第2节 基因表达与性状的关系教案

(一)教学目标

1.举例说明基因通过控制酶的合成和蛋白质的结构控制生物体的性状。

2.说明细胞分化是基因选择性表达的结果。

3.概述生物体的表观遗传现象。

(二)教学重点和难点

1.教学重点

(1)基因表达与性状的关系。

(2)细胞分化的本质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。

(三)教学过程

一、创设情境,回顾已有知识，解决新问题。

展示“问题探讨”中的问题，提示学生联系有丝的知识，组织讨论。

二、阐明基因表达产物与性状的关系

提出问题:基因控制生物体的性状，基因又指导蛋白质的合成，那么基因、蛋白质与性状之间是什么关系呢?

提供事实:皱粒豌豆的形成机制是淀粉分支酶异常;人的白化症状形成的原因是缺少酪氨酸酶。

①豌豆的圆粒与皱粒

圆粒豌豆：淀粉含量高→成熟时吸水胀大；

皱粒豌豆：编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱→淀粉分支酶异常，活性大大降低→淀粉合成受阻，含量降低→成熟时失水皱缩。

②人白化病的形成：控制酪氨酸酶的基因异常→不能合成酪氨酸酶→酪氨酸不能转变为黑色素→表现出白化症状。

总结在豌豆的圆粒与皱粒、白化病两个实例中，基因、蛋白质与性状三者之间的关系。

1．间接途径

(1)途径：基因酶的合成细胞代谢生物体的性状。

提供事实:囊性纤维化的症状及其形成的原因: 

囊性纤维化：编码CFTR蛋白(一种转运蛋白)的基因缺失了3个碱基→CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸→CFTR蛋白结构与功能异常→支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，最终使肺功能严重受损。

回顾镰状细胞贫血的症状及其形成的原因。

组织小组讨论:这两种疾病形成的原因有什么共同点?

分析、概括:共同点是基因结构改变导致所指导合成的蛋白质的结构异常，直接影响生物体的性状。并用流程图表述：

2．直接途径

(1)途径：基因蛋白质的结构生物体的性状。

概括生物体的性状虽然在形式上千差万别，但本质上都与蛋白质有关。

三、阐明基因的选择性表达与细胞分化的关系

提出问题:同一生物体不同类型的细胞中，基因都是相同的，而形态、结构和功能却各不相同，这是为什么呢?

学生推测可能的原因。

提供同一生物体3种细胞中DNA和mRNA的检测结果。

比较3种细胞中合成的蛋白质种类，如输卵管细胞能合成卵清蛋白，不合成珠蛋白和胰岛素。抽象、概括:细胞中基因的表达存在选择性。请学生根据基因在不同类型细胞中的表达情况，尝试对基因进行分类。

1．基因类型

(1)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。

(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。

每种类型的细胞只表达一部分基因，即基因表达的差异产生了不同类型的细胞。

概括细胞分化的本质：

2．细胞分化的本质：基因的选择性表达。

分析基因表达的各个步骤，原则上都是可以的。提出问题:基因的选择性表达导致性状的差异。那么，基因表达与否以及表达水平的高低是如何受到的呢?

回顾上节课内容:基因通过其表达产物——蛋白质来控制性状，基因表达发生改变，性状也会发生改变，如表观遗传现象。

四、概述表观遗传现象

提供资料1 :柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因表达的关系。

提供资料2:小鼠毛色与Avy基因表达的关系。

组织学生讨论:

1.柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色改变的原因是什么?

2. F1的花为什么与植株A的相似?在B中，为什么有些植株的花与植株B的相似?

3.柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传有什么共同点?

4.概括总结表观遗传的概念。

通过讨论总结：

1.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. 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.归纳共同点: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。

4.表观遗传概念：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。

五、总结基因与性状之间的复杂关系

组织交流:结合“问题探讨”中水毛茛的实例，讨论基因与性状之间的复杂关系。

基因与性状间的对应关系

(1)基因决定生物性状

(2)生物体的性状还受环境条件的影响。

(3)基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间借助复杂的相互作用，形成一个错综复杂的网络，精细地着生物体的性状。

最后结合表观遗传、烟草烟雾中含有的化学物质及其危害等知识,说明吸烟的危害。指导学生如何向亲友和周围人群进行宣传吸烟的危害。下载本文