《基因表达与性状的关系》设计

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1、基因表达与性状的关系教学设计教材分析本节课内容选自人教版高中生物必修 2 第四章的第二节。教材内容包括基因表达 产物与性状的关系、基因的选择性表达与细胞分化以及表观遗传等内容。是对基 因的本质、基因的表达等内容的整合、延伸和补充，是生物学的核心规律。基因、 蛋白质与性状的关系部分是对这三者关系的总结。本节内容旨在帮助学生整合已 有的认知，以达到更深层次的整体认识。同时，这也为学生更好的理解“生物的 变异”“人类遗传病”等打下基础。学情分析学生已经完成了基因的本质等内容的学习，对遗传有一定的认识，形成了一定的 生命观念；能够运用生物学知识分析简单情境中的问题，具备了一定的科学思维。 多数学生知识

2、还是比较零散，迫切需要理清概念之间的内在逻辑联系，建构形成 概念体系。学生对新情境中信息处理的能力不强，亟待提升。因此，本堂课教师 需要引导学生多思考概念间的内在逻辑关系，建构概念图。同时，为学生创设一 定的问题情境，进一步提升学生的科学思维。核心素养1. 生命观念：通过对 DNA 甲基化等表观遗传现象的分析，认识到生物的性状是基 因、环境和表观遗传修饰共同作用的结果；认知遗传信息传递的规律。2. 科学思维：通过实例分析，认识到生物的性状与基因之间并非都是简单的线性 关系；掌握中心法则模式图及变式，培养建模学习的能力。3. 科学探究：通过小组讨论，结合所学知识，举例说明基因、蛋白质和性状的关

3、系。4. 社会责任：通过分析吸烟会使人体细胞和精子细胞中 DNA 甲基化水平升高，认 识到吸烟有害健康。教学目标1. 知识与技能（1）举例说明基因控制生物体性状的两种方式。（2）描述基因选择性表达与细胞分化的关系。（3）阐述表观遗传现象。2. 过程与方法（1）从遗传现象的实例入手，分析本质原因。（2）点拨思维，建立新旧知识的联系。3. 情感态度与价值观（1）树立生命的本质观，“中心法则”是生命体系中最核心、最简约、最本质 的规律。（2）树立辩证唯物主义的系统观念，生物是一个错综复杂的系统。教学重点1. 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的关系3. 表观遗传教学难点1. 基

4、因表达产物与性状的关系2. 表观遗传的理解教学过程一、问题探讨引入新课同一株水毛茛，空气中和浸在水中的叶有两种不同的形态二、基因表达产物和性状的关系下面我们再通过几个具体的例子来看看基因、蛋白质与生物性状特征之间的关 系：例如我们前面刚学的豌豆有圆粒与皱粒这一对相对性状，100多年前，孟德 尔用遗传因子的假设作出精彩的解释，如何从基因的角度来解释这一对相对性状 呢？圆粒豌豆的DNA中有一个控制编码淀粉分支酶的基因，淀粉分支酶可以控制淀 粉的合成，淀粉的吸水性比较强，豌豆会因为淀粉吸水而膨胀，表现出圆粒的特 征。而皱粒豌豆的DNA比圆粒豌豆的DNA多了一段外来的DNA序列，打乱了 编码淀粉分支酶

5、的基因。最终淀粉分支酶不能形成，导致细胞内淀粉含量也大大 降低，所以豌豆就表现出皱缩。淀粉含屋升高实的婉豆的圆粒与皱程晦中捕入一段师来皿砖列 打乱了塢出淀粉分支醉的基因I淀樹分支晦不能正常合匪1r淀翔分支萌正常合屣淀粉含長低失水而噩鑰显示白化病患者的图片，白化病是一种较常见的皮肤及其附属器官黑色素缺乏所 引起的疾病。这类病人通常是全身皮肤、毛发、眼睛缺乏黑色素，因此表现为眼 睛视网膜无色素，虹膜和瞳孔呈现淡粉色，怕光，看东西时总是眯着眼睛。皮肤、 眉毛、头发及其他体毛都呈白色或白里带黄。人体表现出不同的肤色是由于人体 皮肤中含有的黑色素多少不一的缘故。黑种人皮肤的黑色素最多，而黄种人皮肤 中的

6、黑色素较少，而白种人皮肤中的黑色素最少，因此皮肤的颜色表现出很大的 差异。而患白化病的患者则是由于机体中缺少一种酶一一酪氨酸酶，患者体内的 黑色素细胞不能将酪氨酸最终变成黑色素。那为什么会缺少酪氨酸酶呢？原来是实朋丄白化疝患者II白化病患者中控制酪氨酸酶形成的基因异常导致的。酪氨議平能转变为黑色秦錶乏黑色乗而盂现为白化病结论：基因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. 囊性纤维病是北美白种人中常见的一种遗传病，主要表现为患者汗液中氯离子的 浓度升高，支气管被异常的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。研究表明，其 病因是一个跨膜蛋白（CFTR蛋白）的基因缺失了 3个碱基引起的：镰刀

7、型细胞贫血症也是一种遗传病。正常人的红细胞成中央微凹的圆饼状，而镰 刀型细胞贫血症患者的红细胞是弯曲的镰刀状（呈现图片）。这样的红细胞容易 破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。原来发现患者血红蛋白分子的多 肽链上与正常的血红蛋白分子只有一个氨基酸不同。这是由于编码血红蛋白的基 因中一个碱基发生变化而引起的。结论：基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状三、基因的选择性表达与细胞分化结合问题探讨1这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？3种细胞中合成的蛋白质都是该细胞中的特异性蛋白质。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

8、事实说明了什么？在特定的细胞中，基因的表达选择性，进而产生特异性的表达产物。细胞分化的本质就是基因的选择性表达四、表观遗传结合资料，探讨。1. 上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？基因的表达受到抑制2资料1中，Fl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？F1的碱基序列并没有变化，但DNA的甲基化修饰可以遗传给后代3. 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？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，叫作表观遗传。表观遗传现象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种。例 如

9、，基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异旧识与表观遗传有关；一个蜂 群种，蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的，但是它们在形态、结构、生理和行 为等方面截然不同，表观遗传也在其中发挥了重要作用。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。细胞分化的实质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。基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在复杂的 相互作用，这种相互作用形成了一个错踪复杂的网络，精细 地调控着生物体的性状。板书设计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

10、与细胞分化三、表观遗传练习1下列叙述正确的是( D )A. 基因只能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状B.基因型相同的个体，其表型一定相同C. 在一个细胞中所含的基因都一定表达D. 基因的选择性表达与基因表达的调控有关2. 同一生物体内的不同组织细胞之间，不同的是( D )A. 染色体上的基因B.细胞质中的tRNAC.遗传密码的种类D.细胞质中的mRNA3. 人的胰岛细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，据此推测胰岛细胞中 (D)A. 只有胰岛素基因B. 比人受精卵基因要少C. 有胰岛素基因和其他基因，但没有血红蛋白基因D. 既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其他基因4. 下列关于基因与性状之间关系的叙述，错误的是( D )A. 水毛茛叶子形态的差异是基因与环境共同作用的结果B. 人的身高受多对基因决定，并受后天营养和体育锻炼的影响C. 水稻的Ghd7基因对开花、产量等多个性状均有影响D. 生物体的每一种性状都有一个特定的基因控制