性状性状的关系 教学反思 本节课聚焦表观遗传与性状调控网络，内容抽象。通过柳穿鱼、小鼠毛色等实例，学生基本理解表观遗传概念，但对甲基化机制理解仍模糊。基因、环境、性状的复杂关系讲解较充分，学生能纠正 “基因决定一切” 的误区。课堂节奏前紧后松，思维训练环节讨论充分。整体目标达成，但表观遗传的深度讲解不足。今后应多用图解，降低抽象度，增加生活关联案例，提升理解与应用能力。 学科网（北京）股份有限公司 $