高中生物必修2 第4章 基因的表達教案

高中生物必修2第4章基因的表達教案

基因表達與性狀的關(guān)系

【教學(xué)目標(biāo)】

1.知道細(xì)胞質(zhì)的基因

2.基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系

3.了解細(xì)胞質(zhì)基因能引起的一些疾病

4.了解基因的選擇性表達與細(xì)胞分化的關(guān)系

5.了解表觀遺傳的概念和實例

【教學(xué)重難點】

1.教學(xué)重點：

(1)基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系

(2)基因的選擇性表達與細(xì)胞分化的關(guān)系

(3)表觀遺傳

2.教學(xué)難點：基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系、表觀遺傳

【教學(xué)方法】

講授與學(xué)生討論相結(jié)合、問題引導(dǎo)法、歸納

【課時安排】

1課時

【教學(xué)過程】

回憶：

DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯三者之間的關(guān)系，它們的概念分別是：

(l)DNA復(fù)制：DNA的復(fù)制過程，它是以DNA的兩條鏈為模板，形成兩個相同的子代

DNA分子的過程。

(2)轉(zhuǎn)錄：細(xì)胞核中的轉(zhuǎn)錄過程，它是以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對的

原則，合成RNA的過程。

(3)翻譯：細(xì)胞質(zhì)核糖體的翻譯過程，以RNA為模板，利用游離的氨基酸，合成具有一

定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。

既然基因通過轉(zhuǎn)錄和翻譯，最終控制了蛋白質(zhì)的合成，而蛋白質(zhì)是生物體生命活動的承擔(dān)

者和體現(xiàn)者。那么，基因又是怎樣來控制生物體的性狀的呢？讓我們帶著這個問題來研究關(guān)于

基因、蛋白質(zhì)和性狀的關(guān)系。

（一）基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系

基因與蛋白質(zhì)有何關(guān)系？

基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。

基因與性狀有何關(guān)系？

基因控制生物體的性狀。

蛋白質(zhì)與生命性狀特征有何關(guān)系？

蛋白質(zhì)是生命活動的體現(xiàn)者和承擔(dān)者

例一：豌豆的圓粒與皺粒

如何從基因控制性狀的角度解釋這一對相對性狀的形成？

編碼淀粉分支酶

的基因

指導(dǎo)］合成

淀粉分支酶

原來，圓粒豌豆的DNA中有一個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，豌豆會因為淀粉吸水而膨脹，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。

例二：白化病

基因型

代謝

過程

表現(xiàn)型

人的白化病是因為控制酪氨酸酶的基因異常引起的。酪氨酸酶可以將酪氨酸轉(zhuǎn)變成黑色素,

一般存在于正常人的皮膚、毛發(fā)等處。假如說一個人由于基因不正常，而導(dǎo)致不能正常地合成

酪氨酸酶，那么，酪氨酸也不能正常對轉(zhuǎn)變成黑色素，這個人就會表現(xiàn)出白化病的癥狀。

白化病患者的癥狀通常表現(xiàn)為皮膚、毛發(fā)均為白色、虹膜及瞳孔呈淡紅色，視網(wǎng)膜無色素,

怕光。

結(jié)論1:基因通過控制的合成來控制一代謝過程一，進而控制生物體的性狀。

（間接控制）

例三：囊性纖維病的發(fā)病機理

CFTR（跨膜）基因缺失了3個堿基

口

CFTR蛋白結(jié)構(gòu)異常，導(dǎo)致功能異常

□

患者支氣管內(nèi)黏液增多

口

黏液清除困難，細(xì)菌繁殖，肺部感染

囊性纖維病是北美白種人中比較常見的一種遺傳病，患者汗液中的氯離子濃度升高，支氣

管被異常的黏液堵塞，常于幼年時死于肺部感染。

大部分患者中，編碼一個跨膜蛋白的基因缺失了3個堿基,導(dǎo)致跨膜蛋白的第508位缺少

了一個苯丙氨酸，結(jié)果影響了跨膜蛋白的結(jié)構(gòu)，使跨膜蛋白轉(zhuǎn)運氯離子的功能異常，導(dǎo)致患者

支氣管中的黏液增多，管腔受阻，細(xì)菌在肺部大量繁殖，最終使肺功能嚴(yán)重受損。

雖然這種疾病還沒有有效的治療方法，但是，我們理解它的基因水平的致病機理，對于以

后研究，治療這種疾病，有著非常重要的作用。

結(jié)論2：基因還能通過控制蛋白質(zhì)的而—直接-控制生物體的魚J（直接控制）

（二）基因的選擇性表達與細(xì)胞分化

分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測結(jié)果

卵清蛋白基因、

檢測的3卵清蛋白珠蛋白胰島素

珠蛋白基因、

種細(xì)胞mRNAmRNAmRNA

胰島素基因

輸卵管

++++——

細(xì)胞

紅細(xì)胞+++—+—

胰島細(xì)

——+

月包+++

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)。

2.3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，但只檢測到其中

一種基因的mRNA,這一事實說明了什么？

在特定的細(xì)胞中，基因的表達選擇性，進而產(chǎn)生特異性的表達產(chǎn)物。

細(xì)胞分化的本質(zhì)就是基因的選拯性表達。

（三）表觀遺傳

資料1:

kyc基因

IWJ度I

甲基化I

開花時不表達

植株B

■啾

'絕大部分植株的花-少部分植株的花、植

植株A相似株B相似

資料2：某種實驗小鼠的毛色受一對等位基因Avy和a的控制，Avy為顯性基因，表現(xiàn)為黃

色體毛，a為隱性基因，表現(xiàn)為黑色體毛。將純種黃色體毛的小鼠與純種黑色體毛的小鼠雜交，

子一代小鼠的基因型都是A^a,卻表現(xiàn)出不同的毛色:介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型。

研究表明，Avy基因的表達受甲基化的抑制，甲基化程度越高，Avy基因的表達受到的抑制就越

明顯，小鼠體毛的顏色就越深。

1.上述資料中，柳穿魚和小鼠性狀改變的原因是什么？

基因的表達受到抑制

2.資料1中，F(xiàn)i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？

Fi的堿基序列并沒有變化，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？這對你認(rèn)識基因和性狀的關(guān)系有什么

啟示？

生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象，叫作表觀遺

#0

（四）總結(jié)

基因通過其表達產(chǎn)物——蛋白質(zhì)來控制性狀，細(xì)胞內(nèi)的基因表達與否以及表達水平的高低

都是受到調(diào)控的。細(xì)胞分化的實質(zhì)是基因選擇性表達的結(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。

基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用形

成了一個錯綜復(fù)雜而又繁而有序的網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)地調(diào)控著生物體的性狀。

基因表達與性狀的關(guān)系

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.能舉出基因表達產(chǎn)物與性狀關(guān)系的例子。

2.能說出基因的選擇性表達與細(xì)胞分化的關(guān)系。

3.了解表觀遺傳的概念和實例

【學(xué)習(xí)重難點】

表觀遺傳、決定性狀表現(xiàn)的因素。

【學(xué)習(xí)過程】

一、基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系

1.基因通過控制酶來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀。

①關(guān)于豌豆的圓粒與皺粒；②白化病征狀。

2.基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物性狀。

①囊性纖維??；②鐮刀型細(xì)胞貧血癥。

總結(jié)：基因與性狀的關(guān)系：

基因與性狀的關(guān)系并不都是簡單的線性關(guān)系,可以是多個基因決定一個性狀,也可以是二

個基因與多個性狀有關(guān)。

性狀除了受基因控制，也環(huán)境的影響,水毛葭的葉型與是否浸于水中有關(guān)。

所以生物的性狀是由基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間相互作用，精確控制

的。

3.在特定的細(xì)胞中，基因的表達選擇性,進而產(chǎn)生特異性的表達產(chǎn)物。細(xì)胞分化的本質(zhì)

就是基因的表達選擇性。

4.生物體基因的堿基序列保持不變,但基因表達和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象,叫作表

觀遺傳。

二、習(xí)題鞏固

1.下列哪一項不是RNA具有的（）

A.復(fù)制

B.轉(zhuǎn)錄

C.逆轉(zhuǎn)錄

D.翻譯

2.下列有關(guān)基因型和表現(xiàn)型的說法，正確的一項是（）

A.表現(xiàn)型相同，基因型就一定相同

B.基因型相同，表現(xiàn)型一般相同

C.基因型不同，表現(xiàn)型肯定不同

D.基因型是性狀表現(xiàn)的內(nèi)因，表現(xiàn)型是外因

3.基因控制性狀表現(xiàn)的主要途徑是（）

A.RNAT蛋白質(zhì)（性狀）

C.RNA—DNA—蛋白質(zhì)（性狀）

B.DNA—蛋白質(zhì)（性狀）

D.DNA—RNA一蛋白質(zhì)（性狀）

4.我國科學(xué)家將含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由該受精卵發(fā)

育而成的羊，分泌的乳汁中含有人的凝血因子，可治療血友病。下列敘述錯誤的是（）

A.這項研究說明人和羊共用一套遺傳密碼

B.該羊的乳腺細(xì)胞中含有人的凝血因子基因

C.該羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子基因

D.該羊的后代也可能含有人的凝血因子基因

（多選）5.下列關(guān)于基因、蛋白質(zhì)、性狀三者關(guān)系的敘述不正確的是（）

A.基因能夠通過控制蛋白質(zhì)合成直接控制性狀的表現(xiàn)

B.基因能夠通過控制酶的合成控制代謝過程，但不能控制生物性狀

C.人的白化病癥狀是由于控制酪氨酸酶的基因異常引起的

D.人鐮刀型細(xì)胞貧血病是由于控制血紅蛋白合成的酶的基因錯誤表達引起的

6.如果DNA分子中的一條鏈的一段堿基排列順序為一T—C—A—G—A—C—C—T—G—,

以此鏈為模板復(fù)制出的另一條鏈的相應(yīng)的一段堿基排列順序是。

合成蛋白質(zhì)時，如果以DNA分子的已知鏈為模板，轉(zhuǎn)錄出的信使RNA的堿基排列順序是

0在這段堿基排列順序中，包含個“密碼子”，需要個轉(zhuǎn)運

RNA才能把所需要的氨基酸轉(zhuǎn)運到核糖體上。轉(zhuǎn)運RNA上與信使RNA相配對的三個特定的

堿基分別是。核糖體上翻譯出來的氨基酸種類依次是

______________________________________________________________________________O

7.有人說，“基因是導(dǎo)演，蛋白質(zhì)是演員，性狀是演員的表演作品?！蹦阏J(rèn)為這種說法有

道理嗎？為什么？請你整理總結(jié)基因、蛋白質(zhì)和性狀二者之間的關(guān)系。

基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

【教學(xué)目標(biāo)】

1.概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯

2.理解密碼子的概念

3.能熟練地閱讀密碼子表

4.能夠運用教學(xué)方法，分析堿基與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系

5.理解中心法則

【教學(xué)重難點】

1.教學(xué)重點：遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程

2.教學(xué)難點：遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程

【教學(xué)方法】

講授與學(xué)生討論相結(jié)合、問題引導(dǎo)法、歸納

【課時安排】

2課時

【教學(xué)過程】

(-)遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

思考：

(1)DNA主要存在于哪里？DNA主要存在于細(xì)胞核

(2)蛋白質(zhì)是在哪里合成的？蛋白質(zhì)是在細(xì)胞質(zhì)的核糖體上合成的

(3)那么細(xì)胞核中的DNA是如何控制細(xì)胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)的合成的呢？

科學(xué)家推測，在DNA和蛋白質(zhì)之間，還有一種中間物質(zhì)充當(dāng)信使，后來發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中確有

這樣的物質(zhì)，它就是RNA。

1.關(guān)于RNA

(1)RNA的全稱：核糖核酸

(2)RNA的基本單位：核糖核昔酸

(3)細(xì)胞中的兩種核酸的比較

、核酸

項6\DNARNA

基本組成

脫氧核苗酸核糖核苜酸

單位

五碳穗脫氧核糖核糖

無機酸磷酸磷酸

堿基A、G、C、TAxG、CxU

通常是規(guī)則的

單雙鏈通常是單鏈結(jié)構(gòu)

雙螺旋結(jié)構(gòu)

分子大小很大比按小

即時突破

判斷下列說法的正誤

①若核酸中出現(xiàn)堿基T或五碳糖為脫氧核糖，則必為DNA。

對

②若核酸中存在A、T、C、G四種堿基，其中A/T、G,則該核酸為單鏈DNA。

對

③若核酸中出現(xiàn)堿基C,則必為RNA。

錯

(4)RNA的種類和功能

信使RNA(mRNA)：遺傳信息傳遞的媒介。

轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)：轉(zhuǎn)運氨基酸的工具。

核糖體RNA(rRNA)：與蛋白質(zhì)構(gòu)成核糖體。

總結(jié)：為什么RNA適合做DNA的信使呢？

①RNA是由基本單位-一核甘酸連接而成，跟DNA一樣能儲存遺傳信息。

②RNA一般為單鏈，比DNA短，能通過核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。

③RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補配對原則”。

堿基

C

TG

互補

配時

C

G

UA

遞給

息傳

傳信

把遺

過程

樣的

過怎

,是通

核里

細(xì)胞

A在

么DN

，那

的信使

DNA

A是

mRN

空。

列填

成下

4,完

圖4-

段和

自然

第三

65的

課本P

閱讀

學(xué)們

請同

呢？

A的

mRN

錄

2.轉(zhuǎn)

的過程

RNA

合成m

模板

鏈為

一條

A的

以DN

中，

胞核

在細(xì)

念：

(1)概

核

：細(xì)胞

場所

(2)

：

條件

基本

(3)

一條鏈

NA的

板：D

①模

酸

糖核甘

離的核

四種游

料：

②原

TP

量：A

③能

合酶

A聚

、RN

旋酶

：解

④酶

C)

,G=

(A=U

對原則

互補配

：堿基

原則

(4)

A

：mRN

產(chǎn)物

(5)

RNA

A—m

：DN

流動

信息

遺傳

(6)

A雙

，DN

用下

的作

旋酶

在解

DNA

的一段

蛋白質(zhì)

碼這個

時,編

白質(zhì)

種蛋

成某

開始合

當(dāng)細(xì)胞

鏈

NA

地與D

隨機

昔酸

糖核

的核