必修2第三章第2节
基因对性状的控制——教学设计
一、教材分析
《基因对性状的控制》是新课标必修2第三章第二节内容。中心法则是生物学的核心规律，“中心法则的提出与发展”首先介绍了1957年，克里克提出的中心法则的内容，然后安排了一则资料分析，意图让学生根据提供的实验证据，分析最初的中心法则的不足，并作出适当的修改。可以使学生认识到科学发展是永无止境的，是一个逐步完善的过程。
“基因、蛋白质与性状的关系”是对三者关系的总结。在经典遗传学中，孟德尔预言了遗传因子控制性状，当认识深入到分子水平时，孟德尔当年观察到的现象又该做何解释呢？通过不同时期，对同一个问题不同水平上的解释，学生可以切实感受到科学前进的步伐。
二、学情分析
学生通过报纸、杂志和新媒体等多种途径的了解，以及初中生物课的学习，已经初步形成了有关染色体、DNA、基因和蛋白质的基本概念。同学们对基因的本质以及基因功能是决定生物性状有了一定的科学认识，但是学生并不知道基因是如何起作用的。本节课是对第四章前两节内容的总结和深化。同时也与第一章遗传定律和必修一蛋白质的功能部分内容进行了联系，本节课要帮助学生形成“基因——蛋白质——生物性状”这三者关系的整体认识，在老师的帮助下使得学生整合已有知识并且使同学们可以对基因决定性状的本质有一个更深层次的认识。
三、教学目标
?1．知识目标：
（1）解释中心法则的基本内容
（2）举例说明基因与性状的关系
2．能力目标
（1）锻炼学生根据资料分析得出结论的能力
（2）理解结构与功能相适应的生物学原理
3．情感、态度和价值观目标
通过中心法则的修改，基因、蛋白质与性状三者关系的确立，让学生认识到科学是一个逐步完善的过程，同时科学发展是永无止境的
四、教学重点和难点
重点：中心法则，基因、蛋白质与性状的关系
难点：基因、蛋白质与性状的关系
五、教学策略
课程标准的基本理念是倡导探索性学习，注重与现实生活的联系，培养学生分析问题和解决问题的能力以及交流与合作的能力。因此安排学生活动：
1、让学生分析资料，亲身感受科学发展的过程。
2、学生总结基因、蛋白质和性状的关系。?
六、教学方法
层进设问法
讨论探究法
七、课时安排
1课时。
八、课程准备
1．学生的学习准备：预习“基因对性状的控制”，初步认识“中心法则”和了解“基因，蛋白质和性状”的关系。
2．教师的教学准备：课前预习学案，多媒体课件，课后延伸拓展学案。
九、教学过程
教学内容
教师的组织和引导
学生活动
教学意图
复习
基因的本质，功能以及基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系
学生提问
课前复习基因相关知识，有利于本节课对于“中心法则”遗传信息流向的理解，以及“基因，蛋白质和性状”关系的理解
一、中心法则的提出及发展
1、问题探讨
导入新课?问题情境：自然界有很多的秘密，他们就像散落在知识长河中一颗颗璀璨的珍珠，如果你像孟德尔、道尔顿一样用心，生物书上也许会出现你的名字。大家想不想呢？下面，就让我们开始沿着科学家走过的路，开始探寻之旅吧。引导思考：请你根据转录、翻译、DNA复制的内容，能不能画出一张能表示出遗传信息传递过程的流程图?可以讨论，一名同学黑板书写，左右桌每四人一组，在导学案上画一下。2、展示资料：69页资料分析。让学生阅读资料回答问题提出问题：（1）、你认为上述实验证据是否推翻了传统的中心法则，为什么？（2）、根据上述资料，你认为传统的中心法则是否需要修改，如果需要，应如何修改？（建议用实线表示确信无疑的结论，用虚线表示可能正确的结论。）分组讨论：每4人为一组，自由讨论。表达交流：以4组代表各自表达本组讨论结果，其他各组同意哪组。在导学案上补充一下形成结论：中心法则是对遗传信息的传递过程的概括。要求学生明白遗传信息流向的途径有：（1）DNA→DNA：DNA的自我复制；（2）DNA→RNA：转录；（3）RNA→蛋白质：翻译；（4）RNA→RNA：RNA的自我复制；（5）RNA→DNA：逆转录。
学生讨论，画图分组讨论：每4人为一组，自由讨论。推选代表回答
让学生根据提供的实验证据，分析最初的中心法则的不足，并作出适当的修改。使学生认识到科学是一个逐步完善的过程，科学发展是永无止境的。
二、基因、蛋白质与性状的关系
??3、基因指导蛋白质的合成到底与基因控制生物的性状有什么关系呢？基因通过控制酶的合成来控制代谢的过程，进而控制生物体的性状。（实例一、二）基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。（实例三、四）上述涉及的性状都是由单个基因控制的，生物体的很多性状都是由多个基因共同决定的，如人的身高等。基因和性状之间是简单地一一对应的关系吗？基因与性状之间并不是简单的一一对应关系，有些性状是由多个基因决定的，有的基因可决定或影响多个性状。
学生阅读课本P69-70完成学案任务。讨论下列问题：1、基因和性状之间是简单地一一对应的关系吗？2、性状只是由基因决定的吗？还与其他因素有关系吗？
以问题的形式引导学生思考
三、细胞质基因
4、除了染色体上有基因存在，基因还存在细胞的什么结构上？细胞质中的叶绿体、线粒体内含有少量的DNA，其上的基因，叫做细胞质基因。细胞质基因能进行半自主自我复制。细胞质遗传不符合孟德尔遗传定律，细胞质基因只能通过母亲遗传给后代的。
除了染色体上有基因存在，基因还存在细胞的什么结构上？
5、举一反三，知识拓展①如图表示基因与性状之间的关系示意图，下列相关说法中，错误的是（）A.过程①、②共同体现了遗传信息的表达功能B.基因控制生物体的性状有间接控制和直接控制两种方式，直接控制是通过控制酶的合成实现的C.密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上D.蛋白质结构具有多样性的根本原因是DNA上的遗传信息千变万化②下面关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中，错误的是（）A.生物体的一切性状完全由基因控制，与环境因素无关B.基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状C.基因可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D.基因的遗传信息可通过转录和翻译传递到蛋白质得以表达
举一反三，知识拓展
6、小组评价，回馈学习过程今天这堂课，我们最大的收获是什么？还想知道什么内容同学们，今天，请大家填一下这张表格，给自己点个赞，好吗？学生的课堂表现在小组合作中的表现这节最大收获这节不足之处（二）、板书设计：第2节
基因对性状的控制一、中心法则的提出和发展二、基因对性状的控制三、基因型和表现型的关系四、细胞质基因教后反思本节课需要学生通过阅读资料，总结出对中心法则补充的内容，并且让学生体会出来，克里克提出的中心法则是动植物种常见的方式，而补充的内容是其他科学家补充的，并且是病毒等生物体内的常见方式。基因对性状的控制途径让学生自己阅读资料得出，既不会显的灌输式，还让学生更有印象。
小组评价，回馈学习过程
实时对学生进行科学素养培养，以及合作精神。提高应试技巧
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7(共28张PPT)
第四章
基因的表达
第2节
1.理解中心法则的内容及应用。
2.阐述基因、蛋白质与性状的关系。
【学习目标】
1.归纳与概括：中心法则的内容。
（理性思维
科学探究）
2.关爱生命：基因对性状的控制与对遗传病的控制。
（生命观念
社会责任）
【核心素养聚焦】
复习
基因的概念
基因是具有遗传效应的DNA片段
(三)基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系：
染色体是DNA的载体；基因是有遗传效应的DNA片段；遗传信息蕴含在4种脱氧核苷酸的排序之中。
每个基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，它代表着遗传信息。
基因是决定生物性状的基本单位
(一)本质：
(二)功能：
基因的功能
通过复制把遗传信息传递给下一代，即传递遗传信息（DNA→DNA）
使遗传信息以一定的方式反应到蛋白质分子上，从而使后代表现出与亲代相似的性状，即基因的表达
亲代信息
复制
子代信息
表达
子代性状
有性生殖
个体发育
转录（DNA→mRNA）
翻译（mRNA
→蛋白质）
请你根据DNA的复制、基因指导蛋白质的合成过程，画出一张遗传信息的传递方向图。
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复
制
一、中心法则的提出及发展
猜想发现
传统中心法则存在什么不足之处呢？
1957年,克里克预测：
DNA复制：遗传信息从DNA流向
。
DNA转录：遗传信息从DNA流向
。
RNA翻译：遗传信息从RNA流向
。
DNA
RNA
蛋白质
课本P68
1、1965年，科学家在RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行复制一样，RNA复制酶能对RNA进行复制。
资料分析----课本P69
说明：遗传信息可以由RNA流向
。
RNA
2、1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
说明：遗传信息可以由
流向
。
RNA
DNA
资料分析----课本P69
3、1982年，科学家发现疯牛病是由一种结构异常的蛋白质在脑细胞内大量增殖引起的。这种因错误折叠而形成的结构异常的蛋白质，可能促使与其具有相同氨基酸序列的蛋白质发生同样的折叠错误，从而导致大量结构异常的蛋白质形成。
说明：遗传信息可能由
流向
。
蛋白质
蛋白质
资料分析----课本P69
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
逆转录
复制
复制
中心法则的发展：
遗传信息传递过程包含五条线路：
DNA→DNA：
DNA→RNA：
RNA→蛋白质：
RNA
→
RNA：
RNA
→
DNA：
以DNA作为遗传物质的生物的自我复制。
细胞核中的转录过程。
细胞质中核糖体的翻译过程。
以RNA作为遗传物质的生物的自我复制。
个别病毒的逆转录过程。
例1 中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程，下列说法不正确的是
答案
解析
A.a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是DNA的复制、转录、翻译、逆转录
B.需要tRNA和核糖体同时参与的过程是c，需要逆转录酶参与的过程是d
C.a、b、c过程只发生在真核细胞中，d、e过程只发生在原核细胞和一些病毒中
D.在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所相同，但需要的关键酶种类不同
√
解析 图解中a、b、c、d、e分别表示DNA的复制、转录、翻译、逆转录、RNA的复制。c过程进行的场所是核糖体，在合成蛋白质时需要tRNA运载氨基酸，d过程需要逆转录酶；a、b、c过程在细胞生物中均能发生，d、e只发生在RNA病毒的寄主细胞中。在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所都是细胞核，但所需的关键酶不同，前者需要DNA聚合酶和解旋酶等，后者需要RNA聚合酶。
思维启迪
“三看法”判断中心法则各过程
“一看”模板
“二看”原料
“三看”产物
生理过程
DNA
脱氧核苷酸
DNA
DNA复制
核糖核苷酸
RNA
转录
RNA
脱氧核苷酸
DNA
逆转录
核糖核苷酸
RNA
RNA复制
氨基酸
蛋白质(或多肽)
翻译
实例一：豌豆的圆粒和皱粒
二、基因、蛋白质与性状的关系
编码淀粉分支酶的
正常
正常合成
，淀粉含量升高
淀粉含量高，有效保留水分，豌豆显得圆鼓鼓（性状：圆粒）
从基因的角度来解释豌豆的皱粒与圆粒
基因
淀粉分支酶
蔗糖合成为淀粉
DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的
。
不能正常合成
，蔗糖含量升高
淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩（性状：皱粒）
基因
淀粉分支酶
蔗糖不能合成为淀粉
实例二：白化病
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。这种病是由于控制酪氨酸酶的基因异常而引起的。
控制酪氨酸酶的
异常
控制酪氨酸酶的
正常
不能正常合成
正常合成
表现为白化病
表现正常
基因
酪氨酸酶
酪氨酸能转化为黑色素
基因
酪氨酸酶
酪氨酸不能转化为黑色素
基因
酶
代谢过程
性状
基因→酶的合成→代谢过程→性状
基因对性状的间接控制
结论1：
CFTR基因缺失了3个碱基
CFTR蛋白结构异常，导致功能异常
患者支气管内黏液增多
黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染
基因
蛋白质结构
性状
实例三：囊性纤维病
囊性纤维病是北美白种人中常见的一种遗传病，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。
实例四：
镰刀型细胞贫血症
镰刀型红细胞
正常红细胞
镰刀型细胞贫血症患者的红细胞不是正常的圆饼状,而是弯曲的镰刀状。症状是发烧和肌肉疼痛,疲劳、呼吸困难、咳嗽、心跳速率快速、生长及青春期迟缓。
控制血红蛋白
的基因正常
血红蛋白结构正常
正常红细胞
控制血红蛋白的基因
中一个碱基对变化
血红蛋白结构发生变化
红细胞呈镰刀状
学以致用
基因
→
蛋白质的结构
→
性状
结论2：
基因对性状的直接控制
基因、蛋白质与性状的关系
基因
蛋白质的结构
酶的合成
细胞代谢
生物性状
蛋白质
直接控制
间接控制
总之：a.生物性状主要是由蛋白质体现
b.蛋白质的合成又受基因的控制
所以：生物的性状主要是由基因控制的
总结：
实例五：
人的身高是由多个基因决定的，其中每一个基因对人的身高都有一定的作用。
结论3：有的性状是由多个基因控制的
同一株水毛茛,裸露在空气中的
叶是扁平的叶片,而浸在水中的叶片
为丝状。
延伸：性状还与其他因素有关系吗？
1、这两种叶片的基因组成一样吗？
2、为什么基因一样，却呈现出不同
的性状呢?
结论4：生物的性状=
基因
+
环境
例2 如图表示基因与性状之间的关系示意图，下列相关说法中，错误的是
A.过程①、②共同体现了遗传信息的表达功能
B.基因控制生物体的性状有间接控制和直接控制两种方式，直接控制是通过控制酶的合成实现的
C.密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上
D.蛋白质结构具有多样性的根本原因是DNA上的遗传信息千变万化
√
解析 基因通过控制酶的合成来控制生物体的性状属于间接控制。
例3 下面关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中，错误的是
A.生物体的一切性状完全由基因控制，与环境因素无关
B.基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
C.基因可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
D.基因的遗传信息可通过转录和翻译传递到蛋白质得以表达
√
解析 表现型＝基因型＋环境条件；基因可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；也可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；基因表达就是指基因的转录和翻译。
1．分布：_______和_______中。
2．功能
(1)进行
。
(2)通过_____和_____控制某些蛋白质的合成。
3．遗传方式
由_____遗传给后代，表现为母系遗传，不遵循孟德尔遗传规律。
线粒体
叶绿体
半自主自我复制
转录
翻译
母本
三．细胞质基因
一、中心法则的提出及其发展
二、基因、蛋白质与性状的关系
复制
DNA
转录
逆转录
复制
RNA
翻译
蛋白质
基因
环境
影响
性
状
间接控制
直接控制
酶的合成
细胞代谢
蛋白质的结构
知识总结
