人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2节 基因表达与性状的关系多媒体教学ppt课件

课题

基因表达与性状的关系

教学目标

1. 知识目标

①明白基因表达产物与性状的关系

②理解基因的选择性表达与细胞分化的关系

③理解表观遗传的概念和实例

2. 能力目标

通过对图片的观察、资料的分析和遗传现象的归纳，提高小组合作能力和提取信息归纳信息的能力。

3.情感目标

①科学思维——通过分析基因表达产物蛋白质与生物性状的关系的实例，认识到生物的性状主要通过蛋白质来表现。

②生命观念——通过对DNA甲基化等表观遗传现象的分析，认识到生物的性状是基因、环境和表观遗传修饰共同作用的结果。

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

教学难点

基因表达产物与性状的关系、表观遗传

教学准备

1.教师准备：提前准备好课件和练习题

2.学生准备：课前做好预习准备，大概熟悉讲课内容

教学过程

一、新课导入

同一株水毛茛，裸露在空气中的叶和浸在水中的叶，表现出了两种不同的形态。

讨论：

1. 这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？

这两种形态的叶都是由同一受精卵分裂和分化而来，因而其细胞的基因组成一样。

2. 这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？

两种类型叶的形成与环境因素相关。

我们已经知道生物体的性状是由基因控制的。那么基因是如何控制性状的呢?上面“问题探讨”的内容又在提示我们，基因和性状不一定是一一对应的关系。这又是怎么回事呢？

二、新知探究

1.教师讲述:从基因的角度来解释孟德尔的圆粒与皱粒豌豆

2.从上述实例可以看出：①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基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

3.设疑:阅读p72de思考讨论并回答

①这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？

三种细胞中基因的选择性表达不同、因此合成蛋白质种类不完全相同。

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？

说明体细胞的DNA相同，但特定基因只能在特定细胞表达。

③3. 你认为细胞在形态、结构和功能方面出现稳定性差异的原因是什么？

细胞分化的实质是基因的选择性表达，DNA相同，RNA不完全相同。

4.讲述:科学家研究发现，细胞中的基因有些表达，有些不表达。在不同类型的细胞中，表达的基因大致可以分为两类∶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、ATP 合成酶基因;另一类是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。细胞分化的本质就是基因的选择性表达。基因的选择性表达与基因表达的调控有关。

5.提问: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）。并提问：
（1）上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？

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）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？

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）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？
     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。

6.教师讲述:上述实例中，柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰（图4-10）， 抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。这样，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造传变化的现象，叫作表观遗传。   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;一个蜂群中，蜂王和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，表观遗传也在其中发挥了重要作用有兴趣的同学，可以查阅资料，了解更多表观遗传的实例。

与社会的联系 有研究表明，吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。不仅如此，还有研究发现，男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA的P 基化水平明显升高。请查阅相关资料，结合表观遗传、烟草烟雾中含有的化学物质及其危害等知识，向亲友和周围人群深入宣传戒烟的道理。

除了DNA甲基化，构成染色体的组平点发生甲基化、么酰化等修饰也会影响基因的表玉。 综上所述，基因通过其表达产物—-蛋白质来控制性状，细胞内的基因表达与否以及表达水平的高低都是受到调控的。细胞分化是基因选择性表达的结果，表观遗传能够使生物体在基因的碱基序列不变的情况下发生可遗传的性状改变。

 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。一个性状可以受到多个基因的影响。例如，人的身高是由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。一个基因也可以影响多个性状。例如，我国科学家研究发现水稻中的Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与了开花的调控，而且对水稻的生长、发育和产量都有重要作用。同时，生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境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;"问题探讨"中水毛莨两种类型叶的形成也与环境因素相关。

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。

7.设疑:遗传学家曾做过这样的实验：长翅果蝇幼虫正常的培养温度为25℃，将孵化后4~7d的长翅果蝇幼虫在35~37℃处理6~24h后，得到了某些残翅果蝇，这些残翅果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是长翅果蝇。

      请针对出现残翅果蝇的原因提出假说，进行解释。

        提示：翅的发育是否经过酶催化的反应？酶与基因的关系是怎样的？酶与温度的关系是怎样的？

翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因指导下合成的，酶的活性受温度、pH等条件影响。

基因控制生物体的性状，而性状的形成同时还受到环境的影响。

三、课堂小结

1．生物体的性状受DNA或RNA控制，但靠蛋白质来体现。

2．基因对性状的控制有两条途径：一是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；二是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

3．同种生物的不同细胞中，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量不同，但tRNA、rRNA的种类没有差异。

4．一般而言，一个基因决定一个性状，但有些基因可决定或影响多个性状，一个性状也可受多个基因影响。

5．生物体的性状是由基因和环境条件共同决定的。

6．表观遗传普遍存在于生物体整个生命活动过程中。

7．基因类型

(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。

8．细胞分化的本质：基因的选择性表达。

9．细胞分化的结果

由于基因的选择性表达，导致来至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。

四、课堂练习

完成练习，巩固提升

1.下列关于基因、蛋白质与性状的关系的描述中，正确的是(　A　)

A．中心法则总结了遗传信息在细胞内的DNA、RNA和蛋白质间的传递规律

B．基因与基因之间是独立的，不会相互作用

C．基因控制性状，基因改变则性状也一定随之改变

D．编码CFTR蛋白的基因增加了3个碱基，导致CFTR蛋白缺少一个苯丙氨酸而患囊性纤维化

2.表观遗传现象产生的原因不包括(B　　)

A．DNA中基因的甲基化

B．DNA中基因的碱基序列改变

C．构成染色体的组蛋白发生甲基化

D．构成染色体的组蛋白发生乙酰化

3.下列关于基因与性状的关系的叙述，正确的是(　B　)

A．基因与性状之间是一一对应的关系

B．基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的

C．基因结构的改变一定会导致生物性状的改变

D．生物体的性状完全由基因来决定

4.甜豌豆的紫花对白花是一对相对性状，由非同源染色体上的两个相对基因共同控制，只有当同时存在两个显性基因（A和B）时，花中的紫色素才能合成，下列说法正确的是（    D ）

A．一种性状只能由一种基因控制

B．基因在控制生物体的性状上是互不干扰的

C．每种性状都是由两个基因控制的

D．基因之间存在着相互作用

板书设计

基因表达与性状的关系

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

③表观遗传

课后作业

巩固本节课所学知识，整理思路，完成课本课后习题

教学反思

高一学生通过必修1的学习已经具备了一定的认知能力，通过必修2前三章的学习，思维的联系性、逻辑性和整合性已经初步建立。本节课设计为一堂综合实践课，以探究性学习促进生物学核心概念的构建，在活动中潜移默化地渗透科学研究过程，更能使学生的各种能力得到锻炼和提升，更能训练学生科学的思维方法，激发学生对科学的热爱。而且知识方面，学生前面已经学习了DNA的复制、转录和翻译的相关知识，懂得基因指导蛋白质的合成，在此基础上学习中心法则符合认知规律。高中生也更重视现实，而且对现实中的事物具有强烈的好奇心，本节结合生活实例，以感冒导入，列举了细菌、病毒等的致病机理，结合模型构建，充分引起了学生探究新知识的欲望，促进了课堂目标的生成。