資源簡(jiǎn)介

4.2基因表達(dá)與性狀的關(guān)系的教案
【教材分析】
《基因表達(dá)與性狀的關(guān)系》是人教版必修二第四章第二節(jié)的內(nèi)容，課程標(biāo)準(zhǔn)的要 求是：概述細(xì)胞分化的本質(zhì)是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，生物的性狀主要通過(guò)蛋白質(zhì)的 表現(xiàn)，概述某些基因中堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳現(xiàn)象。本節(jié)內(nèi)容既是從分 子水平上闡明遺傳物質(zhì)在生物體是如何起作用的，又對(duì)于學(xué)生理解變異的本質(zhì)打下基 礎(chǔ)，起著承前啟后的作用。
【學(xué)情分析】
經(jīng)過(guò)前面章節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道核酸是由核苷酸連接的長(zhǎng)鏈，也知道核苷酸的基本結(jié)構(gòu)以及磷酸、脫氧核糖、堿基的基本概念，對(duì) DNA 有了基本的了解。同時(shí)，在必修二前幾章，學(xué)生已經(jīng)學(xué)了分離定律和自由組合定律，了解了在有性生殖形成配子時(shí)，同源染色體分離，非同源染色體自由組合，染色體上的基因行為跟染色體行為一致。但是，學(xué)生對(duì)“染色體上的基因是什么”“DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)的巧妙之處在哪里”“基因的本質(zhì)是什么”“基因與DNA 是什么關(guān)系”并不了解。本節(jié)課正是詳細(xì)講解 DNA 的結(jié)構(gòu)，通過(guò)模型的制作，引導(dǎo)學(xué)生對(duì) DNA 有更深的理解，為后面“DNA 的復(fù)制”“基因的本質(zhì)”“基因的表達(dá)”等生物的遺傳和變異理論的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。
【教學(xué)目標(biāo)】
1結(jié)合資料分析具體實(shí)例，闡述基因控制性狀的兩種方式。（科學(xué)思維、科學(xué)探究）
2 說(shuō)明基因表達(dá)與細(xì)胞分化的關(guān)系。（科學(xué)思維、科學(xué)探究）
3 概述生物體的表觀遺傳現(xiàn)象。（生命觀念、科學(xué)思維）
4 舉例說(shuō)明基因、環(huán)境與性狀的關(guān)系。（科學(xué)思維、社會(huì)責(zé)任）
【教學(xué)重難點(diǎn)】
1.教學(xué)重點(diǎn)
影響基因表達(dá)的因素，表觀遺傳的特點(diǎn)，其他表觀遺傳的實(shí)例，對(duì)于疾病的檢測(cè)、預(yù)防、治療的指導(dǎo)。
2.教學(xué)難點(diǎn)
（1）堿基序列不變，部分堿基發(fā)生甲基化修飾，抑制基因表達(dá)對(duì)后代產(chǎn)生的影響。
（2）環(huán)境與基因共同對(duì)生物體的性狀具有調(diào)控作用。
【新課導(dǎo)入】
“問(wèn)題探討” 導(dǎo)入：水毛茛氣生葉與水生葉具有不同的形態(tài)。
問(wèn)題：1、這些葉片基因是否相同，2、引起葉型差異的原因是什么？
1、由于整株植物都是由受精卵有絲分裂發(fā)育來(lái)的，所以所有細(xì)胞的基因型是相同的。
2、葉型的差異，可能是由環(huán)境因素造成的，水生葉為了減少水流沖刷葉片呈絲狀，氣生葉增大葉面積可以提高光和效率。
【新課講解】
基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系
上節(jié)課我們講到在基因的指導(dǎo)下合成了蛋白質(zhì)，那基因控制蛋白質(zhì)的合成到底與基因控制生物的性狀特征有什么關(guān)系呢？與生物的遺傳有什么關(guān)系呢？請(qǐng)同學(xué)們思考，蛋白質(zhì)與生物性狀特征有什么關(guān)系？（蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者和體現(xiàn)者）
蛋白質(zhì)是如何承擔(dān)生命活動(dòng)的呢？
有些蛋白質(zhì)具有運(yùn)動(dòng)的功能。例如，肌纖維中的肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白，是肌肉收縮系統(tǒng)的必要成分，它們伴隨著肌原纖維的收縮而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。有些蛋白質(zhì)具有運(yùn)輸?shù)墓δ堋＠纾棺祫?dòng)物紅細(xì)胞里的血紅蛋白，在呼吸過(guò)程中都起著輸送氧的作用。血液中的脂蛋白有運(yùn)輸脂質(zhì)的作用。有些蛋白質(zhì)對(duì)生命活動(dòng)起調(diào)節(jié)作用。例如，胰島細(xì)胞分泌的胰島素能參與血糖的代謝調(diào)節(jié)，降低血液中葡萄糖的含量。有些蛋白質(zhì)參與機(jī)體防御機(jī)能，如抗體。在物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞膜時(shí)，主動(dòng)運(yùn)輸和協(xié)助擴(kuò)散都需要蛋白質(zhì)作為載體。作為新陳代謝的催化劑——酶絕大多數(shù)都是蛋白質(zhì)。生物體內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng)幾乎都是在相應(yīng)的酶參與下進(jìn)行的。
因此，可以說(shuō)蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，有不同的蛋白質(zhì)就會(huì)使生物體呈現(xiàn)出不同的生理特征，而基因也正是通過(guò)控制合成不同的蛋白質(zhì)，從而來(lái)調(diào)控生物的性狀特征的。
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：
例如我們前面學(xué)過(guò)的豌豆有圓粒與皺粒這一對(duì)相對(duì)性狀。在100多年前，孟德?tīng)栍眠z傳因子的假設(shè)作出了精彩的解釋。如何從基因的角度來(lái)解釋這一對(duì)相對(duì)性狀呢？大家閱讀一下課本P71，看看這兩種豌豆在基因方面有什么不同？
皺粒豌豆中的DNA中插入了一段外來(lái)的DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因。導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成上有什么不同？（皺粒豌豆中淀粉分支酶不能正常合成）
酶的生理活性如何變化？（因?yàn)闆](méi)有了淀粉分支酶，導(dǎo)致豌豆中游離的蔗糖不能合成為淀粉，蔗糖含量升高）
這與豌豆的圓粒與皺粒又有什么關(guān)系呢？（淀粉具有親水性，能吸水膨脹，而蔗糖卻不能，當(dāng)豌豆成熟時(shí)，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）
我們可以簡(jiǎn)要地用下圖來(lái)表述：
下面我們?cè)倏匆粋€(gè)發(fā)生在我們?nèi)松砩系睦樱?br/>教師展示白化病患者的圖片并介紹：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。我們簡(jiǎn)要表達(dá)如下：
從這兩個(gè)例子來(lái)看，大家可以總結(jié)出什么共同點(diǎn)？（兩個(gè)例子都是因基因通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝過(guò)程來(lái)控制生物體的性狀的）
下面我們?cè)賮?lái)看另外兩個(gè)例子：
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（展示圖片）。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。
大家總結(jié)一下，這兩個(gè)病例有什么共同點(diǎn)？
（這兩個(gè)例子中說(shuō)明基因是通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀的）
綜上所述，我們可以看出基因是通過(guò)控制蛋白質(zhì)的合成來(lái)控制生物的性狀的。不同的蛋白質(zhì)使生物表現(xiàn)出不同的性狀，而如果蛋白質(zhì)不能正常合成則可能使生物出現(xiàn)異常的性狀。
基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化
分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果
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(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)。
表觀遺傳
資料1：
資料2：某種實(shí)驗(yàn)小鼠的毛色受一對(duì)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Avya，卻表現(xiàn)出不同的毛色：介于黃色和黑色之間的一系列過(guò)渡類型。研究表明，Avy基因的表達(dá)受甲基化的抑制，甲基化程度越高，Avy基因的表達(dá)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(yú)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。
【板書(shū)】
第2節(jié) 基因表達(dá)與性狀的關(guān)系
一、細(xì)胞中的基因表達(dá)
細(xì)胞分化：基因的選擇性表達(dá)
二、生物體中基因表達(dá)對(duì)性狀的控制
（一）基因的堿基序列改變
1、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。
2、基因通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。
（二）基因的堿基序列不變：表觀遺傳
被甲基化修飾，抑制基因的表達(dá)。
三、基因與性狀的關(guān)系
（一）基因決定性狀：不是一一對(duì)應(yīng)的
1、一個(gè)性狀可以受多個(gè)基因影響
2、一個(gè)基因也可以影響多個(gè)性狀
（二）環(huán)境對(duì)性狀有重要影響
【課后反思】
本節(jié)課利用學(xué)生在搭建模型中可能發(fā)生的錯(cuò)誤，引出沖突，并結(jié)合資料和立體結(jié)構(gòu)模型， 解決學(xué)生錯(cuò)誤的同時(shí)，生成了新的知識(shí)。將課堂環(huán)環(huán)相扣，緊密聯(lián)系，讓學(xué)生像闖關(guān)一樣體會(huì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，沉浸在科學(xué)探究的過(guò)程中。本節(jié)課同時(shí)給予學(xué)生平面和立體兩種脫氧核苷酸模型，順利解釋了 DNA 兩條鏈反向以及雙螺旋形成的原因。

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