高中生物必修2 第4章 基因的表达教案

高中生物必修2第4章基因的表达教案

基因表达与性状的关系

【教学目标】

1.知道细胞质的基因

2.基因表达产物与性状的关系

3.了解细胞质基因能引起的一些疾病

4.了解基因的选择性表达与细胞分化的关系

5.了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、问题引导法、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，它们的概念分别是：

(l)DNA复制：DNA的复制过程，它是以DNA的两条链为模板，形成两个相同的子代

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

原则，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，最终控制了蛋白质的合成，而蛋白质是生物体生命活动的承担

者和体现者。那么，基因又是怎样来控制生物体的性状的呢？让我们带着这个问题来研究关于

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？

基因控制生物体的性状。

蛋白质与生命性状特征有何关系？

蛋白质是生命活动的体现者和承担者

例一：豌豆的圆粒与皱粒

如何从基因控制性状的角度解释这一对相对性状的形成？

编码淀粉分支酶

的基因

指导］合成

淀粉分支酶

原来，圆粒豌豆的DNA中有一个控制编码淀粉分支酶的基因,淀粉分支酶可以控制淀粉

的合成，淀粉的吸水性比较强，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降低，所以豌豆就表现出皱缩。

例二：白化病

基因型

代谢

过程

表现型

人的白化病是因为控制酪氨酸酶的基因异常引起的。酪氨酸酶可以将酪氨酸转变成黑色素,

一般存在于正常人的皮肤、毛发等处。假如说一个人由于基因不正常，而导致不能正常地合成

酪氨酸酶，那么，酪氨酸也不能正常对转变成黑色素，这个人就会表现出白化病的症状。

白化病患者的症状通常表现为皮肤、毛发均为白色、虹膜及瞳孔呈淡红色，视网膜无色素,

怕光。

结论1:基因通过控制的合成来控制一代谢过程一，进而控制生物体的性状。

（间接控制）

例三：囊性纤维病的发病机理

CFTR（跨膜）基因缺失了3个碱基

口

CFTR蛋白结构异常，导致功能异常

□

患者支气管内黏液增多

口

黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染

囊性纤维病是北美白种人中比较常见的一种遗传病，患者汗液中的氯离子浓度升高，支气

管被异常的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。

大部分患者中，编码一个跨膜蛋白的基因缺失了3个碱基,导致跨膜蛋白的第508位缺少

了一个苯丙氨酸，结果影响了跨膜蛋白的结构，使跨膜蛋白转运氯离子的功能异常，导致患者

支气管中的黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，最终使肺功能严重受损。

虽然这种疾病还没有有效的治疗方法，但是，我们理解它的基因水平的致病机理，对于以

后研究，治疗这种疾病，有着非常重要的作用。

结论2：基因还能通过控制蛋白质的而—直接-控制生物体的鱼J（直接控制）

（二）基因的选择性表达与细胞分化

分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果

卵清蛋白基因、

检测的3卵清蛋白珠蛋白胰岛素

珠蛋白基因、

种细胞mRNAmRNAmRNA

胰岛素基因

输卵管

++++——

细胞

红细胞+++—+—

胰岛细

——+

月包+++

1.这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？

3种细胞中合成的蛋白质都是该细胞中的特异性蛋白质。

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？

在特定的细胞中，基因的表达选择性，进而产生特异性的表达产物。

细胞分化的本质就是基因的选拯性表达。

（三）表观遗传

资料1:

kyc基因

IWJ度I

甲基化I

开花时不表达

植株B

■啾

'绝大部分植株的花-少部分植株的花、植

植株A相似株B相似

资料2：某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制，Avy为显性基因，表现为黄

色体毛，a为隐性基因，表现为黑色体毛。将纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交，

子一代小鼠的基因型都是A^a,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，Avy基因的表达受甲基化的抑制，甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制就越

明显，小鼠体毛的颜色就越深。

1.上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？

基因的表达受到抑制

2.资料1中，Fi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？

Fi的碱基序列并没有变化，但DNA的甲基化修饰可以遗传给后代

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？

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

#0

（四）总结

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。细胞分化的实质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。

基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形

成了一个错综复杂而又繁而有序的网络，精细地调控着生物体的性状。

基因表达与性状的关系

【学习目标】

1.能举出基因表达产物与性状关系的例子。

2.能说出基因的选择性表达与细胞分化的关系。

3.了解表观遗传的概念和实例

【学习重难点】

表观遗传、决定性状表现的因素。

【学习过程】

一、基因表达产物与性状的关系

1.基因通过控制酶来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。

①关于豌豆的圆粒与皱粒；②白化病征状。

2.基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状。

①囊性纤维病；②镰刀型细胞贫血症。

总结：基因与性状的关系：

基因与性状的关系并不都是简单的线性关系,可以是多个基因决定一个性状,也可以是二

个基因与多个性状有关。

性状除了受基因控制，也环境的影响,水毛葭的叶型与是否浸于水中有关。

所以生物的性状是由基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间相互作用，精确控制

的。

3.在特定的细胞中，基因的表达选择性,进而产生特异性的表达产物。细胞分化的本质

就是基因的表达选择性。

4.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。

二、习题巩固

1.下列哪一项不是RNA具有的（）

A.复制

B.转录

C.逆转录

D.翻译

2.下列有关基因型和表现型的说法，正确的一项是（）

A.表现型相同，基因型就一定相同

B.基因型相同，表现型一般相同

C.基因型不同，表现型肯定不同

D.基因型是性状表现的内因，表现型是外因

3.基因控制性状表现的主要途径是（）

A.RNAT蛋白质（性状）

C.RNA—DNA—蛋白质（性状）

B.DNA—蛋白质（性状）

D.DNA—RNA一蛋白质（性状）

4.我国科学家将含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发

育而成的羊，分泌的乳汁中含有人的凝血因子，可治疗血友病。下列叙述错误的是（）

A.这项研究说明人和羊共用一套遗传密码

B.该羊的乳腺细胞中含有人的凝血因子基因

C.该羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子基因

D.该羊的后代也可能含有人的凝血因子基因

（多选）5.下列关于基因、蛋白质、性状三者关系的叙述不正确的是（）

A.基因能够通过控制蛋白质合成直接控制性状的表现

B.基因能够通过控制酶的合成控制代谢过程，但不能控制生物性状

C.人的白化病症状是由于控制酪氨酸酶的基因异常引起的

D.人镰刀型细胞贫血病是由于控制血红蛋白合成的酶的基因错误表达引起的

6.如果DNA分子中的一条链的一段碱基排列顺序为一T—C—A—G—A—C—C—T—G—,

以此链为模板复制出的另一条链的相应的一段碱基排列顺序是。

合成蛋白质时，如果以DNA分子的已知链为模板，转录出的信使RNA的碱基排列顺序是

0在这段碱基排列顺序中，包含个“密码子”，需要个转运

RNA才能把所需要的氨基酸转运到核糖体上。转运RNA上与信使RNA相配对的三个特定的

碱基分别是。核糖体上翻译出来的氨基酸种类依次是

______________________________________________________________________________O

7.有人说，“基因是导演，蛋白质是演员，性状是演员的表演作品。”你认为这种说法有

道理吗？为什么？请你整理总结基因、蛋白质和性状二者之间的关系。

基因指导蛋白质的合成

【教学目标】

1.概述遗传信息的转录和翻译

2.理解密码子的概念

3.能熟练地阅读密码子表

4.能够运用教学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系

5.理解中心法则

【教学重难点】

1.教学重点：遗传信息转录和翻译的过程

2.教学难点：遗传信息转录和翻译的过程

【教学方法】

讲授与学生讨论相结合、问题引导法、归纳

【课时安排】

2课时

【教学过程】

(-)遗传信息的转录

思考：

(1)DNA主要存在于哪里？DNA主要存在于细胞核

(2)蛋白质是在哪里合成的？蛋白质是在细胞质的核糖体上合成的

(3)那么细胞核中的DNA是如何控制细胞质中的蛋白质的合成的呢？

科学家推测，在DNA和蛋白质之间，还有一种中间物质充当信使，后来发现细胞中确有

这样的物质，它就是RNA。

1.关于RNA

(1)RNA的全称：核糖核酸

(2)RNA的基本单位：核糖核昔酸

(3)细胞中的两种核酸的比较

、核酸

项6\DNARNA

基本组成

脱氧核苗酸核糖核苜酸

单位

五碳穗脱氧核糖核糖

无机酸磷酸磷酸

碱基A、G、C、TAxG、CxU

通常是规则的

单双链通常是单链结构

双螺旋结构

分子大小很大比按小

即时突破

判断下列说法的正误

①若核酸中出现碱基T或五碳糖为脱氧核糖，则必为DNA。

对

②若核酸中存在A、T、C、G四种碱基，其中A/T、G,则该核酸为单链DNA。

对

③若核酸中出现碱基C,则必为RNA。

错

(4)RNA的种类和功能

信使RNA(mRNA)：遗传信息传递的媒介。

转运RNA(tRNA)：转运氨基酸的工具。

核糖体RNA(rRNA)：与蛋白质构成核糖体。

总结：为什么RNA适合做DNA的信使呢？

①RNA是由基本单位-一核甘酸连接而成，跟DNA一样能储存遗传信息。

②RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。

③RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”。

碱基

C

TG

互补

配时

C

G

UA

递给

息传

传信

把遗

过程

样的

过怎

,是通

核里

细胞

A在

么DN

，那

的信使

DNA

A是

mRN

空。

列填

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4,完

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段和

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课本P

阅读

学们

请同

呢？

A的

mRN

录

2.转

的过程

RNA

合成m

模板

链为

一条

A的

以DN

中，

胞核

在细

念：

(1)概

核

：细胞

场所

(2)

：

条件

基本

(3)

一条链

NA的

板：D

①模

酸

糖核甘

离的核

四种游

料：

②原

TP

量：A

③能

合酶

A聚

、RN

旋酶

：解

④酶

C)

,G=

(A=U

对原则

互补配

：碱基

原则

(4)

A

：mRN

产物

(5)

RNA

A—m

：DN

流动

信息

遗传

(6)

A双

，DN

用下

的作

旋酶

在解

DNA

的一段

蛋白质

码这个

时,编

白质

种蛋

成某

开始合

当细胞

链

NA

地与D

随机

昔酸

糖核

的核