（人教版2019必修2）生物 第四单元 基因的表达 大单元教学设计

第三单元基因的本质

P目录

第一部分单元课标要求

第二部分单元教材分析

第三部分学生学情分析

第四部分单元学习目标

第五部分单元情景任务设计

第六部分单元课时安排

第七部分课时教案设计

口具体内容

第一部分单元课标要求

亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上。

1、概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质合成，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表现。

2、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。

第二部分单元教材分析

1、本章教材内容分析

本章内容从分子水平阐述了遗传物质在生物体内是如何起作用的。首先介绍基因如何

指导蛋白质的合成，即基因的表达，然后介绍基因表达与性状的关系，即基因怎样通过蛋

白质来控制性状，以及基因表达的调控等。

本章共两节内容。第一节先介绍遗传信息的转录和翻译，然后总结中心法则，突出了

信息在生命活动中的重要作用。在介绍中心法则时.，着重渗透了生命是物质、能量和信息

的统一性的生命观念，有助于学生深入理解生命的本质。同时，“中心法则图解”以虚线的形

式补充了少数生物的遗传信息的流向，使学生认识到科学是不断发展的。

在大多数情况下，基因与性状的关系不是简单的一一对应的关系。同一生物体中不同

类型的细胞，基因都是相同的，而形态、结构、功能各不相同，以上情形皆因基因的表达

发生了变化。基因为什么会选择性表达，是因为基因的表达受到调控，从而顺利过渡到“表

观遗传”的内容。

2、与其他章的联系

在前三章的基础上，本章进一步阐明基因在生物体内是如何起作用的，是前三章的进

一步深入，同时也为后续章节的学习打基础。

本章内容与必修一中《细胞的生命历程》联系密切，阐明了多细胞生物体细胞分化的

本质。本章中基因与蛋白质关系的内容，为《生物技术与工程》中基因工程的内容，奠定

了理论基础。

第三部分学生学情分析

通过初中阶段生物学和前三章的学习，以及借助报刊、广播、电视、网络等多种媒体

的传播，学生已经初步形成了染色体、DNA、基因和蛋白质等基本概念，对基因是什么以

及基因决定生物体的性状有了一定的认识，但是学生并不清楚基因是如何起作用的。学生

已经指导蛋白质是生命活动的主要承担者，知道核酸是遗传信息的携带者，了解生物体具

有各种性状。但是学生的头脑中，基因、蛋白质、性状三者还是孤立的。此外，通过必修

一中多种多样的细胞、细胞分化等内容的学习，学生已经知道细胞分化是基因选择性表达

的结果，但并不清楚细胞分化时基因表达的过程。

表观遗传的种类及机制是全新的内容，学生学习的难度较大。其实，一些表观遗传现

象在生活中是比较常见的，如同卵双胞胎的差异、同一蜂群中蜂王与工蜂的区别、雌猫毛

色的多样性等，学生观察到了这些现象，但并不清楚深层的原因。

第四部分单元学习目标

1、结合DNA双螺旋结构模型，运用结构与功能观阐明DNA分子的转录和翻译等过程。

2、运用归纳与概括、演绎与推理等方法比较DNA复制、转录与翻译的异同，明确基因指

导蛋白质的合成过程及相关数量关系。

3、通过对密码子发现过程的学习，初步确立科学发现从假说到成立的探究过程。

4、从分子水平理解细胞分化的实质。

5、运用归纳与概括的方法阐明基因对性状的控制过程，培养学生的归纳概括能力。

第五部分单元情境任务设计

1、通过中心法则及其发展资料，学生总结遗传信息传递的一般规律，理解并形成生命是物

质、能量和信息的统一体的生命观念，从而更加深入地理解生命的本质。

2、通过观看动画，问题引导学生概述遗传信息转录和翻译的过程，并通过与DNA复制过

程的比较，使学生对转录和翻译的过程有更全面的认识。

3、通过中心法则及其发展历程，总结遗传信息传递的一般规律，使学生形成生命是物质、

能量和信息的统一体的生命观念，从而更加深入地理解生命的本质。

4、通过提供相关实例，引导学生分析、归纳基因表达产物与性状的关系，理解细胞分化的

本质是基因的选择性表达。

5、通过分析表观遗传的实例，理解基因表达与否以及表达水平的高低都是受到调控的。

6、通过交流搜集的资料，认同基因、基因表达产物与环境之间存在着复杂的相互作用，共

同调控着生物体的性状.

第六部分单元课时安排

第1课时基因指导蛋白质的合成

第2课时基因表达与性状的关系

第3课时章节复习

第七部分课时教案设计

第一课基因指导蛋白质的合成（第一课时）

一'课程标准

概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质合成

二、教学目标

1、了解基因控制蛋白质合成的中间物质一RNA的基本单位、化学组成和种类，以及它与

DNA在组成、结构、功能和分布等方面的异同。（生命观念）

2、结合DNA双螺旋结构模型，运用结构与功能观阐明DNA分子的转录。（生命观念）

三、教学重难点

1、教学重点

遗传信息的转录过程

2、教学难点

遗传信息的转录过程

四、教学过程

教学过程教师活动________________________________________学生活动设计意图

新课导入

情境导入

展示《侏罗纪公园》剧照

提问：从原理上分析，利用一灭绝生物的DNA,通过问题

真的能够使他们复活么？的步步深

学生通过分析得知基因指入，学生推

提示：通过前边的学习我们知道DNA中携带遗传导蛋白质的合成需要一个理分析，形

信息的片段是基因，生物的性状靠蛋白质体现，那中间物质作为信使传递遗成结论。

么分布于细胞核内的DNA是怎样把遗传信息传递传信息。

到细胞质中的蛋白质的呢?______________________

探讨RNA展示脱氧核甘酸与核糖核甘酸的结构示意图，展示通过对比

适于作完成表格，比较DNA与

DNA的信DNA与mRNA的结构示意图，通过表格比较DNARNA的结构。进行知识

使的条件与RNA的异同。点学习。

展示3种RNA的结构示意图，介绍名称、功能。阅读图片资料，分析归纳

mRNA适于做DNA的信

培养学生

引导学生分析mRNA适合作DNA信使的条件。使的条件：①RNA也是由

获取信息、

基本单位—核昔酸连接

归纳概括

而成，核甘酸也含有4种

的能力。

碱基，这使得RNA具备

准确传递遗传信息的可

能；②RNA一般是单链比

DNA短，能够通过核孔转

移到细胞质中。__________

概述遗传指导学生阅读教材并播放转录的动画，由学生概述以观看视频，思考并回培养

信息的转

录过程下内容：答问题，概述转录的基本学生获取

1、RNA的合成场所、模板、原料和酶分别是什么？过程。信息、分析

2、RNA合成的起始是如何决定的。信息的能

3、转录出的RNA的碱基序列，与DNA两条单链的力。

碱基序列各有哪些异同？

通过思考下列问题，比较转录与DNA复制的异同点。引导学生

通过小组讨论，回答问题，运用比较、

1、转录与DNA复制有什么共同点？这对保证遗传信对转录过程有更全面的认分析与综

息的准确转录有什么意义？识。合的方法

进行归纳

2、转录与DNA复制有什么不同点？总结。

跟踪反馈任务1：DNA一条单链的碱基序列是检测学生

对概念的

5：ACGGATCTA-31写出与它的互补的另一条单链交流答案，分享任务I、2理解，并引

的碱基序列；写出以它为模板转录出的mRNA的碱的答案，并在交流中对自导学生利

己的答案进行修正、完善用已有知

基序列。识分析和

任务2：如何设计实验验证RNA是信使？请简明写解决问题。

出实验思路。

教学反思本节课程教学过程中既注重通过问题引导学生对事实进行加工、建构概念，又注重培养学生的

科学思维，帮助学生形成生命观念。教学中，不以让学生记忆转录过程为目标，而是提供转录

过程的事实性材料，通过问题引导，使学生进行思维加工，建构转录的重要概念。通过教学中

的对话，指导学生对事实性材料进行思维加工，从而发展学生的科学思维，在比较DNA复制

与转录的异同活动中，通过问题引导，训练学生比较、分析、归纳。概括等科学思维方法；在

提出验证RNA是信使的实验思路中，培养学生的创新精神。_______________________________

第一课基因指导蛋白质的合成（第二课时）

一'课程标准

概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质合成

二、教学目标

1、结合DNA双螺旋结构模型，运用结构与功能观阐明DNA分子的转录和翻译等过程。（生

命观念）

2、运用归纳与概括、演绎与推理等方法比较DNA复制、转录与翻译的异同，明确基因指

导蛋白质的合成过程及相关数量关系。（科学思维）

3、通过对密码子发现过程的学习，初步确立科学发现从假说到成立的探究过程。（科学探

究）

三'教学重难点

1、教学重点

（1）遗传信息的翻译过程

（2）中心法则的具体内容

2、教学难点

遗传信息的翻译过程

四'教学过程

教学过程教师活动__________________________________________学生活动________设__计_意图

新课导入展示本章首页引言资料.：将苏云金杆菌抗虫蛋白基因

（Bt抗虫蛋白基因）转入普通棉花，培育出的棉花植株提出问题，回

会产生Bt抗虫蛋白。转入的是基因，得到的却是蛋白顾相关联的知

识点，引入本

质！思考并回答：在细胞课学习。

提问：在转入Bt抗虫蛋白基因的棉花细胞中，该基因核中，Bt抗虫蛋白基

表达的第一步是什么？在哪里进行？合成了什么物因通过转录产生Bt

质？该物质的作用是什么？这样的植株就具有抗虫功抗虫蛋白的mRNA,

能了吗？mRNA通过核孔进

入细胞质中。

追问：mRNA通过核孔进入细胞质后，mRNA的碱基序

列是如何翻译成蛋白质的氨基酸序列的呢？明确进一步要解决

的问题。____________

概述遗传

信息的翻

译过程设疑：mRNA的碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样

1、认识的？4种碱基是怎样决定21种氨基酸的呢？

密码子

引导学生运用数学方法进行分析：运用数学方法，分析培养学生分析

1、如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少得出至少3个碱基决问题的能力。

种氨基酸？定1个氨基酸，才能

2、如果2个碱基决定一个氨基酸呢？满足21种氨基酸的

3、如果3个碱基决定一个氨基酸呢？需要。

指导学生阅读教材图4-5、表4-1及相关内容，分析归纳阅读教材，分析归纳培养学生获取

密码子的特点。密码子的特点：1、信息的能力，

相邻的密码子之间引导学生运用

无间隔、不重叠，2、比较、分析与

64个密码子都有作综合的方法尽

用，有3个终止密码心归纳总结。

子，3、绝大多数的

氨基酸都有多个密

码子，体现了密码子

的简并性。

追问：密码子简并性有什么意义？讨论得出密码子简培养学生科学

并性的意义。解释的能力。

事实资料：地球上几乎所有的生物都共用一套密码子。进一步认识生物界帮助学生初步

这一事实说明了什么？的统一性，认同当今建立生物进化

生物可能有着共同观。

的起源。

2、认识设疑;游离在细胞质中的氨基酸，是怎样被运送到合成蛋

tRNA与白质的“生产线''上的呢？

反密码子引导学生结合酶的专一性知识，分析为什么每种tRNA讨论分析得出：细胞培养学生分析

只能识别并转运一种氨基酸。_________________________中有特定的酶催化问题的能力。

每种tRNA与其转运

的氨基酸结合。

指导学生阅读教材图4-6,明确tRNA怎样与mRNA上读图明确反密码子培养学生获取

相应的密码子结合。通过碱基互补配对信息的能力，

原则与mRNA上相引导学生运用

应的密码子结合。比较、分析的

指导学生阅读教材图4-7蛋白质合成示意图，并播放动方法进行解

画，概述翻译的过程：释、推理。

3、概述遗1、概述翻译的场所、模板、原料、条件阅读教材，观看视

传信息的2、mRNA上的什么信息决定翻译的起始和终止？频，讨论和交流，回

翻译过程3、根据遗传密码的阅读方式，图中mRNA上共有几个答问题，并归纳翻译

密码子？的概念。

4、翻译合成的肽链的氨基酸序列是怎样的？

学生活动：提供核糖体、tRNA、氨基酸、mRNA的模分工合作，模拟翻译学生实际操

型，组织学生以小组为单位模拟翻译过程。过程，加深对翻译概作、亲身体验，

追问：翻译合成的肽链能直接承担相应的生物学功能念的理解。突破难点。

吗？

引导学生联系已有的蛋白质的结构和功能的指示，分析

学以致用，借此巩固引导学生运用

得出肽链合成后需经过一系列步骤，盘曲折叠成具有特对知识点的掌握。所学的知识与

定空间结构和功能的蛋白质分子，然后才能承担细胞生观点分析和解

决问题。

命活动的各项职责。

了解中心设疑：你能从信息传递的角度，用流程图总结遗传信息讨论交流，画图展引导学生利用

法则的提传递的一般规律吗？示，总结遗传信息传图表总结所学

出与修正递的一般规律。内容。

资料：1965年，科学家在某种RNA病毒中发现了RNA

复制酶，RNA复制醐能催化RNA的复制。1970年，科让学生认同科

学家在致癌的RNA病毒中发现了逆转录酶，它能以阅读、分析、讨论，学是不断发展

RNA为模板合成DNA。对中心法则中遗传的，科学概念

根据以上资料，对中心法则中遗传信息的流向进行补信息的流向进行补也是随着研究

充。充。的深入在不断

更新或修正

的，进而理解

科学的本质。

总结提升设疑：讨论交流，归纳总帮助学生形成

1、生物体从亲代继承的是物质、能量还是信息？结：1、生物体从亲生命是物质、

2、遗传信息的传递需要哪些条件？代继承的是携带遗能量和信息的

3、怎样理解生命与物质能量信息三者之间的关系？传信息的物质。2、统一体的生命

遗传信息的传递需观念，深刻理

要原料和酶等物质解生命的本

条件，还需要ATP提质。

供能量。3、生命是

物质、能量、信息的

统一体。____________

教学反思本节内容难度较大，翻译的过程复杂、抽象，且涉及密码子、反密码子等需要辨析的的新

概念，上课时需注意教学方法与辅助手段的使用。

1、用问题引导学生积极思考。通过问题，如“基因通常是有遗传效应的DNA片段，而DNA

主要位于细胞核中。蛋白质的合成场所是核糖体，其分布在细胞质中。基因怎样指导蛋白质合

成"，“mRNA适合作DNA信使的条件”，“转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条单链的碱

基序列各有哪些异同“，"mRNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸酸的种类数目和排列

顺序'’等，督促学生积极思考，理清知识间的逻辑关系。

2、充分利用信息化教学手段。翻译的过程比较抽象、复杂，网络上有许多制作精美的动

画视频，可选取无知识性错误，清晰度较高的视频让学生观看，既使知识形象化，帮助学生理

解记忆，又增加趣味性。

第二课基因表达与性状的关系

一'课程标准

1、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表现。

2、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、通过比较同一生物体3种细胞中DNA和mRNA的检测结果，说明细胞分化是基因选择

性表达的结果。

3、通过分析柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传现象，概述表观遗传现象。

4、阐明基因、环境与性状之间的复杂关系，认同生命的复杂性。

三、教学重难点

1、教学重点

(I)基因表达与性状的关系。

(2)细胞分化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。

四'教学过程

教学过程教师活动________________________________________学生活动设计意图

新课导入导入：水毛苴气生叶与水生叶具有不同的形态。

问题：阅读P71“问题探讨”图片，

1、这些叶片基因是否相同？认识水毛食叶的形态，了留疑

2、引起叶型差异的原因是什么？解生物体性状受环境的影激发学习

响。兴趣

基因表达设疑：

产物与性基因控制生物体的性状，基因又指导蛋白质的合成，

状的关系那么基因、蛋白质与性状之间是什么关系呢？

资料一：

皱粒豌豆中的DNA中插入了一段外来的DNA序列，

打乱了编码淀粉分支酶的基因，导致皱粒豌豆中淀粉

分支酶不能正常合成，豌豆中游离的蔗糖不能合成淀

粉，淀粉含量降低，而淀粉具有亲水性，能吸水膨胀，

而蔗糖却不能，当豌豆成熟时，淀粉含量高的豌豆因以问题驱

能有效地保留水分，显得圆鼓鼓的。而淀粉含量低的阅读资料，结合旧知，分动学生应

豌豆由于失水而显得皱缩。析概括基因通过控制酶的用所学知

合成来控制代谢过程，进识，通过分

提问：而控制生物体的性状，并析与综合，

为什么圆粒豌豆变成了皱粒豌豆？根本原因是什用流程图表示。抽象、概括

么？直接原因是什么？生物学事

实共同的

资料二：本质特征；

人的白化症状是由编码酪氨酸酶的基因异常而引起同时学会

的。酪氨酸酶存在于正常人的皮肤、毛发等处，它能利用图文

将酪氨酸转变为黑色素。如果一个人由于基因异常而等形式准

缺少酪氨酸酶，那么这个人就不能合成黑色素，从而确地描述

表现出白化症状。生物学现

提问：象和概念。

1、为什么会出现白化症状？根本原因是什么？直接

原因是什么？

2、用文字和箭头总结基因、酶与性状之间的关系。

资料三：

囊性纤维病是北美白种人中常见的一种遗传病，主要

表现为患者汗液中氯离子的浓度升高，支气管被异常

的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。研究表明，

其病因是一个跨膜蛋白（CFrR蛋白）的基因缺失了阅读资料,小组讨论，回

3个碱基引起的。答问题

任务：分析囊性纤维病的发病机理，用流程图表述基

因、基因表达产物与性状之间的关系。

基因的选展示人体的各个细胞图片，同一生物体不同类型的细推测可能原因。培养学生

择性表达

与细胞分胞中，基因都是相同的，而形态、结构和功能却各不分析问题、

化相同，这是为什么？进行推理

评价学生回答。判断的能

展示课本思考讨论中的内容，并提出以下问题：力。

1、这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？小组讨论，分析并回答问

2、3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白题。基于实验

基因和胰岛素基因，但只检测到其中一种基因的证据，通过

mRNA,这一事实说明了什么？综合概括

3、3种细胞中有表达情况相同的基因吗？说明理由。等科学思

4、请根据基因在不同类型细胞中的表达情况，尝试维方法，阐

对基因进行分类，并对基因种类进行“命名明细胞分

5、造成同一生物体不同类型细胞的形态、结构和功化的本质。

能差异的原因是什么？

引导学生概括细胞分化的本质。概括细胞分化的本质是基

因的选择性表达。

表观遗传设疑：基因什么时候表达？在哪种细胞中表达？以及分析基因表达的各个步激发学生

表达水平的高低？都是受到调控的，这种调控会直接骤，在原则上都是可以调的好奇心。

影响性状。如何调控？控的。

资料一：柳穿鱼是一种园林花卉柳穿鱼花的形态

结构，与LCYC基因的表达直接相关，上图所示的两

株柳穿鱼，它们体内LCYC基因的序列相同，只是植

株a的LCYC基因在开花时表达，植株B的LCYC

基因不表达。研究表明植株B的LCYC基因不表达

的原因是它被高度甲基化了。科学家将这两个植株作

为亲本进行杂交，Fl的花与植株a的相似，Fl自交

的F2中绝大部分植株的花与植株a的相似，少部分培养学生

植株的花与植株B的相似。获取信息、

资料二：某种实验小鼠的毛色受一对等位基因分析和解

Avy和a的控制，Avy为显性基因，表现为黄色体毛，决某些生

a为隐性基因，表现为黑色体毛；物学问题

将纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交，的能力

子一代小鼠的基因型都是Avya,却表现出不同的毛

色：介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。研究表

明，在AVy基因的前端（或称上游）有一段特殊的碱

基序列决定着该基因的表达水平，这段