4.2 基因表达与性状的关系 教学设计2026-2027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，通过郭三堆教授培育抗虫棉事迹视频导入，衔接基因指导蛋白质合成前序知识，为基因突变及变异学习铺垫，以概念图、流程图为支架梳理知识脉络。 此资料特色在于融合核心素养，以抗虫棉资料分析、DNA甲基化模型演示突破表观遗传难点，通过小组合作构建基因控制性状机制概念图，培养科学思维与探究实践能力，分层作业与多元评价助力学生理解应用，为教师提供生动高效的教学方案。

第四章 基因的表达 第2节 基因表达与性状的关系 一、教材分析： 本节内容位于必修 2 《遗传与进化》第 4 章第 2 节的教学内容，从概念体系来看，属于大概念 3 遗传信息控制生物性状，并代代相传。重要概念 3.1 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 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。在已经学习了第2章 “基因在哪里”第3章“基因是什么”的基础上，进一步学习“基因是如何起作用的”为接下来学习“基因突变及其他变异”作铺垫，从内容体系来看本节内容起着承上启下的重要作用。 二、学习者分析： 在学习本节课之前，学生已经学习了基因指导蛋白质的合成和性状的概念，具有一定的认知能力和分析问题的能力，为进一步学习本节课的内容打下了坚实的基础。培养学生从实际情景中捕捉信息、发现问题并提出问题的能力，培养学生用科学知识解释生活现象的能力，激发学生的学习热情和兴趣，形成良好的科学态度与责任。 三、学习目标： 1、生命观念：能够掌握并应用基因控制性状的两种方式，从而对生活中不同性状表现的原因做出解释。 2、科学思维：通过教师引导学习基因控制性状的方式，培养自主学习能力以及科学思维能力。 3、科学探究：通过结合“基因指导蛋白质的合成”探究基因表达产物与性状的关系。 4、社会责任：学完本节课之后，能够在日常生活中为人们对导致生物性状不同的原因做出解释。 四、学习重点： 1、基因通过控制蛋白质结构来直接控制生物性状。 2、基因通过控制酶的合成来控制细胞代谢过程从而间接控制生物性状。 五、学习难点： 1、基因表达产物与性状关系的两种形成机制 2、表观遗传 六、学习方法： 启发教学法、小组合作法、讲授演示法、问答法、概念图法 七、教学用具： PPT课件、粉笔、黑板、翻页笔、自制模型等。 八、学习过程： 教师活动 学生活动 设计思想 新 课 引 入 一、回顾本单元的大情景 二、介绍郭三堆教授 郭三堆教授培育出抗虫棉的第一人，被成为抗虫棉之父。我们知道，我们国家是世界最大的棉花生产国。在1992年爆发过一场棉铃虫灾害，这场灾害使得全国直接损失接近百亿元。而国外的一些公司妄想利用自己的抗虫棉来抢占国内棉花市场。在这样的背景下郭三堆教授带领团队力排众难培育出了中国种，中国棉，使中国成为世界上第二个具有自主产权的抗虫棉国家。郭教授将来自苏云金杆菌的Bt抗虫基因转入普通棉花染色体DNA上，培育出的棉花植株会产生Bt抗虫蛋白，并产生了抗虫性状。我们知道将BT抗虫基因导入棉花后，在棉花细胞内，BT抗虫基因通过遗传信息的转录和翻译会产生BT抗虫蛋白。那么BT抗虫蛋白与抗虫性状有什么样的关系呢？ 了解郭三堆教授的事迹 通过视频，激发学生的民族自豪感，引入基因表达与性状的关系。 新 课 学 习 一、基因表达产物与性状的关系 学习任务1：自主阅读课本P71明确形成机理 学习任务二：思考下面问题， 小组讨论完成流程图 请大家思考： 1、人的白化病症状和囊性纤维病的根本原因和直接原因是什么？ 2、根据资料，试着用流程图表示白化病症状和囊性纤维病的形成机理（注意：体现出根本原因和直接原因以及与性状的关系） 学生通过总结在黑板上写出下面概念图 基因表达产物与性状的关系的概念模型 根据下列资料分析回答：Bt抗虫基因是如何控制性状的？ 研究发现当Bt抗虫蛋白结构改变后，分解产生的多肽与棉铃虫肠上皮细胞的特应性受体结合的概率降低，导致抗虫效果减弱。 过渡：基因可通过控制酶合成或蛋白质结构来控制生物体性状，那为什么来自同一个受精卵的细胞发育过程中形态、功能等方面有差异呢？ 二、基因的选择性表达与细胞分化 学习任务三：根据课本P72思考讨论，小组合作完成下列问题 (1) 这三种细胞的基因组成是否相同？这3种细胞在mRNA水平上是否有差别？中合成的蛋白质种类有什么差别？ (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？ 细胞中表达的基因分类： 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。 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。 细胞分化的实质是：基因的选择性表达 过渡：基因的选择性表达与基因表达的调控有关，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。 3、 表观遗传 任务四：分析下列资料，小组讨论完成下面问题 资料1：转基因抗虫棉花在不同生长发育阶段抗虫性表现不同。研究不同发育期Bt蛋白的表达量发现:营养生长期>生殖生长期。总体来说，随着抗虫棉的生长，Bt毒蛋白表达及抗虫棉的抗虫性均呈下降趋势。 资料2：科研人员对Bt基因在抗虫棉不同生长发育阶段甲基化状态（基因中有多个碱基连接甲基基团）进行研究,发现从7月份开始,Bt基因启动子内部CCGG 出现了甲基化程度提高的现象。 资料3：发现花铃期田间渍涝或土壤缺水干旱，可显著降低果实中Bt蛋白的含量，原因与Bt基因启动子的甲基化有关，这种变化可以遗传给后代，使后代抗虫棉抗虫能力减弱。 阅读以上资料，小组共同解决： 1：在同一植株中根茎叶细胞内的抗虫蛋白基因是否相同？花铃期田间渍涝或土壤缺水干旱时，棉花的基因是否会发生改变？ 2：为什么根、茎、叶上抗虫蛋白的表达会有差异？甲基化是影响了基因表达中的哪个过程？甲基化可遗传吗？ 3：如何在虫害高峰期实现抗虫蛋白高表达？ 甲基化：在DNA甲基转移酶作用下，DNA分子特定碱基序列中的胞嘧啶，被选择性地添加了甲基，形成5-甲基胞嘧啶 研究发现：DNA甲基化将不同程度地抑制基因转录的过程。 在几乎所有被分析的生物中，启动子区域的甲基化与基因表达呈负相关。 提出表观遗传的概念、时期、调控机制 表观遗传：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。 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 调控机制：DNA甲基化；构成染色体的组蛋白甲基化、乙酰化 利用模型解释组蛋白的乙酰化 与生活的联系：吸烟与DNA甲基化 基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系 提出例子解释基因与性状的关系 总结圆粒豌豆和皱粒豌豆的形成原因 模拟课本上的流程图，得出白化病症状和囊性纤维病的形成机理。 小组讨论总结基因表达与性状的关系 学生小组合作回答下列问题。 学生小组合作回答下列问题。 学生小组合作回答下列问题。 阅读材料，了解环境会影响甲基化水平，从而影响生物体性状 让学生从现象中初步了解基因指导酶的合成 让学生深刻领会基因指导蛋白质合成 锻炼学生提炼归纳的能力 利用所学知识解决大单元问题 解决课本出提出的问题对基因的选择性表达有更深入的理解 通过三个问题完成表观遗传的学习内容，在真实情境中学习。 学生能够体会健康生活方式对自己和后代的重要性 小 结 总结本节课所学内容 归纳总结本节课所学内容，使知识点更明确。 板书设计： 一、基因表达产物与性状的关系 2、 基因的选择性表达与细胞分化 1、 管家基因 奢侈基因 2、 细胞分化的实质：基因的选择性表达 3、 表观遗传 1、 概念 2、 时期 3、 调控机制：DNA甲基化；构成染色体的组蛋白甲基化、乙酰化 评价任务设计： 1. 通过判断抗虫基因控制性状的方式，评价学生对于基因表达产物与性状关系的理解。 2.通过学生对材料分析的反馈，评估学生对于表观遗传、甲基化的理解。 4.通过观察学生的小组讨论过程，评估学生对于基因表达与性状的关系在生活中的应用能力。 作业设计： 1. 总结表观遗传的特点并发现生活中的表观遗传现象。 2. 从身边生活实例入手，体会基因控制性状的两种途径。 3.课下完成分层作业，基础练为必做部分，能力练为选做部分。 教学创新： 1. 介绍郭三堆教授，吸引学生眼球，激发学生的学习兴趣。 2. 通过抗虫棉相关资料分析，让学生体验性状由基因与环境共同作用的现象。 3. 展示DNA甲基化的模型与组蛋白乙酰化的模型帮助学生理解表观遗传的调控机制。 教学反思： 1． 本节课采取“情景——问题——探究——结论”的教学方法，学生在趣味实验的激发中，问题的引领下，“我要学、我想学”的情绪洋溢在整个课堂。 2． 通过自主体验、自我评价改变学生以往的学习方式，体现新课程提倡自主学习的新理念。 3． 在自主学习表观遗传是难点，采用“资料分析和问题串以及模型展示”的形式。实践表明，符合学生的认知习惯。 4．教师要做适当的评价与激励，将有效的教学资源加以利用，完成引导学生对基因表达与性状关系的“感受——感知——感悟”的过程。 1 学科网（北京）股份有限公司 $