第4章 基因的表達單元解讀人教版高中生物選必修二◆親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳◆概述DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，細胞分化的本質(zhì)是基因;選擇性表達的結(jié)果，生物的性狀主要通過蛋白質(zhì)表現(xiàn)◆概述某些基因中堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳現(xiàn)象◆結(jié)合DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，闡明DNA分子作為遺傳物質(zhì)所具有的特征，以及通過復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等過程傳遞和表達遺傳信息課標解讀1.概述RNA的結(jié)構(gòu)、種類和功能。2.對比DNA與RNA的結(jié)構(gòu)特點。3.概述遺傳信息轉(zhuǎn)錄的過程。4.歸納DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄異同點。5.概述遺傳信息翻譯的過程。6.對比DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄與翻譯。7.概述中心法則的內(nèi)容和實質(zhì)。8.舉例說明基因控制生物體性狀的兩種方式。9.了解白化病等，關(guān)注人類健康。學(xué)習(xí)目標10.描述基因選擇性表達與細胞分化的關(guān)系。10.對DNA甲基化等表現(xiàn)遺傳現(xiàn)象進行分析。11.認識表觀遺傳對人類健康的影響，養(yǎng)成良好生活習(xí)慣。13.認識生物的性狀與基因之間并非都是簡單的線性關(guān)系。通過初中生物學(xué)和前3章的學(xué)習(xí)，以及借助報刊、廣播、電視、網(wǎng)絡(luò)等多種媒體的傳播，學(xué)生已經(jīng)初步形成了染色體、DNA、基因和蛋白質(zhì)等基本概念，對基因是什么以及基因決定生物體的性狀有了一定的認識,但是,學(xué)生并不清楚基因是如何起作用的。本章第1節(jié)就是在此基礎(chǔ)上，針對這一問題展開的。與學(xué)生經(jīng)驗的聯(lián)系學(xué)生已經(jīng)認識到蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者,知道核酸是遺傳信息的攜帶者,了解生物體具有各種性狀。但是在學(xué)生頭腦中，基因、蛋白質(zhì)、性狀這三個概念還是孤立的。本章第1節(jié)有關(guān)中心法則的內(nèi)容以及第2節(jié)有關(guān)基因如何控制性狀的內(nèi)容，就旨在幫助學(xué)生整合已有的認識并形成整體認識。對概念認識還是孤立的已經(jīng)初步形成基本概念教材分析此外，通過對《分子與細胞》模塊中多種多樣的細胞、細胞的分化等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果，但并不清楚細胞分化時基因表達的過程。本章第2節(jié)“基因的選擇性表達與細胞分化”的內(nèi)容就旨在幫助學(xué)生解決這個問題。與學(xué)生經(jīng)驗的聯(lián)系表觀遺傳的種類及其機制是全新的內(nèi)容,學(xué)生學(xué)習(xí)的難度較大。其實，一些表觀遺傳現(xiàn)象在生活中是比較常見的，如同卵雙胞胎的差異、同一蜂群中蜂王與工蜂的區(qū)別、雌貓毛色的多樣性等，學(xué)生觀察到了這些現(xiàn)象，但并不清楚深層的原因。因此，這部分內(nèi)容與學(xué)生的生活聯(lián)系密切，本章第2節(jié)安排了兩個實例，引導(dǎo)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，進而了解表觀遺傳的機制。不清楚表觀遺傳深層的原因不清楚細胞分化時基因表達的過程本模塊前3章以遺傳學(xué)發(fā)展史為主線，逐步闡明了基因的本質(zhì)。本章進一步 闡明基因在生物體內(nèi)是如何起作用的，是前3章的進一步深入， 同時也為后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)。本章內(nèi)容與《分子與細胞》模塊第6章《細胞的生命歷程》聯(lián)系密切，闡明了多細胞生物體細胞分化的本質(zhì)。本章基因與蛋白質(zhì)關(guān)系的內(nèi)容，為《生物技術(shù)與工程》模塊中基因工程的內(nèi)容，奠定了理論基礎(chǔ)。與其他章節(jié)的聯(lián)系本章內(nèi)容從分子水平闡述了遺傳物質(zhì)在生物體內(nèi)是如何起作用的。首先介紹基因如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，即基因的表達，然后介紹基因表達與性狀的關(guān)系，即基因怎樣通過蛋白質(zhì)來控制性狀，以及基因表達的調(diào)控等。因此，本章內(nèi)容是按照認知邏輯安排的。教材第1節(jié)先介紹遺傳信息的轉(zhuǎn)錄、遺傳信息的翻譯，然后總結(jié)中心法則。這樣的安排對本節(jié)內(nèi)容具有總結(jié)、提升的作用，能突出信息在生命活動中的重要作用。在介紹中心法則時，著重滲透了生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體的生命觀念,有助于學(xué)生深人理解生命的本質(zhì)。同時，“中心法則圖解”以虛線的形式補充了少數(shù)生物的遺傳信息的傳遞方式，使學(xué)生認識到科學(xué)是不斷發(fā)展的。內(nèi)容分析基因的表達包括遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個階段。在大多數(shù)情況下，基因與性狀的關(guān)系并不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系。同一生物體中不同類型的細胞，基因都是相同的，而形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能卻各不相同，以上情形皆因基因表達發(fā)生了變化。第2節(jié)就按照這個邏輯順序編排，首先講述基因通過控制酶的合成和控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),進而控制生物體的性狀，然后介紹“基因的選擇性表達與細胞分化”。基因為什么會選擇性表達，是因為基因的表達受到調(diào)控，這樣就自然引出選擇性表達與調(diào)控有關(guān)，順利過渡到“表觀遺傳”的內(nèi)容。課程標準明確提出了對表觀遺傳內(nèi)容的學(xué)習(xí)要求。表觀遺傳是目前的研究熱點，內(nèi)容較為復(fù)雜，對經(jīng)典遺傳學(xué)有很大沖擊，因此教材盡量簡化處理，通過“思考·討論”欄目分別提供了植物和動物的兩個DNA甲基化的實例，期待學(xué)生歸納出這種普遍存在的表觀遺傳現(xiàn)象。至于其他類型的表觀遺傳現(xiàn)象，教材僅作簡單介紹，學(xué)生了解即可。在習(xí)題設(shè)計方面，教材更加注重與現(xiàn)實生活聯(lián)系，體現(xiàn)生物學(xué)的應(yīng)用性。例如，討論抗生素的抑菌機制、雜交實驗中性狀特殊比例的出現(xiàn)、黑黃相間的雌貓的毛色遺傳等。在有關(guān)苯丙酮尿癥的習(xí)題中，滲透了社會責(zé)任教育。同時，習(xí)題中用導(dǎo)演、演員和作品巧妙地將基因、蛋白質(zhì)和性狀三者進行比較，使三者之間的關(guān)系更加清晰。本章的“生物科學(xué)史話”欄目介紹了遺傳密碼的破譯，科學(xué)家巧妙的實驗設(shè)計、地球上幾乎所有的生物都共用一套遺傳密碼的事實，將帶給學(xué)生更多啟迪。“科學(xué)·技術(shù)·社會”欄目介紹了基因工程，旨在增強學(xué)生對未知世界的探索欲望,拓展學(xué)生對生物學(xué)應(yīng)用價值的認識。內(nèi)容結(jié)構(gòu)(2課時)(2課時)課時安排基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成1.創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課播放有關(guān)抗蟲棉的視頻，將蘇云金桿菌抗蟲蛋白基因( Bt抗蟲蛋白基因)轉(zhuǎn)入普通棉花，培育出的棉花植株會產(chǎn)生Bt抗蟲蛋白。轉(zhuǎn)入的是基因，得到的卻是蛋白質(zhì)!為什么會這樣?原來，基因可以控制蛋白質(zhì)的合成，這個過程就是基因的表達。一種生物的基因為什么能在另一種生物中表達呢?基因的表達過程是怎樣的?各種生物的基因表達過程有什么共同點呢?帶著問題進入本章學(xué)習(xí)。教學(xué)策略設(shè)計運用好教材中的問題串，步步深入地解決問題，使教學(xué)活動能夠順利推進。2.設(shè)置問題，層層深入基因如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成?DNA攜帶的遺傳信息是怎樣傳遞到細胞質(zhì)中的呢?當(dāng)遺傳信息到達細胞質(zhì)后，細胞又是怎樣解讀的呢?DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的?為什么RNA適于作DNA的信使呢?轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有什么共同之處?這對保證遺傳信息準確轉(zhuǎn)錄有什么意義?轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有什么不同之處?基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成3.問題驅(qū)動，探索過程利用教材中的圖解，闡述轉(zhuǎn)錄和翻譯的概念、原理和過程，提升對比分析歸納的能力。結(jié)合觀察分析轉(zhuǎn)錄的視頻和圖片，培養(yǎng)學(xué)生觀察識圖能力，提高分析歸納和推理判斷的能力。mRNA的堿基序列如何決定蛋白質(zhì)的氨基酸序列?mRNA的堿基與氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系是怎樣的?游離在細胞質(zhì)中的氨基酸，是怎樣被運送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的呢?tRNA轉(zhuǎn)運來的氨基酸在核糖體上發(fā)生了什么反應(yīng)?基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成4.問題驅(qū)動，構(gòu)建概念利用教材中的圖解，闡述轉(zhuǎn)錄和翻譯的概念、原理和過程，提升對比分析歸納的能力。結(jié)合觀察分析轉(zhuǎn)錄的視頻和圖片，培養(yǎng)學(xué)生觀察識圖能力，提高分析歸納和推理判斷的能力。請學(xué)生從信息傳遞的角度，用流程圖總結(jié)細胞中遺傳信息的傳遞規(guī)律嗎。引導(dǎo)學(xué)生利用圖表總結(jié)所學(xué)內(nèi)容。讓學(xué)生認同科學(xué)是不斷發(fā)展的，科學(xué)概念可能隨著研究的深入不斷更新或修正，理解科學(xué)的本質(zhì)?；蛑笇?dǎo)蛋白質(zhì)合成4.探討中心法則，構(gòu)建模型引導(dǎo)學(xué)生利用圖表總結(jié)所學(xué)內(nèi)容。讓學(xué)生認同科學(xué)是不斷發(fā)展的，科學(xué)概念可能隨著研究的深入不斷更新或修正，理解科學(xué)的本質(zhì)。請學(xué)生從信息傳遞的角度，用流程圖總結(jié)細胞中遺傳信息的傳遞規(guī)律嗎。同時引導(dǎo)學(xué)生思考為什么宜選用雄性個體的生殖器官作為實驗材料進行觀察減數(shù)分裂過程？基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成1.分析實例，概括關(guān)系基因表達與性狀的關(guān)系關(guān)于基因、蛋白質(zhì)和性狀之間的關(guān)系的內(nèi)容，比較復(fù)雜，也比較抽象，從遺傳現(xiàn)象的實例入手，聯(lián)系已有知識，分析其本質(zhì)原因，讓學(xué)生自己來總結(jié)三者之間的關(guān)系，更易突破難點。基因控制性狀主要是通過控制酶的合成來實現(xiàn)的，對此可以通過分析一些遺傳現(xiàn)象的原因來說明。例如，豌豆的圓粒與皺粒、白化病等實例，說明基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀。囊性纖維化、鐮狀細胞貧血等實例，說明基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。然后概括出生物體的性狀雖然在形式上千差萬別，但本質(zhì)上都與蛋白質(zhì)有關(guān)。在此基礎(chǔ)上，通過構(gòu)建基因、蛋白質(zhì)和性狀之間關(guān)系的概念圖，幫助學(xué)生從整體上認識三者的關(guān)系。2.分析推理證據(jù)，理解細胞分化的本質(zhì)基因表達與性狀的關(guān)系在“基因的選擇性表達與細胞分化”中，首先指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“思考·討論”中的資料，并通過比較、分析，得出這3種細胞中基因相同，mRNA不同的結(jié)論。再引導(dǎo)學(xué)生運用已學(xué)的基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的知識，進行推理，判斷這3種細胞中合成的蛋白質(zhì)種類。在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)的基因表達與性狀的關(guān)系的知識，概括出同一生物體中不同類型的細胞，在發(fā)育過程中特異性地表達一套基因，其產(chǎn)物不僅影響細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)，而且執(zhí)行各自的生理功能。從而建立基因的選擇性表達與細胞分化的聯(lián)系。通過連貫的邏輯思維過程，學(xué)生才能抽象、概括出細胞分化的本質(zhì)就是基因的選擇性表達。3.深化拓展，嘗試命名基因表達與性狀的關(guān)系補充展示胰島細胞和紅細胞部分基因表達情況，引導(dǎo)學(xué)生進行分析在兩種細胞中分別什么基因表達了。引導(dǎo)學(xué)生嘗試對兩類基因：管家基因和奢侈基因進行“命名”，這樣可以進一步幫助學(xué)生理解這兩類基因在細胞生命活動中的作用，以及基因的選擇性表達與細胞分化的關(guān)系。4.透過現(xiàn)象看本質(zhì)，建立表觀遺傳的概念基因表達與性狀的關(guān)系利用教材中的“思考·討論”提供的植物和動物的兩個典型的表觀遺傳實例，先分析柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)和小鼠毛色改變的原因，再歸納兩者的共同點。在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生分析出實例中基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象這個本質(zhì)屬性，從而建立表觀遺傳的概念。拓展說明三種常見的表觀遺傳調(diào)控機制：DNA甲基化、非編碼RNA干擾、組蛋白乙酰化和甲基化等修飾方式，并與基因表達環(huán)節(jié)相結(jié)合。5.關(guān)愛生命，健康生活基因表達與性狀的關(guān)系結(jié)合表觀遺傳知識，吸煙會使人的體細胞內(nèi)DNA的甲基化水平升高，對染色體上的組蛋白也會產(chǎn)生影響。還有研究發(fā)現(xiàn)，男性吸煙者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明顯升高。說明吸煙的危害及如何向親友和周圍人群進行宣傳。通過有關(guān)資料顯示，有科學(xué)家研究表明，每個人對生命的態(tài)度，正在重塑自己的DNA，并且可以經(jīng)由生殖過程傳給它們的兒子，甚至孫子。通過漫畫對比兩種生活方法可能引起的表觀遺傳，倡導(dǎo)學(xué)生要養(yǎng)成健康的生活方式來影響“命運”！6.組織交流，總結(jié)基因與性狀之間的復(fù)雜關(guān)系基因表達與性狀的關(guān)系結(jié)合“問題探討”中水毛茛的實例及課前搜集的資料，討論基因與性狀之間的復(fù)雜關(guān)系。利用搜集的資料，舉例說明基因與性狀的關(guān)系并不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系?；蚺c基因、基因與基因表達產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用。小組成員獨立分析后，匯總觀點，進行評價。課程結(jié)束

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高中生物人教版 (2019)必修2《遺傳與進化》電子課本

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版本： 人教版 (2019)

年級： 必修2《遺傳與進化》

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