人教版高一必修二4.2 基因表达与性状的关系

基因表达与性状的关系【教学目标】1．知道细胞质的基因2．基因表达产物与性状的关系3．了解细胞质基因能引起的一些疾病4．了解基因的选择性表达与细胞分化的关系5．了解表观遗传的概念和实例【教学重难点】1．教学重点：（1）基因表达产物与性状的关系（2）基因的选择性表达与细胞分化的关系（3）表观遗传2．教学难点：基因表达产物与性状的关系、表观遗传【教学方法】讲授与学生讨论相结合、问题引导法、归纳【课时安排】1课时【教学过程】回忆：DNA复制、转录、翻译三者之间的关系，它们的概念分别是：（1）DNA复制：DNA的复制过程，它是以DNA的两条链为模板，形成两个相同的子代DNA分子的过程。

（2）转录：细胞核中的转录过程，它是以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则，合成RNA的过程。

（3）翻译：细胞质核糖体的翻译过程，以RNA为模板，利用游离的氨基酸，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。

既然基因通过转录和翻译，最终控制了蛋白质的合成，而蛋白质是生物体生命活动的承担者和体现者。

那么，基因又是怎样来控制生物体的性状的呢？让我们带着这个问题来研究关于基因、蛋白质和性状的关系。

（一）基因表达产物与性状的关系基因与蛋白质有何关系？基因指导__蛋白质_的合成。

基因与性状有何关系？基因控制生物体的_性状_。

蛋白质与生命性状特征有何关系？蛋白质是生命活动的_体现_者和_承担_者例一：豌豆的圆粒与皱粒如何从基因控制性状的角度解释这一对相对性状的形成？原来，圆粒豌豆的DNA中有一个控制编码淀粉分支酶的基因，淀粉分支酶可以控制淀粉的合成，淀粉的吸水性比较强，豌豆会因为淀粉吸水而膨胀，表现出圆粒的特征。

而皱粒豌豆的DNA比圆粒豌豆的DNA多了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因。

最终淀粉分支酶不能形成，导致细胞内淀粉含量也大大降低，所以豌豆就表现出皱缩。

例二：白化病人的白化病是因为控制酪氨酸酶的基因异常引起的。

酪氨酸酶可以将酪氨酸转变成黑色素，一般存在于正常人的皮肤、毛发等处。

4.2 基因表达与性状的关系1．下列关于基因与性状关系的叙述错误的是（）A．一个基因可以影响一个性状B．一个基因可以影响多个性状C．一个性状可以受多个基因的影响D．生物的性状完全由基因决定【答案】D【解析】基因与性状的关系：基因与性状不是简单的线性关系，多数情况下一个基因控制一个性状，有时一个性状由多个基因控制，一个基因也可以影响多个性状，生物的性状不仅由基因决定，还与环境等相关，D错误。

2．基因组成相同的同卵双胞胎具有微小差异。

下列选项中能合理解释该现象的是（）A．基因突变B．表观遗传C．基因重组D．染色体变异【答案】B【解析】表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中，例如，基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异就与表观遗传有关，B符合题意。

3．基因表达可受表观遗传机制的调控。

关于表观遗传机制，下列表述正确的是（）A．DNA 序列没有发生改变B．DNA 甲基化阻碍翻译的发生C．RNA 干扰是细胞内特定的 mRNA 合成受阻D．组蛋白发生修饰后必然抑制基因的表达【答案】A【解析】表观遗传时，基因的碱基序列不发生改变，A正确；DNA 甲基化可能影响转录因子和DNA的结合，阻碍转录的发生，B错误；RNA 干扰可以干扰生物体本身的mRNA，导致相应蛋白质无法合成，从而使特定基因沉默，C错误；组蛋白修饰可以产生激活或抑制基因转录，D错误。

4．下列有关基因对性状的控制的说法，正确的是（）A．囊性纤维病体现了基因对性状的直接控制B．柳穿鱼花的不同形态是由于基因型不同导致的C．人的血红蛋白与马的血红蛋白有差异，体现了基因的选择性表达D．DNA的甲基化修饰没有改变遗传信息，不能遗传给下一代【答案】A【解析】囊性纤维病的实例可以说明基因对性状的直接控制,即基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，A正确；柳穿鱼花的形态结构不同，原因是这两植株中的一株在开花时Lcyc基因未表达，它们其他方面基本相同，B错误；人的血红蛋白与马的血红蛋白有差异，是基因不同，C错误；DNA的甲基化修饰没有改变遗传信息，可以传给下一代，D错误。

高中生物第四章基因的表达02102
4.2 基因表达与性状的关系
一、基因表达产物与性状的关系
1.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
实例：豌豆粒形、白化症状
2.基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状
实例：囊性纤维病、镰刀型细胞贫血症
二、基因的选择性表达与细胞分化
细胞分化的本质是基因的选择性表达
三、表观遗传
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
四、基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在复杂的相互作用，形成错综复杂的网络，精细地调控着生物的性状
1。

高一生物必修二时间：月日课型：新授课时：1 主备人：王妍第四章第2节基因表达与性状的关系【教学目标】1、举例说明基因通过控制酶的合成或蛋白质的结构控制生物体的性状。

2、说明细胞分化是基因选择性表达的结果。

3、阐明生物体的表观遗传现象。

【教学重难点】1、教学重点(1)基因表达与性状的关系。

(2)细胞分化的实质是基因的选择性表达。

(3)表观遗传现象。

2.教学难点：表观遗传现象。

【教学流程】一、导入新课、板书课题利用“问题探讨”中的问题情境，引发学生对基因表达与表观性状关系的思考。

二、出示目标，明确任务1、理解并掌握基因表达与性状的关系。

2、识记细胞分化的实质三、学生自学、独立思考认真阅读课本P71-P74，独立思考，把知识点、重难点和疑难点作出标记，限时3分钟。

四、自学指导，紧扣教材自学指导一：阅读P71-P72页“基因表达产物与性状的关系”，回答下列问题，限时3分钟1、结合图4-9，思考豌豆出现皱粒的直接原因是什么？由此说明基因通过什么途径控制生物的性状？举例子说明？2、基因还可通过哪些途径控制生物体的性状？并说明囊性纤维化患者患病直接原因和根本原因。

自学指导二：阅读P72-P75页“基因的选择性表达与细胞分化”，回答下列问题，限时3分钟1、根据P72思考讨论，回答这3种细胞中的基因组成是否相同？他们合成的蛋白质种类是否相同？2、3种细胞中都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因，但是只检测到了一种基因的mRNA，说明了什么？3、细胞中所有基因都表达吗？基因表达可分为哪几类？4、细胞分化的实质？基因选择性表达与什么有关？自学指导三：阅读P73-P74页“表观遗传”，回答下列问题，限时2分钟。

1、根据P73思考讨论，回答讨论中的3个问题。

2、什么是表观遗传？特点？3、基因与性状之间是单一对应关系吗？生物体性状完全由基因调控吗？环境对性状有无影响？举例说明。

4、基因、基因表达产物、环境与生物体性状关系？五、自学展示，精讲点拨（一）学生展示（二）点拨自学指导1点拨：囊性纤维病直接原因是CFTR蛋白结构异常，根本原因是基因缺失。

4.2《基因表达与性状的关系-表观遗传》教学设计-人教版高中生物（2019）必修二教材分析《表观遗传》选自高中生物人教版教材必修二《遗传与进化》第 4章第 2节。

本节课内容为现代遗传学研究的前沿内容，与人类生活较密切的部分相关实例已得到了清晰阐释，如柳穿鱼花的花色遗传，小鼠的毛色遗传等，通过对其遗传物质的研究最终得到“存在基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象”的概念。

在此基础上延申甲基化和组蛋白修饰等表观遗传修饰在细胞分化过程中的作用，细胞癌变和诱导多动能干细胞过程中的表观遗传修饰改变现象。

从教材本节课的安排来看，前期课程先介绍了基因表达的过程，再描述了基因表达与性状的关系，最后讲表达过程中进行影响的表观遗传现象，体现了教材编写的逻辑性，从微观到宏观，从机制到表现，符合学生的认知规律。

本节课的重点在于影响基因表达的因素，表观遗传的特点、表观遗传的实例、基因与表达产物、基因与环境之间的相互作用对生物体性状产生何种影响。

能力要求更加偏重于对现象的解释和机制的探究。

学情分析本节内容安排在经典遗传学之后，目的是通过“细胞分化的本质是基因选择性表达的结果”和“表观遗传机制控制基因表达”两部分内容的学习，加深对遗传信息传递和表达过程的理解，构建完整的生物学大概念，为形成遗传与进化的生命观念做好分子层面的铺垫。

学生之前已经掌握了经典遗传学，以及基因对性状对常规控制，已经有了一定的学习基础。

作为课标和教材新加入的教学内容，“表观遗传”的引入是最新研究成果进入高中课堂的生动体现，也是本节课内容的重点和难点。

为突破重点和难点，本节课以问题为导向，充分考虑学生的接受能力，以科学研究证据为资料，从讨论父母给的遗传信息都一样么，以及“细胞分化”与“基因表达”的关系入手，分析科学研究数据，概述细胞的分化是基因选择性表达的结果；然后提出新问题：“基因选择性表达是如何调控的？”以科学研究进展为材料，构建表观遗传的概念并总结出表观遗传的调控方式；再以现实问题创设情境，引导学生在层层递进真实情境中解决问题，符合学生的认知规律，促进生物学学科核心素养的落实。

4.2《基因表达与性状的关系-表观遗传》教学设计-人教版高中生物（2019）必修二《遗传与进化》一、课标分析本节内容属于《普通高中生物学课程标准（2017 版 2020 年修订）》（以下简称“课标”）中模块二《遗传与进化》中大“概念 3 遗传信息控制生物性状，并代代相传”中的“3.1 亲代传递给子代的遗传信息主要编码在 DNA 分子上”中的“3.1.5 概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象”。

二、教材分析《基因表达与性状的关系》是人教版高中生物教科书必修二《遗传与进化》第四章第二节的内容。

本节课是新课标内容要求中大概念3“遗传信息控制生物性状，并代代相传”下的 3. 1. 4“生物的性状主要通过蛋白质表现”的重要组成部分。

本节课内容分为 2 个课时，第一课时讲解基因对性状控制的两条途径以及基因的选择性表达，第二课时讲表观遗传，本节内容既是从分子水平上阐明遗传物质在生物体是如何起作用的，又对于学生理解变异的本质打下基础，起着承前启后的作用。

在新沪科版（2020）高中生物学必修 2《遗传与进化》教材中是讲本节内容放到第一章第三节“基因选择性表达导致细胞差异化”的位置，通过“不同条件下大肠杆菌LacZ 等基因差异化表达示意图”引入，“广角镜”中介绍“真核生物基因表达的多种调控方式”，分别有“转录水平调控、转录后水平调控、翻译水平调控、翻译后水平调控”，最后有重点介绍了表观遗传的调节机制“DNA 甲基化、组蛋白修饰、RNA 干扰”，这些我们的教学过程中会以信息题考查，我在本节课中也利用资料和视频让学生自己得出结论。

三、学情分析本节教学对象为我校高一学生，通过第二章和第三章的学习，在学习本节前，学生已经了解了“基因是什么”在初中生物课以及本模块第一节的学习中，以充分阐释“基因和性状的关系”，通过学习《分子与细胞》模块，学生也已经认识到蛋白质是生命活动的主要承担者。

通过第四章第一节的学习写生已经对“基因、蛋白质、性状三者之间的关系”有了整体认识，以双胞胎遗传物质和生活环境都一样，表型仍然有差异，让学生自然而然就会对此产生疑问，带着这样的疑问，学生特别积极的就展开了对本节课的学习。

第2节基因表达与性状的关系学习目标核心素养1.阐明基因表达与性状的关系。

(重点)2.了解基因的选择性表达与细胞分化。

3.理解表观遗传。

(重点)1.结合实例，阐述基因控制性状的两种方式。

2.通过对表观遗传概念的理解，明确基因、环境与性状的关系。

一、基因表达产物与性状的关系1．基因对性状的两种控制途径(1)基因对生物性状的间接控制①实质：基因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。

②举例：皱粒豌豆的形成人的白化病的形成编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱↓淀粉分支酶异常，活性大大降低↓淀粉合成受阻，含量降低↓淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩控制编码酪氨酸酶的基因异常↓不能合成酪氨酸酶↓酪氨酸不能转变为黑色素↓表现出白化症状①实质：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

②实例：囊性纤维化的形成编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基↓CFTR蛋白缺少苯丙氨酸↓CFTR蛋白空间结构发生变化，导致功能异常↓患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，使肺功能严重受损2．基因与性状的关系(1)基因通过其表达产物——蛋白质来控制性状，细胞内基因表达与否及表达水平的高低都是受到控制的。

(2)基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。

①一个性状可以受多个基因控制；②一个基因可以影响多个性状；③生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有重要影响。

二、基因的选择性表达与细胞分化1．生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的。

2．细胞分化的实质：基因的选择性表达。

3．表达的基因的类型(1)在所有细胞中都能表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如ATP合成酶基因。

(2)只在某类细胞中特异性表达的基因，如胰岛素基因。

4．基因选择性表达的原因：与基因表达的调控有关。

三、表观遗传1．概念：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表观发生可遗传变化的现象。

2．例子：蜂群中的蜂王和工蜂。

人教版高中生物必修2第四章《4.2 基因的表达与性状的关系》教学设计学生客观全面地评价基因决定论的观点，帮助学生摒弃简单机械的线性决定论的思维模式；提升学生主动向他人宣传关爱生命、健康生活的社会责任感。

4.板书设计4.2 基因的表达与性状的关系5.作业设计题组一基因表达产物与性状的关系1．下列关于基因控制生物性状的叙述，错误的是()A．基因可以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，如白化病的发病机理B．基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，如豌豆的圆粒和皱粒的形成C．基因中碱基排列顺序不发生改变也可能会导致生物体性状的改变D．生物体的性状除了受基因控制外，还受环境的影响答案 B 解析豌豆的圆粒和皱粒的形成，体现了基因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，故B错误。

2．下图为人体内基因对性状的控制过程，由分析可知()A．基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中A．柳穿鱼Lcyc基因的部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达B．基因组成相同的同卵双胞胎出现某种性状差异，不一定是表观遗传C．表观遗传由于碱基序列不变，不能将性状遗传给下一代D．构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰会影响基因的表达答案 C 解析表观遗传虽然碱基序列不变，但表观遗传导致的性状改变可以遗传给下一代，C错误。

6．在甲基转移酶的催化下，DNA的胞嘧啶被选择性地添加甲基导致DNA甲基化，进而使染色质高度螺旋化，因此失去转录活性。

下列相关叙述不正确的是()A．DNA甲基化，会导致基因碱基序列的改变B．DNA甲基化，会导致mRNA合成受阻C．DNA甲基化，可能会影响生物体的性状D．DNA甲基化，可能会影响细胞分化答案 A 解析DNA甲基化是DNA的胞嘧啶被选择性地添加甲基，不会导致基因碱基序列的改变，A错误。

7．黄色小鼠(AA)与黑色小鼠(aa)杂交，产生的F1(Aa)中不同个体出现了不同体色。

第4章基因的表达第2节基因表达与性状的关系【素养目标】1.了解DNA、基因、蛋白质与性状之间的关系。

【必备知识】一、相关概念中心法则（1957年克里克）：遗传信息可以从DNA流向DNA，既DNA的自我复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录翻译。

遗传信息可以从RNA到RNA（即RNA的自我复制）也可以从RNA流向DNA（即逆转录）。

二、基因、蛋白质与性状的关系1、基因通过控制酶的合成来控制生物物质代谢，进而来控制生物体的性状。

2、基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

三、基因型与表现型的关系：表现型＝基因型＋环境1、生物体的性状是由基因控制的，但也受环境因素的影响。

2、基因与基因；基因与基因产物；基因与环境之间少种因素存在复杂的相互作用，共同地精粗地调控生物体的性状。

四、基因的选择性表达与细胞分化1.细胞分化:生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的,细胞分化是基因选择性表达的结果。

2基因的选择性表达细胞中的基因有些表达，有些不表达，表达的基因大致可以分为两类。

(1)一类是在所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如核糖体蛋白基因、A TP合成酶基因。

(2)另一类是只在某奥细胞中特异性表达的基因,如卵清蛋白基因、胰岛素基因。

3表观遗传1.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。

2.原因:基因的碱基序列没有变化,但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表 达,进而对表型产生影响。

3.举例(1)基困组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异。

(2)蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的,但它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同。

【本节重点】1. 同一个个体细胞内的遗传物质是相同的，但基因的表现情况却不尽相同，也就是DNA 相同，mRNA 却不尽相同。

2. 除了DNA 甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙醇化等修饰也会影响基因的表达。

打卡知识点10 第四章第2节基因表达与性状的关系1.基因对性状控制的途径有哪些？基因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。

基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

2.体现基因通过控制酶的合成来控制代谢，进而控制生物性状的例子有哪些？豌豆的圆粒和皱粒、白化病、苯丙酮尿症3.体现基因控制蛋白质结构直接控制生物性状的例子有哪些？镰状细胞贫血、囊性纤维化4.豌豆皱粒的原因？皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，导致淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，进而使细胞内淀粉含量降低。

淀粉在细胞中具有保留水分的作用。

当豌豆成熟时，淀粉含量高的豌豆能有效地保留水分，十分饱满；淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩5.白化病的原因？编码酪氨酸酶的基因异常而引起的。

它能将酪氨酸转变为黑色素。

如果一个人由于基因异常而缺少酪氨酸酶，那么这个人就不能合成黑色素，从而表现出白化症状。

6.苯丙酮尿症的形成原因及如何控制？患者缺少某种酶，导致苯丙氨酸不能转化成酪氨酸，而转化成苯丙酮酸，积累后影响脑的发育。

控制方法：使奶粉中不含苯丙氨酸7.囊性纤维化的原因？编码 CPTR 蛋白（一种转运蛋白）的基因缺失了3个碱基，导致 CFTR 蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，其空间结构发生变化，使 CFTR 转运氯离子的功能出现异常，导致患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损。

8.镰状细胞贫血的原因？血红蛋白的基因中碱基对替换（A//T→T//A）,导致血红蛋白结构改变，引起的红细胞呈镰状，易破裂，使人患溶血性贫血9.细胞分化的本质？基因的选择性表达基因的选择性表达与基因表达的调控有关。

12.细胞分化的表现？（分子、细胞、细胞器三个水平）①分子水平：mRNA、蛋白质种类数量等不同。

②细胞器水平：细胞器种类和数量有较大差异。

③细胞水平：细胞形态、结构、功能发生改变。