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高中生物学（人教版）必修2 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第1 课时基因表达产物与性状的关系和基因的选择性表达与细胞分化一、教材分析《基因表达与性状的关系》是人教版新教材第4 章第2 节的内容，通过前面的学习，学生已经知道基因能指导蛋白质的合成，蛋白质是生命活动的主要承担者。
那么基因与性状之间是怎样的关系呢？另外，通过本节内容的学习学生认识到基因的改变可能引起蛋白质的改变，进而可能引起性状的改变，从而为后面基因突变等知识的学习埋下铺垫。
综上所述，本节内容具有承上启下的重要作用。
二、学情分析学生通过前面生物课的学习，以及平时报刊杂志短视频等多种传播媒体的介绍，已经形成了有关DNA、基因和蛋白质的基本概念，对基因是什么以及基因能够决定生物的性状有了一定的科学认识，但是学生并不知道基因是如何起作用的，这节课要帮助学生形成“基因-蛋白质-性状”这三者关系的整体认识。
另外，从分子水平帮助学生理解为什么同一生物体的不同类型细胞，会在形态、结构、功能上出现差异。
本节课帮助学生整合已有知识，已达到更深层次的整体认识。
三、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的性状。
（2）通过角色扮演活动来比较同一生物体3 种细胞中DNA 和mRNA 的检测结果，阐明细胞分化是基因选择性表达的结果。
四、教学重难点基因表达产物与性状的关系。
细胞分化的本质是基因的选择性表达。
五、开放性学习环境通过学生自主学习、相互讨论，在一系列问题的引导下，达到解决问题的目的。
六、教学过程教学内容教师活动学生活动设计意图创设情境导入新课【展示图片】三花猫。
【过渡】生物的性状由基因控制，蛋白质是生物性状的体现者，通过基因的表达来合成，那么基因的表达与性状之间的关系如何呢？回忆重要概念，思考概念之间的联系。
为新概念的引入建立基础。
结合已知概念之间的联系，引入新概念。
激发学生学习的兴趣。
基因表达产物与性状的关系【提供事实】：皱粒豌豆的形成机制是淀粉分支酶异常，人的白化病症状的形成是由于缺乏酪氨酸酶。
基因表达与性状的关系【教学目的】1．明白细胞质的基因2．基因表达产物与性状的关系3．理解细胞质基因能引起的一些疾病4．理解基因的选择性表达与细胞分化的关系5．理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、咨询题引导法、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，它们的概念分不是：〔1〕DNA复制：DNA的复制过程，它是以DNA的两条链为模板，形成两个一样的子代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那么，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，最终操纵了蛋白质的合成，而蛋白质是生物体生命活动的承当者和表达者。
那么，基因又是怎么样来操纵生物体的性状的呢？让我们带着那个咨询题来研究关于基因、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？基因操纵生物体的_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_表达_者和_承当_者例一：豌豆的圆粒与皱粒如何从基因操纵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中有一个操纵编码淀粉分支酶的基因，淀粉分支酶能够操纵淀粉的合成，淀粉的吸水性比拟强，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落低，因此豌豆就表现出皱缩。
例二：白化病人的白化病是因为操纵酪氨酸酶的基因异常引起的。
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。
（新高考生物一轮复习教案）第六单元 遗传的物质基础第5课时 基因表达与性状的关系 课标要求 1.举例说明生物的性状主要通过蛋白质表现。
2.细胞分化的本质是基因选择性表达的结果。
3.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。
1．基因表达产物与性状的关系(1)直接控制途径(用文字和箭头表示)基因――→控制蛋白质的结构――――→直接控制生物体的性状(完善实例分析如下)(2)间接控制途径(用文字和箭头表示)基因――→控制酶的合成――→控制代谢过程――――→间接控制生物体的性状(完善实例分析如下)①白化病致病机理图解②豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解2．基因的选择性表达与细胞分化(1)基因类型⎩⎪⎨⎪⎧ 在所有细胞中都能表达的基因只在某类细胞中特异性表达的 基因(2)细胞分化的本质：基因的选择性表达。
(3)细胞分化的结果 由于基因的选择性表达，导致来自同一个体的体细胞中mRNA 和蛋白质不完全相同，从而导致细胞具有不同的形态和功能。
(4)细胞分化的本质就是基因的选择性表达。
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)特点①可遗传：基因表达和表型可以遗传给后代。
②不变性：基因的碱基序列保持不变。
③可逆性：DNA 的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被修饰的DNA 可能发生去甲基化。
(3)理解表观遗传应注意的三个问题①表观遗传不遵循孟德尔遗传规律。
②表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂传递被修饰的基因。
③表观遗传一般是影响到基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。
(4)机制：DNA 的甲基化；组蛋白的甲基化和乙酰化等。
(5)实例：a.柳穿鱼花形的遗传；b.某种小鼠毛色的遗传；c.蜂王和工蜂。
4．基因与性状间的对应关系另外，生物体的性状还受环境条件的影响。
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，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。
《基因表达与性状的关系》教学设计一、教学目标1、知识目标（1）解释基因表达产物与性状的关系。
（2）举例说明细胞分化与基因选择性表达的关系。
（3）概述某些基因的碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象。
2、能力目标（1）通过分析实例，培养学生的逻辑思维和分析问题的能力。
（2）通过小组讨论，提高学生的合作探究和交流表达能力。
3、情感态度与价值观目标（1）引导学生关注生命科学的发展，激发学生对生物学的兴趣。
（2）培养学生尊重生命、珍惜生命的意识。
二、教学重难点1、教学重点（1）基因表达产物与性状的关系。
（2）细胞分化与基因选择性表达。
2、教学难点（1）表观遗传现象。
（2）从分子水平上理解基因表达与性状的关系。
三、教学方法讲授法、讨论法、直观演示法、探究法四、教学过程（一）导入新课通过展示一些具有不同性状的生物图片，如高个子和矮个子的人、直发和卷发的人、不同颜色的花朵等，引发学生对性状差异的思考，提问：“为什么生物会有各种各样的性状？性状是由什么决定的？”从而引出本节课的主题——基因表达与性状的关系。
（二）新课讲授1、基因表达产物与性状的关系（1）基因通过指导蛋白质的合成来控制性状以豌豆的圆粒和皱粒为例，讲解圆粒豌豆中编码淀粉分支酶的基因正常表达，合成的淀粉分支酶促使淀粉合成，淀粉含量升高，有效保留水分，表现为圆粒；而皱粒豌豆中该基因发生突变，不能合成淀粉分支酶，淀粉合成受阻，淀粉含量降低，由于失水而表现为皱粒。
（2）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以白化病为例，由于控制酪氨酸酶的基因异常，不能合成酪氨酸酶，导致黑色素无法合成，从而表现出白化症状。
（3）基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状以囊性纤维化为例，编码 CFTR 蛋白的基因缺失 3 个碱基，导致CFTR 蛋白结构异常，功能受损，引发囊性纤维化。
2、细胞分化与基因选择性表达（1）展示不同类型细胞的图片，如心肌细胞、神经细胞、上皮细胞等，引导学生观察这些细胞在形态、结构和功能上的差异。
新教材生物学人教版必修2 遗传与进化第4章第2节教学设计第4章基因的表达第2节基因表达与形状的关系目录一、核心素养对接二、必备知识三、探究实践四、深化归纳五、应用创新第4章 基因的表达 第2节 基因表达与形状的关系一、核心素养对接1.根据结构和功能观，理解细胞分化的实质和表观遗传现象。
2.构建基因控制性状的模型，理解基因与性状的关系。
3.了解白化病等，关注人类健康。
二、必备知识（一）基因表达产物与性状的关系 1．间接控制方式(1)基因―――→控制酶的合成―――→控制代谢过程―――→控制生物体的性状。
(2)举例①豌豆的圆粒和皱粒。
②白化病⎩⎪⎨⎪⎧根本原因：编码酪氨酸酶的基因异常。
直接原因：缺少酪氨酸酶。
2．直接控制方式(1)基因―――→控制蛋白质的结构―――→控制生物体的性状。
(2)举例：囊性纤维化。
（二）基因的选择性表达与细胞分化1．细胞分化的意义：生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的。
2．表达的基因分类(1)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、ATP 合成酶基因。
(2)只在某类细胞中特异性表达的基因：如卵清蛋白基因、胰岛素基因。
3．细胞分化的本质：基因的选择性表达。
4．细胞分化的结果由于基因的选择性表达，导致来自同一个体的体细胞中mRNA 和蛋白质不完全相同，从而导致细胞具有不同的形态和功能。
5．基因的选择性表达的原因：与基因表达的调控有关。
微思考同一个体不同体细胞的形态、结构、功能不同的根本原因和直接原因分别是什么？ 提示：根本原因是基因的选择性表达，直接原因是合成了特定的蛋白质。
（三）表观遗传 1．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，叫作表观遗传。
(2)特性①普遍性：普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动的过程中。
②可遗传性。
(3)类型：DNA 的甲基化、组蛋白的甲基化和乙酰化等。
基因表达与性状的关系
教学目标确定
课程标准的要求是：概述细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质的表现，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，根据上述要求和建议，本节课教学目标确定如下：
1.举例说明基因表达产物与性状的关系
2.理解细胞分化的本质
3.概述表观遗传现象
教学思路设计
首先给同学们展示水毛茛不同的叶子形态，使同学们思考为什么会出现这样的现象，继而引出基因对性状控制的过程。
板书设计
第4章基因的表达
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
二、基因的选择性表达与细胞分化
三、表观遗传。
第4课时 基因表达与性状的关系 课标要求 1.举例说明生物的性状主要通过蛋白质表现。
2.细胞分化的本质是基因选择性表达的结果。
3.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。
考点一 基因表达产物与性状的关系1．基因控制生物性状的间接控制途径(1)方式(用文字和箭头表示)：基因――→控制________________――→控制________________―――→间接控制生物体的性状。
(2)实例①白化病致病机理图解②豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解2．基因控制生物性状的直接控制途径(1)方式：基因――→控制________________________――――→直接控制生物体的性状。
(2)实例油菜植物体内的中间代谢产物磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)运向种子后有两条转变途径，如图甲所示，其中酶a和酶b分别由基因A和基因B控制合成。
(1)据图甲分析，你认为提高油菜产油量的基本思路是什么？_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ (2)图乙表示基因B，α链是转录链，经诱导β链也能转录，从而形成双链mRNA，转录出的双链mRNA与图乙基因在化学组成上的区别是什么？_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ (3)为什么基因B经诱导后转录出双链mRNA就能提高产油量？_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ (4)该过程体现了基因控制性状的哪种途径？_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________1．白化病与镰状细胞贫血是两种常见的人类单基因遗传病，发病机理如图所示。
下列有关说法正确的是()A．①②分别表示转录、翻译，主要发生在细胞核中B．②过程中发生碱基互补配对，完成该过程需要64种tRNA的参与C．图中两基因对生物性状的控制方式相同D．①②两个过程中碱基互补配对的方式不完全相同2．牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素的合成与颜色变化途径示意图，从图中不能得出的结论是()A．花的颜色由多对基因共同控制B．基因可以通过控制酶的合成来控制代谢C．生物性状由基因决定，受环境影响D．若基因①不表达，则基因②和基因③也不表达考点二基因的选择性表达与细胞分化1．细胞分化的本质：____________________(如图所示)。
2．细胞分化的结果：由于基因的选择性表达，导致来自同一个体的体细胞中________和______不完全相同，从而导致细胞具有不同的________________。
下图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态，请据图分析回答下列问题：(1)上述基因属于管家基因的是________，属于奢侈基因的是________。
(2)这三种细胞“血红蛋白基因”均__________表达，所以这三种细胞不包括________；A细胞可产生“胰岛素”，应为________细胞；B细胞可产生“生长激素”，应为________细胞。
3．(2023·江苏徐州高三检测)科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞(有细胞核)和胰岛细胞，对这3种细胞中的mRNA进行了检测，结果见下表(注：“＋”表示检测发现相应的分子，“－”表示检测未发现相应的分子)。
下列叙述正确的是()细胞种类珠蛋白mRNA卵清蛋白mRNA胰岛素mRNA丙酮酸激酶mRNA 红细胞＋－－＋输卵管细胞－＋－＋胰岛细胞－－＋＋A.不同细胞合成的mRNA完全不同B．丙酮酸激酶基因的表达产物是维持鸡细胞的基本生命活动所必需的C．输卵管细胞中存在卵清蛋白基因和丙酮酸激酶基因，没有珠蛋白基因和胰岛素基因D．鸡的不同细胞在形态、结构和功能上具有差异的根本原因在于合成的蛋白质种类不同4．(不定项)(2023·江苏南京高三模拟)ACC合成酶是植物体内乙烯合成的限速酶，下表是科学家以番茄ACC合成酶基因为探针，研究番茄果实不同成熟阶段及不同组织中该基因的表达情况。
下列分析正确的是()果实成熟的不同阶段叶片雌蕊雄蕊根绿果变红桃红橙红亮红红透－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－＋－注：“－”表示该基因不表达，“＋”表示该基因表达，“＋”的数目越多表示表达水平越高。
A．该基因的表达水平在不同的组织和果实成熟的不同阶段存在明显差异B．橙红和亮红的果实细胞中该基因转录产物可能相对较多C．绿果、雌蕊、叶片和根中无该基因及其转录产物，体现了细胞基因的选择性表达D．果实中该基因表达水平高于叶片，说明前者的分化程度高于后者考点三表观遗传及基因与性状其他几种关系1．表观遗传(1)概念：生物体基因的________________保持不变，但________________和________发生可遗传变化的现象。
(2)实例①柳穿鱼花的形态结构遗传②某种小鼠毛色的遗传③蜂王和工蜂的发育由来问题(3)机制：DNA的________；________的甲基化和乙酰化等。
(4)特点①________：基因表达和表型可以遗传给后代。
②不变性：基因的碱基序列保持不变。
③________：DNA 的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被修饰的DNA 可能发生去甲基化。
(5)与表型模拟的比 相同点 表观遗传与表型模拟都是由________________引起的性状改变，________________都没有改变不同点表观遗传是______________________，表型模拟引起的性状改变是________________2.基因与性状间的其他关系(1)在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。
①一个基因――→控制________________(多数性状受单基因控制)。
②一个基因――→控制________________(如基因间相互作用)。
③________________――→控制________________(如身高、体重等)。
(2)生物体的性状也不完全由基因决定，______对性状也有着重要影响。
例如，后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。
在一个蜂群中，少数幼虫一直取食蜂王浆而发育成蜂王，而大多数幼虫以花粉和花蜜为食将发育成工蜂。
Dnmt3蛋白是Dnmt3基因表达的一种DNA 甲基化转移酶，能使DNA 某些区域添加甲基基团(如图所示)，DNA 被甲基化后会干扰RNA 聚合酶的识别。
敲除Dnmt3基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，这与取食蜂王浆有相同的效果。
(1)据上述研究解释蜜蜂幼虫因食物不同而发育不同的原因是什么？_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________(2)结合上述信息分析DNA 甲基化与基因突变的关系？_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ (3)DNA甲基化常发生于DNA的CG序列密集区，发生甲基化后，会影响这段DNA和某些蛋白相结合。
推测甲基化程度影响基因表达的机制是什么？_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________5．(2023·湖南岳阳高三模拟)DNA甲基化是指DNA中的某些碱基被添加甲基基团，此种变化可影响基因的表达，对细胞分化具有调控作用。
基因启动子区域被甲基化后，会抑制该基因的转录，如图所示。
研究发现，多种类型的癌细胞中发生了抑癌基因的过量甲基化。
下列叙述错误的是()A．细胞的内外环境因素均可引起DNA的甲基化B．甲基化的启动子区更易暴露转录模板链的碱基序列C．抑癌基因过量甲基化后会导致细胞不正常增殖D．某些DNA甲基化抑制剂可作为抗癌药物研发的候选对象6．(不定项)表观遗传是指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，DNA甲基化是其中的机制之一。
研究发现小鼠体内一对等位基因A和a(完全显性)，位于卵子时均发生甲基化，且在子代不能表达；但A和a基因在精子中都是非甲基化的，传给子代后都能正常表达。
下列有关叙述错误的是()A．DNA甲基化修饰后转录可能受阻B．雄鼠体内可能存在相应的去甲基化机制C．抑癌基因的过度甲基化修饰将抑制肿瘤的发生D．基因型为Aa的小鼠随机交配，子代性状分离比约为1∶11．(2017·全国Ⅲ，6)下列有关基因型、性状和环境的叙述，错误的是()A．两个个体的身高不相同，二者的基因型可能相同，也可能不相同B．某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，这种变化是由环境造成的C．O型血夫妇的子代都是O型血，说明该性状是由遗传因素决定的D．高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明该相对性状是由环境决定的2．(2020·江苏，30)研究发现，线粒体内的部分代谢产物可参与调控核内基因的表达，进而调控细胞的功能。
