高三生物一輪復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)：表觀遺傳及其作用機(jī)制+

遺傳的分子基礎(chǔ)第三節(jié)遺傳信息控制生物的性狀第3課時(shí)表觀遺傳及其作用機(jī)制一、教材分析《表觀遺傳及其作用機(jī)制》是蘇教版高中生物學(xué)教材（2019年版）)必修2《遺傳與進(jìn)化》第2章第3節(jié)《遺傳信息控制生物的性狀》中的內(nèi)容?！氨碛^遺傳學(xué)”是個(gè)新興的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，主要的調(diào)控機(jī)制為DNA甲基化以及組蛋白的甲基化和乙酰化，表觀遺傳學(xué)的建立對生物的發(fā)育、遺傳和進(jìn)化機(jī)制等有了新的解釋，為人們進(jìn)一步理解生命本質(zhì)提供新的視角。二、學(xué)情分析經(jīng)過前面內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生初步建立了“遺傳信息控制生物的性狀，并代代遺傳”等觀念，通過知識回顧，學(xué)生再次加深遺傳信息控制生物性狀包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過程。學(xué)生可通過課前預(yù)習(xí)初步了解表觀遺傳學(xué)的概念，以及表觀遺傳的作用機(jī)制，但無法具體分析表觀遺傳現(xiàn)象，不能運(yùn)用表觀遺傳學(xué)知識來解釋一些生物學(xué)現(xiàn)象，借助演繹推理的過程，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維能力，對學(xué)好本節(jié)課內(nèi)容大有裨益。三、教學(xué)目標(biāo)通過分析表觀遺傳現(xiàn)象的實(shí)例，認(rèn)同許多遺傳現(xiàn)象無法用經(jīng)典遺傳學(xué)來解釋，認(rèn)識到表觀遺傳是基因序列未改變，生物性狀發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。（生命觀念）通過情境創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)分析表觀遺傳對于一些生物學(xué)現(xiàn)象的作用。提高分析材料、合作交流以及歸納總結(jié)能力。（生命觀念、科學(xué)思維）通過分析吸煙等不良生活習(xí)慣對于生物性狀的影響，養(yǎng)成健康良好的生活習(xí)慣，尊重生命，關(guān)愛生命。（社會責(zé)任）四、教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：表觀遺傳的概念及其作用機(jī)制教學(xué)難點(diǎn)：通過學(xué)習(xí)表觀遺傳的作用機(jī)制解釋生物學(xué)現(xiàn)象五、教學(xué)過程教學(xué)階段教師活動學(xué)生活動設(shè)計(jì)意圖一、創(chuàng)設(shè)情境同卵雙生雙胞胎擁有相同的DNA序列，在同一個(gè)家庭中長大，但是他們的表型卻存在個(gè)體差異。譬如：性格的不同和疾病易感性的差異。為什么會出現(xiàn)這種情況呢？通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，相信大家就會明白。積極思考【表達(dá)觀點(diǎn)】有些現(xiàn)象不能用經(jīng)典遺傳學(xué)去解釋創(chuàng)設(shè)情境，巧妙導(dǎo)入引起興趣，激起學(xué)生的求知欲。二、柳穿魚花形態(tài)結(jié)構(gòu)的遺傳【問題探究一】英國科學(xué)家PilarCubas及其同事發(fā)現(xiàn)，柳穿魚野生植物的正常植株，其花呈兩側(cè)對稱狀（植株A），但是有一種表型突變體的花呈輻射對稱狀（植株B）（p66圖2-3-9），柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)由Lcyc基因控制，在同樣的環(huán)境下成長，為什么花的形態(tài)結(jié)構(gòu)不同呢？【資料1】PilarCubas等人檢測了A型植株和B型植株LcycmRNA的種類，發(fā)現(xiàn)A型植株花中可以檢測到Lcyc的mRNA，B型植株花不可以檢測到Lcyc的mRNA，這說明什么呢？【資料2】PilarCubas等人對A型植株和B型植株的Lcyc基因序列進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)A型植株和B型植株的Lcyc基因序列相同，那到底是什么原因?qū)е碌哪?？請大家閱讀課本p66-p67，找一找問題的答案。PilarCubas等人發(fā)現(xiàn)A型植株和B型植株Lcyc基因的甲基化程度不同，B型植株的Lcyc基因的甲基化程度更高?！举Y料3】PilarCubas等人將A型植株與B型植株進(jìn)行雜交，發(fā)現(xiàn)F1全部都是A型植株，接著對A型植株進(jìn)行自交，發(fā)現(xiàn)F2中出現(xiàn)了B型植株。F2的植株里，有一部分植株的性狀介于A型植株與B型植株之間。思考：（1）F2中出現(xiàn)B型植株說明什么呢？（2）F2中為什么有一些植株的性狀介于A型植株與B型植株之間呢？閱讀課本，積極思考，小組討論，回答問題回答：說明Lcyc基因的轉(zhuǎn)錄水平被抑制回答：說明Lcyc基因的甲基化抑制基因的轉(zhuǎn)錄水平?；卮?：說明Lcyc基因的甲基化是可遺傳的回答2：Lcyc基因的甲基化程度越高，Lcyc基因的表達(dá)水平越低，柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)更趨近于B型植株培養(yǎng)分析材料能力、總結(jié)能力以及團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力。引導(dǎo)學(xué)生討論生物學(xué)事實(shí)，運(yùn)用生物學(xué)知識和方法，作出正確判斷和理性解釋，培養(yǎng)科學(xué)思維，為表觀遺傳相關(guān)概念的形成提供支撐。三、小鼠毛色的遺傳現(xiàn)象【問題探究二】刺鼠（agouti小鼠）的毛色受一對等位基因Avy和a的控制，Avy為顯性基因，表現(xiàn)為黃色體毛，a為隱性基因，表現(xiàn)為黑色體毛。研究者對F1小鼠的基因進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)Avy基因完全一致，接著檢測F1小鼠基因甲基化水平，不同F(xiàn)1小鼠的甲基化水平呈現(xiàn)出差異。問題：（1）F1小鼠為什么會出現(xiàn)不同的毛色？（2）柳穿魚花形態(tài)結(jié)構(gòu)的遺傳與小鼠體毛的遺傳現(xiàn)象有什么共同點(diǎn)？回答1：子一代性狀的差異是由于基因中的堿基甲基化程度不同，導(dǎo)致基因表達(dá)受到不同程度的抑制?；卮?：堿基序列不變，性狀發(fā)生可遺傳的變化?？偨Y(jié)與歸納上述生物學(xué)現(xiàn)象的特點(diǎn)，鍛煉學(xué)生歸納總結(jié)的能力，讓同學(xué)重新審視和思考基因與性狀之間的關(guān)系。四、通過蜜蜂異型分化，探究環(huán)境通過表觀遺傳影響表型的相關(guān)機(jī)制【資料4】蜜蜂的異型分化在蜂群中，未受精的卵細(xì)胞發(fā)育成雄蜂，受精卵細(xì)胞發(fā)育成雌蜂。雌蜂的幼蟲中，極少數(shù)的幼蟲持續(xù)取食蜂王漿發(fā)育成蜂王；絕大多數(shù)幼蟲取食花粉和花蜜，發(fā)育成工蜂。閱讀課本p67，討論以下問題?！締栴}】蜜蜂的飲食如何影響表型的？【討論】蜜蜂表型的分化與DNA甲基化有關(guān)，如何驗(yàn)證該假設(shè)呢？學(xué)生積極討論，并作出回答?；卮?：持續(xù)取食蜂王漿的幼蟲發(fā)育成蜂王，取食花粉和花蜜的蜜蜂發(fā)育成工蜂，蜂王漿可能與DNA的甲基化有關(guān)系。閱讀課本并積極討論后表達(dá)觀點(diǎn)。回答2：可以敲除DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的基因，幼蟲是否發(fā)育為蜂王，或者檢測蜂王與工蜂中DNA的甲基化水平。基于事實(shí)進(jìn)行推理，得出表觀遺傳現(xiàn)象與環(huán)境的關(guān)系及環(huán)境影響表型的相關(guān)機(jī)制，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，使學(xué)生更好地理解環(huán)境因素對生命的影響。五、聯(lián)系生活【資料5】研究發(fā)現(xiàn)，吸煙會使人體細(xì)胞內(nèi)的DNA發(fā)生異常甲基化，進(jìn)而使抑癌基因表達(dá)水平降低，引起細(xì)胞生長的k-ras基因表達(dá)量升高，從而可能啟動肺癌的發(fā)生。不僅如此，男性吸煙者精子的活力下降，精子中的DNA甲基化水平明顯增高。根據(jù)以上事實(shí)組織討論。請嘗試用表觀遺傳學(xué)解釋吸煙的危害2、也有科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，與沒有吸煙的人相比，戒煙10年以上的人異常甲基化水平降低，從這個(gè)研究中，你有什么結(jié)論？3、你能否根據(jù)表觀遺傳學(xué)，設(shè)計(jì)一則戒煙宣傳的:“宣傳語”【拓展】癌癥治療的藥物，抑制DNA復(fù)制的藥物、DNA甲基化抑制劑、去乙酰化酶抑制劑，RNA干擾藥物等學(xué)生積極討論后并回答問題。回答1：香煙中的尼古丁等化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入肺部后，細(xì)胞中抑癌基因的DNA甲基化程度升高，抑制抑癌基因的轉(zhuǎn)錄水平影響其表達(dá)，使得引起細(xì)胞生長的K-ras基因大量表達(dá)，細(xì)胞增殖不受抑制，從而啟動肺癌的發(fā)生。回答2：環(huán)境對于基因表達(dá)水平的重要影響及作用，所以，我們拒絕吸煙及二手煙。學(xué)生自由回答宣傳語。通過對材料的分析與討論，了解環(huán)境通過表觀遺傳影響表型的普遍性，樹立健康生活、保護(hù)環(huán)境的責(zé)任意識。前后呼應(yīng)同卵雙生雙胞胎所處環(huán)境基本相同，但為何表現(xiàn)出表觀遺傳的較大差異？組織學(xué)生學(xué)習(xí)并了解表觀遺傳現(xiàn)象的遺傳機(jī)制通過課程學(xué)習(xí)說出表觀遺傳現(xiàn)象的調(diào)控機(jī)制并繼續(xù)查閱資料了解更多關(guān)于同卵雙生雙胞胎的遺傳機(jī)制。進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境、健康生活的意識。六、教學(xué)反思本節(jié)課重點(diǎn)要求學(xué)生能夠掌握表觀遺傳的概念及作用機(jī)制，通過學(xué)習(xí)更好地理解一些無法用經(jīng)典遺傳學(xué)解釋的生物學(xué)現(xiàn)象。教學(xué)設(shè)計(jì)上，為了幫助學(xué)生更好地理解表觀遺傳的特點(diǎn)，教師提供表觀遺傳現(xiàn)象實(shí)例：柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)遺傳和小鼠毛色遺傳，通過小組合作、討論交流，學(xué)生自己總結(jié)表觀遺傳的特點(diǎn)：基因序列不發(fā)生改變，生物性狀發(fā)生可遺傳變化。為了讓學(xué)生更好地運(yùn)用表觀遺傳學(xué)知識，教學(xué)設(shè)計(jì)上采用的策略是實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過學(xué)過的知識蜜蜂的異型分化現(xiàn)象，以問題的形式引導(dǎo)學(xué)生學(xué)生積極思考、交流討論，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。在具體的教學(xué)過程中，由于學(xué)生的基礎(chǔ)知識差異較大，部分學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和預(yù)期存在一定偏差，可以加強(qiáng)課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的有效性指導(dǎo)。本節(jié)課另一個(gè)重要的