《基因表達(dá)與性狀的關(guān)系》設(shè)計(jì)

《基因表達(dá)與性狀的關(guān)系》教學(xué)設(shè)計(jì)教材分析

本節(jié)課內(nèi)容選自人教版高中生物必修2第四章的第二節(jié)。教材內(nèi)容包括基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化以及表觀遺傳等內(nèi)容。是對(duì)基因的本質(zhì)、基因的表達(dá)等內(nèi)容的整合、延伸和補(bǔ)充，是生物學(xué)的核心規(guī)律?；颉⒌鞍踪|(zhì)與性狀的關(guān)系部分是對(duì)這三者關(guān)系的總結(jié)。本節(jié)內(nèi)容旨在幫助學(xué)生整合已有的認(rèn)知，以達(dá)到更深層次的整體認(rèn)識(shí)。同時(shí)，這也為學(xué)生更好的理解“生物的變異”“人類遺傳病”等打下基礎(chǔ)。學(xué)情分析

學(xué)生已經(jīng)完成了基因的本質(zhì)等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，對(duì)遺傳有一定的認(rèn)識(shí)，形成了一定的生命觀念；能夠運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)分析簡(jiǎn)單情境中的問(wèn)題，具備了一定的科學(xué)思維。多數(shù)學(xué)生知識(shí)還是比較零散，迫切需要理清概念之間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系，建構(gòu)形成概念體系。學(xué)生對(duì)新情境中信息處理的能力不強(qiáng)，亟待提升。因此，本堂課教師需要引導(dǎo)學(xué)生多思考概念間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，建構(gòu)概念圖。同時(shí)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一定的問(wèn)題情境，進(jìn)一步提升學(xué)生的科學(xué)思維。

核心素養(yǎng)

1.生命觀念：通過(guò)對(duì)DNA甲基化等表觀遺傳現(xiàn)象的分析，認(rèn)識(shí)到生物的性狀是基因、環(huán)境和表觀遺傳修飾共同作用的結(jié)果；認(rèn)知遺傳信息傳遞的規(guī)律。2.科學(xué)思維：通過(guò)實(shí)例分析，認(rèn)識(shí)到生物的性狀與基因之間并非都是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系；掌握中心法則模式圖及變式，培養(yǎng)建模學(xué)習(xí)的能力。3.科學(xué)探究：通過(guò)小組討論，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，舉例說(shuō)明基因、蛋白質(zhì)和性狀的關(guān)系。4.社會(huì)責(zé)任：通過(guò)分析吸煙會(huì)使人體細(xì)胞和精子細(xì)胞中DNA甲基化水平升高，認(rèn)識(shí)到吸煙有害健康。教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)與技能（1）舉例說(shuō)明基因控制生物體性狀的兩種方式。（2）描述基因選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化的關(guān)系。（3）闡述表觀遺傳現(xiàn)象。

2.過(guò)程與方法

（1）從遺傳現(xiàn)象的實(shí)例入手，分析本質(zhì)原因。（2）點(diǎn)撥思維，建立新舊知識(shí)的聯(lián)系。

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀（1）樹立生命的本質(zhì)觀，“中心法則”是生命體系中最核心、最簡(jiǎn)約、最本質(zhì)的規(guī)律。（2）樹立辯證唯物主義的系統(tǒng)觀念，生物是一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的系統(tǒng)。

教學(xué)重點(diǎn)1.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系2.基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化的關(guān)系3.表觀遺傳

教學(xué)難點(diǎn)1.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系

2.表觀遺傳的理解

教學(xué)過(guò)程問(wèn)題探討引入新課

同一株水毛茛，空氣中和浸在水中的葉有兩種不同的形態(tài)。

二、基因表達(dá)產(chǎn)物和性狀的關(guān)系

下面我們?cè)偻ㄟ^(guò)幾個(gè)具體的例子來(lái)看看基因、蛋白質(zhì)與生物性狀特征之間的關(guān)系：例如我們前面剛學(xué)的豌豆有圓粒與皺粒這一對(duì)相對(duì)性狀，100多年前，孟德爾用遺傳因子的假設(shè)作出精彩的解釋，如何從基因的角度來(lái)解釋這一對(duì)相對(duì)性狀呢？圓粒豌豆的DNA中有一個(gè)控制編碼淀粉分支酶的基因，淀粉分支酶可以控制淀粉的合成，淀粉的吸水性比較強(qiáng)，豌豆會(huì)因?yàn)榈矸畚蛎?，表現(xiàn)出圓粒的特征。而皺粒豌豆的DNA比圓粒豌豆的DNA多了一段外來(lái)的DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因。最終淀粉分支酶不能形成，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)淀粉含量也大大降低，所以豌豆就表現(xiàn)出皺縮。顯示白化病患者的圖片，白化病是一種較常見(jiàn)的皮膚及其附屬器官黑色素缺乏所引起的疾病。這類病人通常是全身皮膚、毛發(fā)、眼睛缺乏黑色素，因此表現(xiàn)為眼睛視網(wǎng)膜無(wú)色素，虹膜和瞳孔呈現(xiàn)淡粉色，怕光，看東西時(shí)總是瞇著眼睛。皮膚、眉毛、頭發(fā)及其他體毛都呈白色或白里帶黃。人體表現(xiàn)出不同的膚色是由于人體皮膚中含有的黑色素多少不一的緣故。黑種人皮膚的黑色素最多，而黃種人皮膚中的黑色素較少，而白種人皮膚中的黑色素最少，因此皮膚的顏色表現(xiàn)出很大的差異。而患白化病的患者則是由于機(jī)體中缺少一種酶——酪氨酸酶，患者體內(nèi)的黑色素細(xì)胞不能將酪氨酸最終變成黑色素。那為什么會(huì)缺少酪氨酸酶呢？原來(lái)是白化病患者中控制酪氨酸酶形成的基因異常導(dǎo)致的。結(jié)論：基因通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝過(guò)程,進(jìn)而控制生物體的性狀.囊性纖維病是北美白種人中常見(jiàn)的一種遺傳病，主要表現(xiàn)為患者汗液中氯離子的濃度升高，支氣管被異常的黏液堵塞，常于幼年時(shí)死于肺部感染。研究表明，其病因是一個(gè)跨膜蛋白（CFTR蛋白）的基因缺失了3個(gè)堿基引起的：鐮刀型細(xì)胞貧血癥也是一種遺傳病。正常人的紅細(xì)胞成中央微凹的圓餅狀，而鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者的紅細(xì)胞是彎曲的鐮刀狀（呈現(xiàn)圖片）。這樣的紅細(xì)胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死亡。原來(lái)發(fā)現(xiàn)患者血紅蛋白分子的多肽鏈上與正常的血紅蛋白分子只有一個(gè)氨基酸不同。這是由于編碼血紅蛋白的基因中一個(gè)堿基發(fā)生變化而引起的。

結(jié)論：基因能通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀三、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化結(jié)合問(wèn)題探討

1.這3種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)種類有什么差別？

3種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)都是該細(xì)胞中的特異性蛋白質(zhì)。種細(xì)胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰島素基因，但只檢測(cè)到其中一種基因的mRNA，這一事實(shí)說(shuō)明了什么？在特定的細(xì)胞中，基因的表達(dá)選擇性，進(jìn)而產(chǎn)生特異性的表達(dá)產(chǎn)物。細(xì)胞分化的本質(zhì)就是基因的選擇性表達(dá)四、表觀遺傳結(jié)合資料，探討。

1.上述資料中，柳穿魚和小鼠性狀改變的原因是什么？基因的表達(dá)受到抑制2.資料1中，F(xiàn)1的花為什么與植株A的相似？在F2中為什么有些植株的花與植株B的相似？F1的堿基序列并沒(méi)有變化，但DNA的甲基化修飾可以遺傳給后代3.資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點(diǎn)？這對(duì)你認(rèn)識(shí)基因和性狀的關(guān)系有什么啟示？生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達(dá)和表型發(fā)生

可遺傳變化的現(xiàn)象，叫作表觀遺傳。

表觀遺傳現(xiàn)象普遍存在于生物體的生長(zhǎng)、發(fā)育和衰老的整個(gè)生命活動(dòng)過(guò)程種。例如，基因組成相同的同卵雙胞胎所具有的微小差異舊識(shí)與表觀遺傳有關(guān)；一個(gè)蜂群種，蜂王和工蜂都是由受精卵發(fā)育而來(lái)的，但是它們?cè)谛螒B(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和行為等方面截然不同，表觀遺傳也在其中發(fā)揮了重要作用。基因通過(guò)其表達(dá)產(chǎn)物——蛋白質(zhì)來(lái)控制性狀，細(xì)胞內(nèi)的基因表達(dá)與否以及表達(dá)水平的高低都是受到調(diào)控的。細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，表觀遺傳能夠使生物體在

基因的堿基序列不變的情況下發(fā)生可遺傳的性狀改變?；蚺c基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在復(fù)雜的

相互作用，這種相互作用形成了一個(gè)錯(cuò)蹤復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)

地調(diào)控著生物體的性狀。板書設(shè)計(jì)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系

一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化

三、表觀遺傳練習(xí)1．下列敘述正確的是(D)

A.基因只能通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀B.基因型相同的個(gè)體，其表型一定相同

C.在一個(gè)細(xì)胞中所含的基因都一定表達(dá)

D.基因的選擇性表達(dá)與基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)2.同一生物體內(nèi)的不同組織細(xì)胞之間，不同的是(D)A.染色體上的基因 B.細(xì)胞質(zhì)中的tRNAC.遺傳密碼的種類 D.細(xì)胞質(zhì)中的mRNA3.人的胰島細(xì)胞能產(chǎn)生胰島素，但不能產(chǎn)生血紅蛋白，據(jù)此推測(cè)胰島細(xì)胞中(D)

A.只有胰島素基因B.比人受精卵基因要少C.有胰島素基因和其他基因，但沒(méi)有血紅蛋白基因D.既有