資源簡介

表觀遺傳：基因的表達第4課時教學設計
課型 新授課
課題 表觀遺傳
教學內容分析：本課時為單元教學任務中的第4課時，在前面3節課中，探討了基因是如何起作用的，并對基因、蛋白質、性狀這三個概念形成了整體認識。學生已經知道了細胞分化的實質是基因的選擇性表達的結果。基因為什么會選擇性表達，是因為基因的表達受到調控，這樣就自然地引出選擇性表達與調控有關，順利過渡到“表觀遺傳”的內容。“表觀遺傳”這一概念的理解難度較大，故本節教學設計將從生物具體可見的遺傳實例切入，通過分析其遺傳特性與孟德爾經典遺傳之間的不同之處，引發學生的認知沖突，以便引導學生深入到基因這一微觀角度對該概念進行深度剖析，進而幫助學生真正理解“表觀遺傳”這一重要概念。對表觀遺傳和孟德爾經典遺傳的深刻理解，將有助于學生更全面地分析和掌握基因與性狀之間的復雜關系。因此，本節內容精心設計教學環節，借助生物學事實和情境，巧妙利用假說一演繹法引導學生通過自主探究，深刻理解表觀遺傳，并學會運用發展的眼光看待生物與性狀之間的復雜關系，從而培養學生的生物學學科核心素養。
學情分析：通過前面3章以及本單元前3節課的學習，學生已經弄清楚了基因是如何起作用的，并對基因、蛋白質、性狀這三個概念形成了整體認識。已經知道了細胞分化的實質是基因的選擇性表達的結果。但是對基因為什么會選擇性表達并不清楚。表觀遺傳的種類及機制是全新的內容，學生學習的難度較大。但是一些表觀遺傳現象在生活中很常見，這部分內容與學生的生活聯系密切，可以激發學生的學習興趣，通過教材上的實例了解表觀遺傳的機制。
學習目標： （1）以柳穿魚花的形態結構遺傳為載體，從科學家的角度，完成提出問題、作出假設、設計實驗、實施實驗、得出結論等科學探究步驟，培養比較、歸納、分析、綜合、抽象、概括等科學思維。通過分析柳川魚花的形態結構和小鼠毛色遺傳，構建表觀遺傳概念。 （2）表觀遺傳現象的分子調節機制。 （3）通過分析吸煙對人體健康和生殖能力產生的危害，認識到禁止吸煙的科學道理，并向他人進行相關宣傳，倡導健康的生活方式，培養社會責任。
教學重點：1.表觀遺傳現象的分析與歸納。2.DNA甲基化的表觀遺傳機制。
教學難點：DNA甲基化的表觀遺傳機制。
學習評價
過程性評價：小組討論參與程度、觀點的表達 終結性評價：課程結束后的鞏固練習
教學活動設計 【驅動任務】分析資料，討論歸納表觀遺傳的概念。 （一）分析課本第73頁“思考 討論”的資料1： 1、實驗探究：柳穿魚花的形態結構的遺傳 （1）觀察現象：柳穿魚的花有兩種不同的形態結構 （2）提出問題：是什么原因導致柳穿魚的花在形態結構上的差異？ （3）作出假說：假說1 基因的 發生了變化，導致花的形態結構改變。 假說2 基因在 過程中出現了不同，導致花的形態結構改變。 （4）實驗驗證、得出結論： ①設計實驗驗證假說1：分別檢測兩種不同形態柳穿魚Lcyc基因的 ，并進行比較；實驗結果：植株A和B的Lcyc基因 ；說明假說1 。 ②設計實驗驗證假說2：分別檢測兩種不同形態柳穿魚Lcyc基因的表達情況； 實驗結果：植株A的Lcyc基因在開花時 ，植株B的Lcyc基因被 ，從而不能表達；說明假說2 。 2、思考：（1）F1的花為什么與植株A的相似？ （2）在F2中，為什么有些植株的花與植株B的相似？ 3、例題 在一個蜂群中，少數幼蟲一直取食蜂王漿而發育成蜂王，而大多數幼蟲以花粉和花蜜為食將發育成工蜂。DNMT3蛋白是DNMT3基因表達的一種DNA甲基化轉移酶，能使DNA某些區域添加甲基基團(如圖所示)，DNA被甲基化后會干擾RNA聚合酶的識別。敲除DNMT3基因后，蜜蜂幼蟲將發育成蜂王，這與取食蜂王漿有相同的效果。 據此研究，蜜蜂幼蟲因食物不同而發育不同的原因是什么？ （二）閱讀課本第73頁“思考 討論”的資料2，回答以下問題。 1、分析F1小鼠為什么會表現出不同的毛色？ 2、資料1和資料2展示的遺傳現象有什么共同特點？ （三）構建表觀遺傳概念： 生物體基因的 保持不變，但 和 發生 的現象，叫做表觀遺傳。 【拓展提升】 1、資料3：研究發現，在多種生物細胞中，存在RNA干擾基因表達現象。其中起作用的有小分子RNA：miRNA。miRNA調控基因表達主要靠miRNA與特定的mRNA結合，從而阻止依賴該mRNA為模板進行的翻譯過程，最終使得基因無法成功表達。 2、資料4：播放視頻 【習題鞏固】 1、柳穿魚是一種園林花卉，它的花有兩種形態結構：左右對稱的(品種A)和中心對稱的(品種B)，花形態結構與Lcyc基因的表達與否直接相關。已知品種A和B的Lcyc的基因相同，品種A的Lcyc基因表達，品種B的Lcyc基因由于甲基化修飾不表達。品種A與品種B雜交，F1的花左右對稱，F1自交產生的F2中大部分植株的花左右對稱，少部分植株的花中心對稱。下列相關說法，錯誤的是( ) A．Lcyc基因的DNA甲基化修飾可能阻礙了RNA聚合酶發揮作用 B．品種A與品種B的花形態結構不同是因為Lcyc基因堿基序列不同 C．F2中少部分植株的花中心對稱說明甲基化修飾的Lcyc基因可以遺傳 D．F1的花左右對稱的原因是來自品種A的Lcyc基因表達，品種B的Lcyc基因不表達 2、（不定項）促生長的基因A和無此功能的隱性基因a是常染色體上的一對等位基因。DNA甲基化修飾通常會抑制基因表達。如圖表示基因型均為Aa的兩只小鼠產生配子過程中，甲基化修飾對基因傳遞的影響，這兩只小鼠均攜帶甲基化的基因。下列相關敘述正確的是( ) A.DNA甲基化不會改變基因的堿基序列，但表型能遺傳 B.雄鼠在減數分裂產生配子的過程中，可能出現了去甲基化 C.這兩只小鼠的基因型相同，基因甲基化導致二者的表型不同 D.這兩只小鼠隨機交配，子代小鼠中不攜帶甲基化基因個體所占的比例為1/4 3、DNA甲基化是指DNA中的某些堿基被添加甲基基團，此種變化可影響基因的表達，對細胞分化具有調控作用。基因啟動子區域被甲基化后，會抑制該基因的轉錄，如圖所示。研究發現，多種類型的癌細胞中發生了抑癌基因的過量甲基化。下列敘述錯誤的是( ) A．細胞的內外環境因素均可引起DNA的甲基化 B．甲基化的啟動子區更易暴露轉錄模板鏈的堿基序列 C．抑癌基因過量甲基化后會導致細胞不正常增殖 D．某些DNA甲基化抑制劑可作為抗癌藥物研發的候選對象
板書設計： 表觀遺傳 1、基因 mRNA 蛋白質 性狀 2、表觀遺傳：基因的 堿基序列 保持不變， 基因的表達 和 表型 發生 可遺傳變化 。
教學反思：
本節課通過假說一演繹、問題探究、小組展示、與生活進行聯系、構建概念模型等教學環節的設計，讓學生通過科學的探究過程，在不斷發現問題、解決問題的過程中理解表觀遺傳，進而不斷完善對“基因表達與性狀的復雜關系”這一內容的理解。同時，該教學也使學生認識到科學具有“不斷發展”的屬性特征。各個教學環節的設計中均充分滲透了對學生生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任的培養。 本節課亮點比較多： 亮點1：利用學生們熟悉、并且存在疑惑的事例進行導入，激發學生的學習興趣。后續，用本課所學知識解決導入部分的疑問，學以致用。 亮點2：巧妙利用假說——演繹法，引導學生自主探究鍛煉了學生的科學思維。 亮點3：合理、高效地運用信息技術。本堂課采用了“希沃”“計時器” “問卷星”、“投屏”等信息技術，及時反饋學生的學習情況，精確地進行答疑。 亮點4：本堂課設計突出對學生的生物學核心素養的培養。比如吸煙對人體健康和生殖能力產生的危害，并向親友進行宣傳，倡導健康的生活方式，培養學生的社會責任。

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