資源簡介

人教版（2019）必修二 遺傳與進化 第4章 基因的表達
第2節 基因表達與性狀的關系
一、教學目標的確定
課程標準與本節對應的“內容要求”是：“概述DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導蛋白質的合成”。確定教學目標為：
1.說明基因通過控制酶的合成和蛋白質的結構控制生物體的性狀。
2.闡述細胞分化是基因選擇性表達的結果。
3.概述生物體的表觀遺傳現象。
二、教學重難點
教學重點
（1）基因表達與性狀的關系。
（2）細胞分化是基因的選擇性表達。
（3）表觀遺傳現象。
教學難點
表觀遺傳現象。
三、教學設計思路
首先通過水毛茛在不同環境下的不同形態引出課題。利用豌豆的皺粒和圓粒、白化病的實例講解基因通過控制酶的合成來控制代謝過程來控制生物體的性狀的；利用囊性纖維病的實例講解基因是通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀的。通過展示不同類型細胞中DNA和mRNA的檢測結果，講解基因的分類和細胞分化的實質。最后通過講解柳穿花魚的形態結構和小鼠毛色的遺傳的實例，講解表觀遺傳，引導學生認同基因、基因表達產物和環境之間存在著復雜的相互作用。
四、教學步驟
1.新課導入
教師活動：展示同一種水毛茛裸露在空氣中以及浸在水中的葉的不同形態以及課本討論中的兩個問題。
教師活動：針對以上兩個問題進行講解：
（1）兩種形態的葉均是由受精卵分裂、分化后形成的，所以其基因組成一樣。
（2）兩種葉形的差異可能是由其生活環境（沉在水中和挺出水面）引起的。
教師活動：我們已經知道生物體的性狀是由基因控制的，基因是怎么控制生物體的性狀的？基因和性狀是一一對應的關系嗎？這就是這節課所要學習的內容。
2.新課講授
一、基因表達產物與性狀的關系
教師活動：首先下面我們再通過幾個具體的例子來看看基因、蛋白質與生物性狀特征之間的關系。
教師活動：我們前面剛學的豌豆有圓粒與皺粒這一對相對性狀，100多年前，孟德爾用遺傳因子的假設作岀精彩的解釋，如何從基因的角度來解釋這一對相對性狀呢？請大家閱讀課本71頁內容。
教師活動：這兩種豌豆在基因有什么不同？
教師活動：皺粒豌豆中的DNA中插入了一段外來的DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因，導致皺粒豌豆中淀粉分支酶不能正常合成，豌豆中游離的蔗糖不能合成淀粉，淀粉含量降低，而淀粉具有親水性，能吸水膨脹，而蔗糖卻不能，當豌豆成熟時，淀粉含量高的豌豆因能有效地保留水分，顯得圓鼓鼓的。而淀粉含量低的豌豆由于失水而顯得皺縮。
教師活動：展示白化病患者的圖片?；及谆〉幕颊邉t是由于機體中缺少一種酶——酪氨酸酶，患者體內的黑色素細胞不能將酪氨酸最終變成黑色素。那為什么會缺少酪氨酸酶呢？原來是白化病患者中控制酪氨酸酶形成的基因異常導致的。
教師活動：這兩個例子可以總結出什么共同點？
學生活動：從這兩個例子來看，都是因基因通過控制酶的合成來控制代謝過程來控制生物體的性狀的。
教師活動：囊性纖維病是北美白種人中常見的一種遺傳病，主要表現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，常于幼年時死于肺部感染。研究表明，其病因是一個跨膜蛋白（CFTR蛋白）的基因缺失了3個堿基引起的。
教師活動：這個例子又能說明什么？
教師活動：說明基因是通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀的。
二、基因的選擇性表達與細胞分化
教師活動：展示人體的各個細胞圖片，同一生物體不同類型的細胞中，基因都是相同的，而形態、結構和功能卻各不相同，這是為什么？
學生活動：思考后回答。
教師活動：展示課本思考討論中的內容，并提出以下問題：
（1）這3種細胞中合成的蛋白質種類有什么差別？
（2）3種細胞中的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？
教師活動：講解以上問題：
（1）三種細胞中各能合成自己特有的蛋白質，如輸卵管細胞可合成卵清蛋白，紅細肥可合成珠蛋白，而胰島細胞可合成胰島素。
（2）三種細胞中均含三種基因，而只有對應的細胞中能檢測到一種基因的mRNA，這一事實說明了不同細胞合成的蛋白質不同，是因為其轉錄產生的mRNA不同，即基因的選擇性表達。
教師活動：引導學生閱讀課本72頁，講解根據基因在不同類型細胞中的表達情況，基因可分為管家基因和奢侈基因。
教師活動：造成同一生物體不同類型細胞的形態、結構和功能差異的原因是什么？
教師活動：講解每種類型細胞只表達一部分基因，即基因表達的差異產生了不同類型的細胞。講解細胞分化的實質是基因的選擇性表達。
三、表觀遺傳
教師活動：剛剛學習到基因通過其表達產物——蛋白質來控制姓張，基因生物表達水平也能直接影響生物性狀，比如表觀遺傳。
教師活動：帶領學生閱讀課本思考討論中的資料一（柳穿魚花的形態結構與Lcyc基因表達的關系）和資料二（小鼠毛色與Avy基因表達的關系）。
教師活動：課件展示以下問題：
（1）上述資料中，柳穿魚和小鼠性狀改變的原因是什么？
（2）分析資料1，F1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？
（3）資料1和資料2展示的遺傳現象有什么共同點？這對你認識基因和性狀的關系有什么啟示？
教師活動：講解以上問題：
（1）在花型不同的柳穿魚植株中，Lcyc基因相同，但該基因的表達存在差異，開輻射對稱花的植株，Lcyc基因被高度甲基化，因此不表達。小鼠毛色改變的原因是Avy基因的甲基化程度不同，導致該基因的表達受到抑制的程度不同，進而影響性狀。
（2）F1植株具有一個正常的Lcyc基因和一個被高度甲基化的Lcyc基因，故它的花與植株A的相似；F1自交的F2中有些植株具有兩個被高度甲基化的Lcyc基因，因此它們的花與植株B的相似。
（3）基因的堿基序列保持不變，但基因的表達受到抑制，因此性狀發生改變，而且這種改變可以遺傳。
教師活動：概括總結表觀遺傳的概念。
教師活動：總結基因與性狀的關系：基因與性狀的關系并不是簡單的一一對應的關系；
基因與基因、基因與基因表達產物、基因與環境之間存在著復雜的相互作用。
五、板書設計
第四章 第2節 基因表達與性狀的關系
一、基因表達產物與性狀的關系
基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物的性狀。
基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。
二、基因的選擇性表達與細胞分化
細胞分化的實質是基因的選擇性表達。
三、表觀遺傳
概念：生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表型發生可遺傳變化的現象。
基因與基因、基因與基因表達產物、基因與環境之間存在著復雜的相互作用，精細地調控著生物體的性狀
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