4.2基因表达与性状的关系教学设计（表格式）-高中生物人教版（2019）必修2

基因表达与性状的关系
课标分析
一．课程标准对本节内容的要求
1.概述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。
2.概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象。
二．核心素养《普通高中生物学课程标准（2022版》中指出，我们教育教学要立足于学生核心素养的培养；在教育教学中贯彻生命观念，科学思维，科学探究，社会责任。结合本节实际，我们将从以下四方面来实施：
1.生命观念—明确基因控制性状的两种方式；从分子水平理解细胞分化的实质。
2.科学思维—运用归纳与概括的方法阐明基因对性状的控制过程，培养学生的归纳概括能力；通过分析案例，概述表观遗传现象。
3.科学探究—分析基因与性状之间的复杂关系，认同生命的复杂性。
4.社会责任—描述吸烟对人体细胞内 DNA甲基化水平的影响，培养学生的社会责任感。
教学重难点
本节教学重点为基因表达与性状的关系；细胞分化的本质是基因的选择性表达；表观遗传现象。教学难点为表观遗传现象。
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
课前准备 按照教学设计思路设计本节内容的导学案，提前一天发给学生，布置预习任务。 仔细研读教材，完成导学案中的相关内容 让学生熟悉教材，培养自学能力。
情境导入引入新课 展示能发出绿色荧光水母的图片。水母能发出绿色荧光，是因为含有绿色荧光蛋白基因，那为什么有该基因就会表达出此性状，这节课我们就来学习《基因表达与性状的关系》。看一下学习目标，注意关键词。 明确学习目标 导入新课，明确学习目标
基因表达产物 我们已经知道性状是由基因控制的，那么基因是如何控制生物体性状的呢？ 一、基因表达产物与性状的关系资料1: ①皱粒豌豆的形成机制:编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱→淀粉分支酶异常，活性大大降低→淀粉合成受阻，含量降低(淀粉在细胞中具有保留水分的作用)→淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩。 ②白化症状的病因:编码酪氨酸酶的基因异常→酪氨酸酶缺乏→不能合成黑色素→白化症状 资料2: ①囊性纤维化的病因:编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基→CFTR蛋白空间结构发生变化→CFTR转运氯离子的功能出现异常→患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损。 ②镰状细胞贫血的病因:编码血红蛋白的基因中一对碱基被替换→血红蛋白分子中氨基酸发生替换，空间结构改变→红细胞呈镰刀状→红细胞易破裂，使人患溶血性贫血。 引导学生思考并回答：1资料1中，豌豆出现皱粒的直接原因是什么 解释白化症状形成原因 由此说明基因通过什么途径控制生物体的性状 2.资料2中，这两种疾病形成的原因有什么共同点 它们的基因又是如何控制性状的？ 3.用流程图(文字和箭头形式)表述基因、基因表达产物与性状的关系 小结: 基因通过其表达产物——蛋白质来控制性状。 [深入思考] 学生思考、作答，教师点评 1. 野生型大肠杆菌能在基本培养基上生长。用射线照射野生型大肠杆菌得到一突变株。该突变株在基本培养基上培养时必须添加氨基酸甲后才能生长，该现象说明基因是如何控制生物的性状的？ 2.小麦有三对每位基因（A/a，B1/B2,D1/D2）分别位于三对同源染色体上，控制合成不同类型的高分子量麦谷蛋(HMW),从而影响面筋强度。三对基因的表达产物对小麦面筋强度的影响体现了基因通过控制 来控制生物体的性状。性状的形成是以细胞分化为基础的，在细胞分化过程中，是什么原因导致了细胞结构功能发生了改变？是否有证据证明呢？ 同桌之间相互讨论[合作探究一]并完成1-3题阅读资料、教材，结合基因指导蛋白质的合成，酶在代谢中的作用等知识，分析概括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。阅读资料，结合基因指导蛋白质的合成等知识，分析概括基因通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状。学生板演流程图 学生思考、作答思考完成[合作探究二]根据教师的提示比较3种细胞中合成的蛋白质种类。抽象、概括：细胞中基因的表达存在选择性。 以问题驱动学生运用所学知识，通过分析与综合，抽象、概括出生物学事实共同的本质特征;同时学会利用图文等形式准确地描述生物学现象和概念 通过深入思考来巩固知识点分析资料提取信息、培养学生的科学思维培养学生分析问题、进行推理判断的能力。
基因的选择性表达 二、基因的选择性表达与细胞分化引导学生阅读p72的“思考·讨论”，分析并回答以下问题： 1.检测结果显示：3种细胞中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,这说明了什么问题 3.请根据基因在不同类型细胞中的表达情况，尝试对基因进行分类并对基因种类进行“命名”。 4.造成同一生物体不同类型细胞的形态、结构和功能差异的原因是什么 并概括细胞分化的本质。 【典例1】 (不定项选)人体骨髓中存在少量属于多能干细胞的间充质干细胞(MSC)，如图为MSC分裂、分化成多种组织细胞的示意图，下列叙述错误的是() A．组织细胞中的DNA和RNA与MSC中的相同 B．MSC不断增殖分化，所以比组织细胞更易衰老 C．MSC中的基因都不能表达时，该细胞开始凋亡 D．不同诱导因素使MSC分化形成不同类型的细胞 思考并完成 基因的选择性表达与基因表达的调控有关。基因表达与否以及基因表达水平的高低都是受调控的，这种调控会直接影响性状。基因表达水平的高低如何影响性状呢？ 根据教师的提示比较3种细胞中合成的蛋白质种类。抽象、概括：细胞中基因的表达存在选择性。 思考并完成 分析资料提取信息、培养学生的科学思维培养学生分析问题、进行推理判断的能力。 检测学生对该内容掌握情况
概述表观遗传 三、表观遗传引导学生阅读p73的“思考·讨论”，分析并回答以下问题： 1. 资料1中,柳穿鱼植株A和植株B体内的 Lcyc基因的碱基序列是否相同 为什么植株A、B的花形态结构出现差异 2.植株A和植株B杂交后, F1的花为什么与植株A相似？在F2 中，为什么有些植株的花与植株B相似？（设植株A基因为L,植株B为L甲，L对L甲为显性，可用简单遗传图解解释原因） 3.资料2中, F1 小鼠的基因型是 Avya,小鼠毛色为什么不是黄色而是表现出介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型 4.柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传有什么共同点？ 概括总结表观遗传的概念。 组织交流： 有趣的表观遗传现象表观遗传现象普遍存在于生物体的生长，发育和衰老过程中，通过实例可以看出表观遗传可以受环境的影响。表观遗传现象与人类生活也是息息相关的。展示图片。有的人认为这些坏习惯只对自己造成影响，并不改变遗传物质，对下一代没有任何影响？ 你同意这种观点吗？以吸烟为例，说说你的看法？我们要树立良好的生活习惯，并倡导亲朋好友要健康生活。通过对这些实例的分析，归纳一下表观遗传的特点？ （至少三点）提供典型例题让学生思考、作答，教师点评。 【典例2】 黄色小鼠(AA)与黑色小鼠(aa)杂交，产生的 F1(Aa)不同个体出现了不同体色。研究表明，不同体色的小鼠A基因的碱基序列相同，但A基因中二核苷酸(CpG)的胞嘧啶有不同程度的甲基化(如图)，已知甲基化不影响DNA复制。下列有关分析错误的是() A．碱基甲基化不影响遗传信息在前后代间的传递 B．A基因中的碱基甲基化引起了基因中碱基序列的改变 C．F1体色的差异可能与A基因甲基化程度有关 D．碱基甲基化可能影响RNA聚合酶与该基因的结合 阅读，思考，小组讨论完成 【合作探究三】 学生板演 归纳共同点：基因的碱基序列保持不变，但基因的表达受到抑制，因此性状发生改变，而且这种改变可以遗传。同卵双胞胎的微小差异；蜂王和工蜂的不同不同意 思考，讨论 思考，归纳 培养学生获取信息、分析和解决某些生物学问题的能力。 培养学生的概括与表达能力。激发学生的学习兴趣。培养学生的概括与表达能力。激发学生的学习兴趣。 培养学生的归纳与总结能力
总结基因与性状之间的复杂 基因的碱基序列保持不变，但性状发生了改变，这表明了基因与性状之间并不是简单的一一对应的关系。那他们之间是怎样的关系？ 1.豌豆的高茎由D控制，矮茎由d控制。 2.水稻Ghd7基因编码的蛋白质可以参与开花的调控，也可以对水稻生长、发育和产量有重要作用。 3.人的身高受到多个基因的影响，其中每个基因对身高都有一定的作用。 4.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。通过以上资料你能获得哪些信息？试总结基因与性状的关系？总结：生物体的性状是由基因与基因，基因与基因表达产物，基因与环境构成的网络精细地调控的。提供典型例题让学生思考、作答，教师点评。 【典例3】遗传学家做过这样的实验：果蝇幼虫正常的培养温度是25°C，将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在31°C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。分析以上实验内容，下列说法不正确的是（ ） A．将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在25°C的环境中培养，成虫仍将是残翅 B．上述果蝇翅形变化的现象属于表观遗传C．这种实验现象可能是温度影响了酶的活性造成的 D．果蝇的翅形是基因和环境共同作用的结果完成当堂达标，教师点评 【当堂达标】 1．下列关于基因对性状控制的叙述，错误的是() A．白化病患者缺乏酪氨酸酶，体现基因通过控制酶的成间接控制生物体的性状 B．同一株水毛茛在空气和水中的叶形不同，体现性状由基因和环境共同决定 C．原发性高血压与多对基因表达产物有关，体现基因与基因共同作用控制性状 D．抗生素阻止细菌内tRNA和mRNA的结合，体现基因产物通过影响转录而影响性状（不定项选）牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素的合成与牵牛花颜色变化途径示意图。 从图中能得出的结论是() A．牵牛花的颜色由多个基因共同控制 B．基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程 C．生物性状由基因决定，也受环境影响 D．若基因①不表达，则基因②和基因③均不表达