資源簡介

教學設(shè)計
課程基本信息
學科 生物學 年級 高一 學期 春季
課題 基因表達與性狀的關(guān)系
教學目標
1.通過分析柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)與小鼠毛色的遺傳現(xiàn)象等的相關(guān)問題，概述基因堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳現(xiàn)象。 2.通過展開批判性思維訓練，分析闡明基因、環(huán)境、性狀之間的復雜關(guān)系，認同生命的復雜性，摒棄簡單機械的線性決定論的思維模式。 3.通過探討表觀遺傳與生活習慣、癌癥藥物研發(fā)等資料，認同及時改善吸煙飲酒不良生活習慣的必要性，指導養(yǎng)成健康生活方式，關(guān)注癌癥藥物研發(fā)，關(guān)愛生命。
教學內(nèi)容
教學重點： 1. 分析和概述表觀遺傳現(xiàn)象。
2. 闡明基因、環(huán)境、性狀之間的復雜關(guān)系。
教學難點： 1. DNA甲基化的表觀遺傳機制。 2. 闡明基因、環(huán)境、性狀之間的復雜關(guān)系。
教學過程
教學環(huán)節(jié) 主要教學活動 設(shè)計意圖
引入新課 小鼠毛色多樣，白化小鼠與人患白化病機理相似，除白色之外還有黃色、灰色、黑色，圖片展示酪氨酸與黑色素合成過程。提出問題：白化小鼠的產(chǎn)生體現(xiàn)了基因表達產(chǎn)物與性狀的哪種關(guān)系？ 教師簡介Avy基因、ASP蛋白與黃色、黑色毛色形成的關(guān)系，并創(chuàng)設(shè)情境：純種黑色小鼠（aa）和純種黃色?。ˋvyAvy）雜交產(chǎn)生子一代。 學生可依據(jù)孟德爾遺傳定律預(yù)測F1小鼠毛色，同實驗結(jié)果對比后，提出問題：DNA序列完全相同的小鼠的毛色為何不同？基因一定可以決定性狀嗎？ 運用已知解釋生物學現(xiàn)象，并通過實驗結(jié)果制造認知沖突激發(fā)學生興趣，進一步探究基因表達與性狀的關(guān)系。
新知學習 表觀遺傳現(xiàn)象的分析 資料1：柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)分析（教材文字資料） （1）柳穿魚性狀不同的原因是什么？（基因型相同嗎？） （2）這種作用是否可遺傳？（同教材討論題：植株A、B雜交，F(xiàn)1的花與植株A相似，為什么？F1自交的F2中絕大部分植株的花與植株A相似，少部分植株的花與植株B相似，為什么？） 構(gòu)建概念模型解釋資料中基因表達與性狀的關(guān)系 資料2：小鼠毛色的遺傳（教材文字資料） （1）小鼠毛色不同的原因是什么？（基因型相同嗎？） （2）是否可遺傳？嘗試設(shè)計實驗進行探究 補充資料：F1小鼠的測交實驗 綜合資料1、2，提出問題：柳穿魚花形和小鼠毛色遺傳有何共同點？ 建立概念模型，歸納兩則資料機理的共性，歸納表觀遺傳的概念。 表觀遺傳的機制 展示小鼠毛色中DNA甲基化影響基因的表達示意圖，簡要補充a序列相當于啟動子，可促進A基因表達，但甲基化后與RNA聚合酶的結(jié)合能力會下降，理解DNA甲基化在轉(zhuǎn)錄水平改變基因表達的機制。并通過動畫視頻補充其他調(diào)控基因表達的分子機制——組蛋白乙酰化、甲基化、RNA干擾等。將表觀遺傳機制與中心法則結(jié)合構(gòu)建概念圖。 表觀遺傳現(xiàn)象與基因選擇性表達的關(guān)系 黃色小鼠的心肌細胞并不表現(xiàn)出和體毛一樣的顏色，心肌細胞中有A基因嗎？其表達情況如何？聯(lián)系細胞分化的實質(zhì)是基因選擇性表達，而表觀遺傳標記是A基因在特定時空表達及表達水平高低的調(diào)控機制之一。 即通過不同的表觀遺傳機制激活/抑制不同基因的表達，從而實現(xiàn)細胞分化。并且分化后的細胞經(jīng)有絲分裂產(chǎn)生的子細胞會繼承親代細胞的表觀遺傳標記，從分子和細胞水平理解表觀遺傳機制可遺傳的特點。進一步概括出表觀遺傳現(xiàn)象普遍存在于生物體生長、發(fā)育、衰老的整個生命活動過程中。 資料3：Avya小鼠的毛色會因其胎兒期母鼠食用不同成分的食物而發(fā)生變化，也會表現(xiàn)出介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型，這又是為什么呢？ 認同環(huán)境可以通過影響表觀遺傳修飾而改變基因的表達，進而影響性狀。 資料4：閱讀教材P74與社會的聯(lián)系 資料5：懷孕期間女性吸煙：早產(chǎn)、學習和行為障礙、哮喘等疾病風險增加 資料6：孕鼠過量攝入乙醇會顯著降低胚胎的DNA甲基化水平，被認為是導致包括發(fā)育遲緩、顱面畸形和中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損等胚胎畸形的重要原因之一。 資料7：讓雌性小鼠攝入高脂肪的食物，它們第3代中的雌性會出現(xiàn)體型變大和對胰島素敏感度下降的現(xiàn)象。 說出由于環(huán)境和生活習慣的改變，可能會改變個體的表觀遺傳修飾，能夠引起生物體性狀的改變，并且可能遺傳給后代，認同良好生活習慣健康生活的重要性。 基因、蛋白質(zhì)、環(huán)境、性狀的復雜關(guān)系 資料8：小鼠毛色受到A、B、C等多個等位基因的共同調(diào)控+身高受多基因共同控制 資料9：水稻Ghd7基因與性狀的關(guān)系+豌豆控制開紫花的基因也控制種皮呈現(xiàn)灰色 歸納：基因與性狀并不是簡單的線性關(guān)系 拓展應(yīng)用：回歸水毛茛，結(jié)合所給資料10提出水毛茛陸生葉和水生葉形成與環(huán)境之間的關(guān)系（環(huán)境因素通過影響植物激素含量的變化，進而導致表觀遺傳修飾發(fā)生改變，基因表達水平改變，性狀改變） 以小鼠毛色為例，建構(gòu)概念圖總結(jié)基因、蛋白質(zhì)、環(huán)境與性狀的關(guān)系：基因與基因、基因與基因表達產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在錯綜復雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復雜的網(wǎng)絡(luò)，精細地調(diào)控著生物體的性狀。 拓展運用： 資料11：結(jié)腸癌與表觀遺傳（健康生活） 學生嘗試從表觀遺傳角度提出研制治療癌癥藥物的思路 資料12：體細胞克隆猴的技術(shù)難點（關(guān)注科學前沿） 嘗試解釋表觀遺傳調(diào)節(jié)劑在克隆中的作用 提取分析信息，構(gòu)建概念模型解釋動植物表觀遺傳現(xiàn)象。 從共性出發(fā)，建構(gòu)概念，培養(yǎng)歸納與概括的科學思維。 獲取轉(zhuǎn)化信息，構(gòu)建模型，推測表觀遺傳機制。 整合細胞分化與表觀遺傳兩個概念，培養(yǎng)學生基于證據(jù)進行合理推測的科學探究能力。 通過資料分析，深入理解環(huán)境與表觀遺傳的關(guān)系，認識到表觀遺傳現(xiàn)象的普遍性，引導學生關(guān)注生物學知識與健康生活之間的關(guān)系，并指導自身選擇良好的生活習慣。 通過各種生物基因與性狀關(guān)系實例的分析，認識到二者關(guān)系的復雜性。 運用已學知識解釋生活現(xiàn)象，呼應(yīng)開頭的問題探討，增強學生學以致用的意識和能力。 完成概念圖的構(gòu)建，總結(jié)深化基因、基因表達產(chǎn)物、環(huán)境、性狀的復雜網(wǎng)絡(luò)。在理解的基礎(chǔ)上用以現(xiàn)實情境中實際問題的解決，引導學生關(guān)注生命健康，關(guān)注理論知識及科學技術(shù)在生產(chǎn)實際中的價值。
小結(jié)提升 1.基因通過其表達產(chǎn)物——蛋白質(zhì)來控制生物體的性狀。DNA甲基化等因素導致在其堿基序列不變的情況下，表達情況會發(fā)生可遺傳的變化，這就是表觀遺傳。 2.在大多數(shù)情況下，基因與性狀之間并不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系，基因與基因、基因與基因表達產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在錯綜復雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復雜的網(wǎng)絡(luò)，精細地調(diào)控著生物體的性狀。 歸納概念，與第一課時的概念建立聯(lián)系，深化學生對基因表達與性狀關(guān)系的系統(tǒng)性知識。

展開更多......

收起↑