高一生物人教版必修二4.2基因表达与性状的关系（学案）

人教版（2019）必修二 遗传与进化 第 4 章 基因的表达 第 2 节 基因表达与性状的关系 一、教学目标的确定 课程标准与本节对应的“内容要求”是：“概述 DNA 分子上的遗传信息通过 RNA 指导蛋 白质的合成”。确定教学目标为： 1.说明基因通过控制酶的合成和蛋白质的结构控制生物体的性状。 2.阐述细胞分化是基因选择性表达的结果。 3.概述生物体的表观遗传现象。二、教学重难点 教学重点 （1）基因表达与性状的关系。 （2）细胞分化是基因的选择性表达。 （3）表观遗传现象。 教学难点 表观遗传现象。 三、教学设计思路 首先通过水毛茛在不同环境下的不同形态引出课题。利用豌豆的皱粒和圆粒、白化病的实例 讲解基因通过控制酶的合成来控制代谢过程来控制生物体的性状的；利用囊性纤维病的实例 讲解基因是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状的。通过展示不同类型细胞中 DNA 和 mRNA 的检测结果，讲解基因的分类和细胞分化的实质。最后通过讲解柳穿花鱼的 形态结构和小鼠毛色的遗传的实例，讲解表观遗传，引导学生认同基因、基因表达产物和环 境之间存在着复杂的相互作用。 四、教学步骤 1.新课导入 教师活动：展示同一种水毛茛裸露在空气中以及浸在水中的叶的不同形态以及课本讨论中的 两个问题。 教师活动：针对以上两个问题进行讲解： （1）两种形态的叶均是由受精卵分裂、分化后形成的，所以其基因组成一样。 （2）两种叶形的差异可能是由其生活环境（沉在水中和挺出水面）引起的。 教师活动：我们已经知道生物体的性状是由基因控制的，基因是怎么控制生物体的性状的？ 基因和性状是一一对应的关系吗？这就是这节课所要学习的内容。 2.新课讲授 一、基因表达产物与性状的关系 教师活动：首先下面我们再通过几个具体的例子来看看基因、蛋白质与生物性状特征之间的 关系。 教师活动：我们前面刚学的豌豆有圆粒与皱粒这一对相对性状，100 多年前，孟德尔用遗传 因子的假设作岀精彩的解释，如何从基因的角度来解释这一对相对性状呢？请大家阅读课本 71 页内容。 教师活动：这两种豌豆在基因有什么不同？ 教师活动：皱粒豌豆中的 DNA 中插入了一段外来的 DNA 序列，打乱了编码淀粉分支酶的 基因，导致皱粒豌豆中淀粉分支酶不能正常合成，豌豆中游离的蔗糖不能合成淀粉，淀粉含 量降低，而淀粉具有亲水性，能吸水膨胀，而蔗糖却不能，当豌豆成熟时，淀粉含量高的豌 豆因能有效地保留水分，显得圆鼓鼓的。而淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩。 教师活动：展示白化病患者的图片。患白化病的患者则是由于机体中缺少一种酶——酪氨酸 酶，患者体内的黑色素细胞不能将酪氨酸最终变成黑色素。那为什么会缺少酪氨酸酶呢？原 来是白化病患者中控制酪氨酸酶形成的基因异常导致的。 教师活动：这两个例子可以总结出什么共同点？ 学生活动：从这两个例子来看，都是因基因通过控制酶的合成来控制代谢过程来控制生物体 的性状的。 教师活动：囊性纤维病是北美白种人中常见的一种遗传病，主要表现为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。研究表明，其病因是一个 跨膜蛋白（CFTR 蛋白）的基因缺失了 3 个碱基引起的。 教师活动：这个例子又能说明什么？ 教师活动：说明基因是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状的。 二、基因的选择性表达与细胞分化 教师活动：展示人体的各个细胞图片，同一生物体不同类型的细胞中，基因都是相同的， 而形态、结构和功能却各不相同，这是为什么？ 学生活动：思考后回答。 教师活动：展示课本思考讨论中的内容，并提出以下问题： （1）这 3 种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？ （2）3 种细胞中的 DNA 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，这一事实说明了什么？ 教师活动：讲解以上问题： （1）三种细胞中各能合成自己特有的蛋白质，如输卵管细胞可合成卵清蛋白，红细肥可合 成珠蛋白，而胰岛细胞可合成胰岛素。 （2）三种细胞中均含三种基因，而只有对应的细胞中能检测到一种基因的 mRNA，这一事 实说明了不同细胞合成的蛋白质不同，是因为其转录产生的 mRNA 不同，即基因的选择性 表达。 教师活动：引导学生阅读课本 72 页，讲解根据基因在不同类型细胞中的表达情况，基因可 分为管家基因和奢侈基因。 教师活动：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？ 教师活动：讲解每种类型细胞只表达一部分基因，即基因表达的差异产生了不同类型的细胞。 讲解细胞分化的实质是基因的选择性表达。 三、表观遗传 教师活动：刚刚学习到基因通过其表达产物——蛋白质来控制姓张，基因生物表达水平也能 直接影响生物性状，比如表观遗传。 教师活动：带领学生阅读课本思考讨论中的资料一（柳穿鱼花的形态结构与 Lcyc 基因表达 的关系）和资料二（小鼠毛色与 Avy 基因表达的关系）。 教师活动：课件展示以下问题： （1）上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？ （2）分析资料 1，F1 的花为什么与植株 A 的相似？在 F2 中，为什么有些植株的花与植株 B 的相似？ （3）资料 1 和资料 2 展示的遗传现象有什么共同点？这对你认识基因和性状的关系有什么 启示？ 教师活动：讲解以上问题： （1）在花型不同的柳穿鱼植株中，Lcyc 基因相同，但该基因的表达存在差异，开辐射对称 花的植株，Lcyc 基因被高度甲基化，因此不表达。小鼠毛色改变的原因是 Avy 基因的甲基化 程度不同，导致该基因的表达受到抑制的程度不同，进而影响性状。 （2）F1 植株具有一个正常的 Lcyc 基因和一个被高度甲基化的 Lcyc 基因，故它的花与植株 A 的相似；F1 自交的 F2 中有些植株具有两个被高度甲基化的 Lcyc 基因，因此它们的花与植 株 B 的相似。 （3）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。 教师活动：概括总结表观遗传的概念。 教师活动：总结基因与性状的关系：基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系； 基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用。 五、板书设计 第四章 第 2 节 基因表达与性状的关系 一、基因表达产物与性状的关系 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状。 基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 二、基因的选择性表达与细胞分化 细胞分化的实质是基因的选择性表达。 三、表观遗传 概念：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。 基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，精细地调控着 生物体的性状。