高中生物 人教版 必修2 遗传与进化 第4章 基因的表达 4.2基因表达与性状的关系 课件 (42张PPT)

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第4章 基因的表达

第2节 基因表达与性状的关系教案

(一)教学目标

1.举例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.说明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)教学重点和难点

1.教学重点

(1)基因表达与性状的关系。

(2)细胞分化的本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。

(三)教学过程

一、创设情境,回顾已有知识，解决新问题。

展示“问题探讨”中的问题，提示学生联系有丝分裂的知识，组织讨论。

二、阐明基因表达产物与性状的关系

提出问题:基因控制生物体的性状，基因又指导蛋白质的合成，那么基因、蛋白质与性状之间是什么关系呢?

提供事实:皱粒豌豆的形成机制是淀粉分支酶异常;人的白化症状形成的原因是缺少酪氨酸酶。

①豌豆的圆粒与皱粒

圆粒豌豆：淀粉含量高→成熟时吸水胀大；

皱粒豌豆：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→成熟时失水皱缩。

②人白化病的形成：控制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。

总结在豌豆的圆粒与皱粒、白化病两个实例中，基因、蛋白质与性状三者之间的关系。

1．间接途径

(1)途径：基因―→控制酶的合成―→控制细胞代谢―→控制生物体的性状。

提供事实:囊性纤维化的症状及其形成的原因:

囊性纤维化：编码CFTR蛋白(一种转运蛋白)的基因缺失了3个碱基→CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸→CFTR蛋白结构与功能异常→支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，最终使肺功能严重受损。

回顾镰状细胞贫血的症状及其形成的原因。 2

组织小组讨论:这两种疾病形成的原因有什么共同点?

分析、概括:共同点是基因结构改变导致所指导合成的蛋白质的结构异常，直接影响生物体的性状。并用流程图表述：

第四章 基因的表达

第2节 基因表达和性状的关系

（一）教学目标

1、通过从基因表达的角度分析皱粒豌豆与圆粒豌豆、白化病和囊性纤维化，掌握基因通过基因表达产物来控制生物性状的两种方式。

2、通过对柳穿鱼花的形态结构与小鼠毛色的遗传的分析，了解表观遗传现象，理解表观遗传的主要特点。

（二）教学重难点

1、教学重点

（1）基因表达产物与性状的关系、基因与性状的关系。

（2）基因的选择性表达与细胞分化。

2、教学难点

（1）基因表达产物与性状的关系、基因与性状的关系。

（2）表观遗传

（三）教学过程

一、创设情境、导入新课

PPT展示水毛茛的图片，同一株水毛茛水上的叶片和水中的叶片。叶片的形状差距巨大

思考

1、 水毛茛裸露在空气中的叶，与浸在水中的叶的基因型是否相同？叶形不同的原因是什么？

相同；水中的氧含量低于空气中的氧气量，环境影响了基因的表达。

2、 基因，蛋白质和性状有怎样的关系？

基因指导蛋白质的合成，基因控制生物的性状蛋白质是生命活动的主要承担者。

二、基因与表达产物的关系（一）

1、实例1：圆粒豌豆和皱粒豌豆

（1）圆粒豌豆：编码淀粉分支酶的基因正常，淀粉分支酶活性正常，淀粉分支酶促进淀粉的合成，这样，当豌豆成熟时，淀粉含量高的豌豆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。

（2）皱粒豌豆：皱粒豌豆的DNA中插人了一段外来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。当豌豆成熟时，淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩

3、 实例2：白化病

（1）白化病患者体内缺乏黑色素，全身皮肤呈乳白或粉红色，毛发为白或淡黄色（图1)。由于缺乏黑色素的保护，患者皮肤对光线高度敏感，日晒后易发生晒斑和各种光感性皮炎，并可发生基底细胞癌或鳞状细胞癌。白化病的患病原因是患者体内的酪氨酸酶缺乏或功能减退，使得黑色素不能正常合成。

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。本节的学习就可以帮助学生更好地整合已有的认识，以达到更深层次的整体认识。高一的学生初步具备知识迁移的能力和自主学习的能力,对探究事物很好奇,但是探索过程缺乏科学的方法,结论的形成缺乏理性的、严谨的思考。因而在课堂中我提供大量资料和视频, 让学生自己去提取信息，得出结论，学会抓主干知识，形成理论，大胆质疑-解疑，经历完整的探究过程，更严谨的思考。

第4章 基因的表达

第1节 基因指导蛋白质的合成

一、RNA的结构与种类

1．RNA的结构（与DNA的比较）

2．RNA的种类及其作用

注：RNA是DNA转录的产物。

(1) (2)

(3)

二、遗传信息的转录

1．概念

2.过程

DNA 的结构 ①磷酸

②碱基：A、T、G、C

③脱氧核糖

规则的双螺旋结构

五碳糖不同 碱基不同 3．如图为一段DNA分子，如果以β链为模板进行转录；

DNA α链……A T G A T A G G G A A A C……

β链……T A C T A T C C C T T T G……

mRNA ……A U G A U A G G G A A A C……

该mRNA与β链的碱基序列互补配对。

4.该mRNA与α链的碱基序列有哪些异同？

提示：二者的碱基序列基本相同，不同的是α链中碱基T的位置，在mRNA中是碱基U。

[师说重难]

1.比较DNA的复制和转录

2．转录有关问题分析

(1)转录不是转录整个DNA，而是转录其中的基因。不同种类的细胞，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量不同，但tRNA和rRNA的种类没有差异。

(2)细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要能量。

(3)完成正常使命的mRNA易迅速降解，保证生命活动的有序进行。

(4)质基因(线粒体和叶绿体中的基因)控制蛋白质合成过程时也进行转录。

(5)mRNA与DNA模板链碱基互补，但与非模板链碱基序列基本相同，只是用U代替T。

(6)转录时，边解旋边转录，单链转录。 三、遗传信息的翻译

1．密码子

(1)概念：mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基。

(2) 种类共64种 起始密码子：AUG甲硫氨酸、GUG 缬氨酸、甲硫氨酸终止密码子：UAA、UAG、UGA其他密码子

2．tRNA：RNA链经过折叠，看上去像三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，叫作反密码子。