2024-2025学年新教材高中生物 第二章 遗传信息的复制与表达 第三节 基因的选择性表达及表观遗传现象教学实录 北师大版必修2

2024-2025学年新教材高中生物第二章遗传信息的复制与表达第三节基因的选择性表达及表观遗传现象教学实录北师大版必修2课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、设计思路本节课以“基因的选择性表达及表观遗传现象”为主题，通过结合北师大版必修2教材内容，引导学生深入理解基因表达调控的复杂性。设计思路包括：首先，通过案例分析，让学生了解基因选择性表达在个体发育中的作用；其次，通过实验演示，揭示表观遗传现象的机制；最后，引导学生将所学知识应用于实际问题，提高学生分析问题和解决问题的能力。二、核心素养目标培养学生生物学科学思维，通过分析基因选择性表达和表观遗传现象，提升对生命现象和规律的理解能力。增强学生的科学探究能力，通过实验和案例分析，学会设计实验、收集数据、分析结果。同时，培养学生的社会责任感，认识到生物技术在医学和农业中的应用，激发学生对生物科学研究的兴趣。三、学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

学生已经学习了高中生物必修1中关于遗传学的基础知识，包括基因的概念、DNA结构、遗传信息的传递等。此外，对于细胞分裂和细胞周期的知识也有所了解，这为理解基因表达调控提供了基础。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

学生对生物学的学习兴趣普遍较高，尤其对生命现象的奥秘和生物技术在现代社会中的应用感兴趣。学生具备一定的观察能力和实验操作能力，能够通过实验探究遗传信息的复制和表达。学习风格上，部分学生偏好通过实验操作来学习，而另一部分学生则更喜欢通过理论讲解和案例分析来理解复杂概念。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

学生在理解基因选择性表达和表观遗传现象时可能遇到的困难包括：1）对基因调控机制的理解不够深入；2）难以将抽象的生物学概念与实际生活中的例子相结合；3）实验操作过程中可能出现的误差和问题分析。此外，学生在分析复杂案例时，可能需要克服对生物学知识综合运用的挑战。四、教学资源准备1.教材：确保每位学生拥有北师大版必修2教材，以方便学生查阅相关章节内容。

2.辅助材料：准备与基因选择性表达及表观遗传现象相关的图片、图表、视频等多媒体资源，以增强教学直观性和吸引力。

3.实验器材：准备实验所需的显微镜、培养皿、试剂等，确保实验操作的顺利进行。

4.教室布置：设置分组讨论区，方便学生进行小组合作学习；布置实验操作台，确保实验安全。五、教学过程一、导入（约5分钟）

1.激发兴趣：通过展示一组关于生物个体发育过程中不同阶段形态变化的图片，引导学生思考基因如何调控个体发育。

2.回顾旧知：简要回顾基因的概念、DNA结构、遗传信息的传递等基础知识，为学习本节课内容做好铺垫。

二、新课呈现（约30分钟）

1.讲解新知：

a.基因选择性表达的概念、意义和作用；

b.基因选择性表达的具体调控机制，如转录因子、信号通路等；

c.表观遗传现象的概念、类型和作用。

2.举例说明：

a.通过分析实际案例，如胚胎发育、组织特异性表达等，帮助学生理解基因选择性表达；

b.通过实例介绍表观遗传现象在生物进化、疾病发生等方面的作用。

3.互动探究：

a.分组讨论：让学生分组讨论基因选择性表达和表观遗传现象在实际生活中的应用；

b.实验演示：通过实验演示基因选择性表达的调控过程，让学生直观感受这一过程。

三、巩固练习（约20分钟）

1.学生活动：

a.完成课后练习题，加深对知识点的理解和应用；

b.分组讨论，分享各自的学习心得和体会。

2.教师指导：

a.针对学生在练习过程中遇到的问题，及时给予指导和帮助；

b.引导学生总结本节课所学知识，形成知识体系。

四、课堂小结（约5分钟）

1.回顾本节课所学内容，强调重点和难点；

2.鼓励学生在课后继续学习和探究，提高生物学素养。

五、作业布置（约5分钟）

1.完成课后习题，巩固所学知识；

2.查阅相关资料，了解基因选择性表达和表观遗传现象在生物学研究中的应用。

六、板书设计

1.基因选择性表达

-概念：基因在不同细胞类型或发育阶段表达不同；

-调控机制：转录因子、信号通路等；

-应用：胚胎发育、组织特异性表达等。

2.表观遗传现象

-概念：基因表达不受DNA序列改变的影响；

-类型：DNA甲基化、组蛋白修饰等；

-应用：生物进化、疾病发生等。六、知识点梳理1.基因选择性表达的概念：

-基因在不同细胞类型或发育阶段表达不同；

-表现为基因表达水平或表达产物的差异。

2.基因选择性表达的调控机制：

-转录因子：调控基因的转录起始；

-信号通路：通过细胞外信号传递至细胞内，影响基因表达；

-顺式作用元件：DNA上的特定序列，如启动子、增强子等，影响转录因子结合。

3.基因选择性表达的应用：

-胚胎发育：细胞分化过程中，特定基因的表达调控；

-组织特异性表达：不同组织器官中，基因表达谱的差异；

-疾病发生：基因选择性表达异常与疾病的关系。

4.表观遗传现象的概念：

-基因表达不受DNA序列改变的影响；

-表现为基因表达水平的改变。

5.表观遗传现象的类型：

-DNA甲基化：DNA上特定碱基的甲基化修饰，影响基因表达；

-组蛋白修饰：组蛋白的乙酰化、磷酸化等修饰，改变染色质结构和基因表达；

-小分子RNA：如miRNA、siRNA等，通过调控mRNA稳定性影响基因表达。

6.表观遗传现象的应用：

-生物进化：表观遗传现象在进化过程中的作用；

-疾病发生：表观遗传异常与疾病的关系；

-疾病治疗：表观遗传调控药物的开发和应用。

7.基因表达调控的实验技术：

-Northernblot：检测特定mRNA的表达水平；

-Westernblot：检测特定蛋白质的表达水平；

-Southernblot：检测特定DNA序列的存在；

-ChIP-seq：研究DNA与蛋白质的结合位点。

8.基因表达调控的分子机制：

-转录起始：转录因子结合DNA，启动基因转录；

-转录延伸：RNA聚合酶沿DNA模板合成RNA；

-转录终止：RNA聚合酶脱离DNA，终止基因转录；

-mRNA加工：mRNA剪接、加帽、加尾等过程。

9.基因表达调控的调控因素：

-内源因素：转录因子、信号通路等；

-外源因素：环境因素、激素等。

10.基因表达调控的应用：

-基因治疗：通过调控基因表达治疗遗传性疾病；

-生物技术：利用基因表达调控技术提高生物产量；

-疾病诊断：通过检测基因表达变化诊断疾病。七、反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.互动式教学：在课堂上，我将尝试更多的小组讨论和案例分析，让学生参与到课堂讨论中来，提高他们的参与度和思考能力。

2.多媒体教学：利用多媒体资源，如视频、动画等，使抽象的遗传信息表达过程更加直观，帮助学生更好地理解。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.学生参与度：我发现有些学生在小组讨论中不太愿意发言，可能是因为对某些概念不够熟悉或者缺乏自信。这需要我在课堂上更多地鼓励他们表达自己的观点。

2.教学节奏：有时候，为了确保所有学生都能跟上教学进度，我可能会加快讲解速度，这可能导致部分学生理解不够深入。

3.实践环节：实验环节的设计和指导可能不够细致，学生在操作过程中可能会遇到困难，需要我在教学过程中更加关注学生的实际操作情况。

反思改进措施（三）

1.针对学生参与度的问题，我计划在课前准备一些引导性问题，帮助学生建立思考框架，并在课堂上给予更多的反馈和鼓励，让每个学生都有机会参与到讨论中来。

2.为了解决教学节奏的问题，我会在课前仔细规划教学内容，确保在保证教学深度的情况下，合理安排教学节奏，让所有学生都能跟上课程的进度。

3.在实验环节，我会提前准备好详细的实验步骤和注意事项，确保学生在实验前能够充分了解实验目的和操作方法。同时，我会安排助教或学生助手在实验过程中提供帮助，及时解答学生的疑问，确保实验顺利进行。八、课堂小结，当堂检测课堂小结：

在本节课中，我们共同探讨了基因的选择性表达及表观遗传现象。首先，我们了解了基因选择性表达的概念，它指的是基因在不同细胞类型或发育阶段表达不同，从而实现细胞分化和组织特异性。我们讨论了基因选择性表达的调控机制，包括转录因子、信号通路和顺式作用元件等。

接着，我们学习了表观遗传现象，这是一种基因表达不受DNA序列改变的影响的现象，包括DNA甲基化、组蛋白修饰和小分子RNA等类型。表观遗传现象在生物进化、疾病发生等方面具有重要意义。

为了帮助大家更好地理解和应用所学知识，我们进行了以下当堂检测。

当堂检测：

1.基因选择性表达的主要调控机制有哪些？

2.举例说明表观遗传现象在生物进化中的作用。

3.简述表观遗传现象与疾病发生的关系。

4.如何通过实验技术检测基因表达水平？

5.分析基因表达调控在生物技术中的应用。

请同学们认真作答，并在课后复习巩固所学知识。希望同学们能够将所学知识运用到实际生活中，提高生物学素养。板书设计①基因选择性表达

-概念：基因在不同细胞或组织中的表达差异

-调控机制：转录因子、信号通路、顺式作用元件

-应用：细胞分化、组织特异性表达

②表观遗传现象

-概念：基因表达不受DNA序列改变的影响

-类型：DNA甲基化、组蛋白修饰、小分子RNA

-应用：生物进化、疾病发生

③基因表达调控的实验技术

-Northernblot

-Westernblot

-Southernblot

-ChIP-seq

④基因表达调控的分子机制

-转录起始

-转录延伸

-转录终止

-mRNA加工

⑤基因表达调控的调控因素

-内源因素：转录因子、信号通路

-外源因素：环境因素、激素

⑥基因表达调控的应用

-基因治疗

-生物技术

-疾病诊断课后作业1.实践题：

-设计一个实验方案，用于研究特定基因在不同组织中的表达情况。包括实验目的、实验材料、实验步骤、预期结果等。

2.分析题：

-分析表观遗传现象在胚胎发育过程中的作用，并举例说明。

3.应用题：

-结合所学知识，讨论基因表达调控在疾病治疗中的应用，并举例说明。

4.讨论题：

-讨论基因选择性表达在生物进化中的作用，并分析其可能的影响。

5.案例分析题：

-阅读以下案例，分析基因选择性表达在个体发育过程中的调控作用。

案例内容：在一个实验中，研究人员发现，当特定基因在胚胎发育的早期阶段被抑制时，会导致胚胎发育异常。

答案：

1.实验方案设计：

-实验目的：研究基因X在组织A和组织B中的表达情况。

-实验材料：基因X的特异性引物、组织A和组织B的DNA样本、PCR仪、凝胶电泳系统等。

-实验步骤：提取组织A和B的DNA样本，进行PCR扩增基因X，进行凝胶电泳分析扩增产物。

-预期结果：观察组织A和B中基因X的扩增条带，比较两者表达水平的差异。

2.表观遗传现象在胚胎发育中的作用分析：

-表观遗传现象在胚胎发育过程中起着至关重要的作用，如DNA甲基化和组蛋白修饰等，它们能够调控基因的表达，从而影响胚胎的正常发育。

3.基因表达调控在疾病治疗中的应用：