2024-2025學年高中生物 第四章 基因的表達 第2節(jié) 基因?qū)π誀畹目刂平贪? 新人教版必修2

2024-2025學年高中生物第四章基因的表達第2節(jié)基因?qū)π誀畹目刂平贪?新人教版必修2主備人備課成員教學內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學內(nèi)容是高中生物第四章基因的表達第2節(jié)“基因?qū)π誀畹目刂啤?，重點探討基因如何通過轉(zhuǎn)錄和翻譯過程來控制生物的性狀。教學內(nèi)容與學生已有知識的聯(lián)系在于，學生已在之前的課程中學習了基因的概念、基因與DNA的關(guān)系以及染色體結(jié)構(gòu)等基礎知識。本節(jié)內(nèi)容將從新人教版必修2教材中，提取基因表達的關(guān)鍵步驟，包括基因的轉(zhuǎn)錄、RNA的加工和翻譯過程，并結(jié)合實例分析基因如何影響生物的具體性狀。通過這一部分的學習，學生將把已掌握的基因基礎知識與基因表達過程相聯(lián)系，理解基因如何具體控制生物的性狀，加深對生物學核心概念的理解。核心素養(yǎng)目標本節(jié)課旨在培養(yǎng)學生的生物學核心素養(yǎng)，特別是在探究生物科學本質(zhì)和生命現(xiàn)象方面。學生將通過學習基因?qū)π誀畹目刂?，提升以下能力?/p>

1.科學思維：運用歸納與演繹、分析與綜合等思維方式，理解基因表達過程，探究基因如何控制生物性狀。

2.生命觀念：形成結(jié)構(gòu)與功能相適應的生命觀念，認識到基因與生物性狀之間的內(nèi)在聯(lián)系。

3.實踐探究：在設計實驗和數(shù)據(jù)分析中，培養(yǎng)觀察、實驗、推理等科學探究能力，深入理解基因表達調(diào)控機制。

4.責任擔當：了解基因科技對社會、環(huán)境和倫理的影響，培養(yǎng)對科學發(fā)展的責任感。教學難點與重點1.教學重點

（1）基因表達的概念：基因如何通過轉(zhuǎn)錄和翻譯過程傳遞遺傳信息，控制生物性狀。

-詳細講解轉(zhuǎn)錄過程中RNA聚合酶的作用，mRNA的合成過程。

-強調(diào)翻譯過程中tRNA攜帶氨基酸，mRNA上的密碼子與tRNA上的反密碼子之間的配對關(guān)系。

（2）基因表達調(diào)控的重要性：基因表達調(diào)控在生物生長發(fā)育、細胞分化、環(huán)境適應等方面的作用。

-通過實例分析不同環(huán)境下基因表達的差異，如溫度、光照等。

（3）基因突變對基因表達的影響：基因突變?nèi)绾螌е禄虮磉_異常，影響生物性狀。

-舉例解釋基因突變引起蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，進而影響生物功能。

2.教學難點

（1）轉(zhuǎn)錄和翻譯過程的具體步驟：學生對這兩個過程的細節(jié)理解不夠深入。

-通過圖解、動畫等形式展示轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，幫助學生形象地理解。

-設計課堂互動，讓學生模擬RNA聚合酶、tRNA等角色，加深對過程的理解。

（2）基因表達調(diào)控機制的復雜性：學生對基因表達調(diào)控網(wǎng)絡的了解有限。

-以簡單的調(diào)控模型為例，逐步引導學生理解復雜的調(diào)控網(wǎng)絡。

-結(jié)合實例，如基因在細胞分化過程中的特異性表達，幫助學生理解調(diào)控機制。

（3）基因突變對基因表達影響的多樣性：學生難以理解同一基因突變可能導致多種表型。

-舉例說明基因突變可能影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、功能、穩(wěn)定性等多個方面，從而導致不同表型。

-通過案例分析，讓學生探討基因突變與疾病之間的關(guān)系。學具準備多媒體課型新授課教法學法講授法課時第一課時師生互動設計二次備課教學資源1.硬件資源：

-投影儀、計算機、白板等常規(guī)多媒體教學設備；

-實驗室設備，如顯微鏡、離心機、PCR儀器等，用于演示和實踐活動；

-生物模型、染色體和DNA結(jié)構(gòu)套裝、基因表達流程圖解等教具。

2.軟件資源：

-生物學科教學軟件，如基因表達動畫、模擬實驗程序；

-課程相關(guān)的PPT教學課件；

-基因表達數(shù)據(jù)分析和處理軟件。

3.課程平臺：

-在線學習管理系統(tǒng)（LMS），用于發(fā)布課程資料、作業(yè)和互動討論；

-學校圖書館數(shù)據(jù)庫，提供額外的學習資料和科研文獻。

4.信息化資源：

-電子教科書和電子教案，方便學生隨時隨地學習；

-網(wǎng)絡教育資源，如教育視頻、在線講座、科普文章等；

-電子版實驗指南和虛擬實驗室資源。

5.教學手段：

-探究式教學，鼓勵學生主動發(fā)現(xiàn)問題和解決問題；

-小組討論和合作學習，促進學生之間的知識交流和思維碰撞；

-實驗教學，通過實踐活動加深對理論知識的理解；

-案例分析，通過具體實例引導學生深入理解基因表達的相關(guān)概念。教學過程設計1.導入新課（5分鐘）

目標：引起學生對基因表達的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過程：

開場提問：“你們知道基因是如何控制生物性狀的嗎？這與我們的生活有什么關(guān)系？”

展示一些關(guān)于基因表達的圖片或動畫片段，讓學生初步感受基因表達的魅力。

簡短介紹基因表達的基本概念和重要性，為接下來的學習打下基礎。

2.基因表達基礎知識講解（10分鐘）

目標：讓學生了解基因表達的基本概念、組成部分和原理。

過程：

講解基因表達的定義，包括轉(zhuǎn)錄、翻譯的主要過程。

詳細介紹轉(zhuǎn)錄和翻譯的組成部分和功能，使用圖表或示意圖幫助學生理解。

通過實例，讓學生更好地理解基因表達在生物體內(nèi)的實際應用。

3.基因表達案例分析（20分鐘）

目標：通過具體案例，讓學生深入了解基因表達的特性和重要性。

過程：

選擇幾個典型的基因表達案例進行分析，如基因突變導致的疾病等。

詳細介紹每個案例的背景、特點和意義，讓學生全面了解基因表達的多樣性。

引導學生思考這些案例對實際生活或?qū)W習的影響，以及如何應用基因表達知識解決實際問題。

小組討論：讓學生分組討論基因表達研究的發(fā)展方向，并提出創(chuàng)新性的想法或建議。

4.學生小組討論（10分鐘）

目標：培養(yǎng)學生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

將學生分成若干小組，每組選擇一個與基因表達相關(guān)的主題進行深入討論。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點評（15分鐘）

目標：鍛煉學生的表達能力，同時加深全班對基因表達的認識和理解。

過程：

各組代表依次上臺展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學生和教師對展示內(nèi)容進行提問和點評，促進互動交流。

教師總結(jié)各組的亮點和不足，并提出進一步的建議和改進方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強調(diào)基因表達的重要性和意義。

過程：

簡要回顧本節(jié)課的學習內(nèi)容，包括基因表達的基本概念、組成部分、案例分析等。

強調(diào)基因表達在現(xiàn)實生活或?qū)W習中的價值和作用，鼓勵學生進一步探索和應用基因表達知識。

布置課后作業(yè)：讓學生撰寫一篇關(guān)于基因表達控制生物性狀的短文或報告，以鞏固學習效果。知識點梳理1.基因表達的概念與意義

-基因表達是指基因信息在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)的過程，包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個主要階段。

-基因表達是生物體生長發(fā)育、細胞分化和適應環(huán)境的基礎。

2.轉(zhuǎn)錄過程

-轉(zhuǎn)錄是指DNA模板鏈上的信息被RNA聚合酶復制成RNA的過程。

-RNA聚合酶識別并結(jié)合到DNA的啟動子區(qū)域，開始轉(zhuǎn)錄。

-轉(zhuǎn)錄生成的RNA包括mRNA、rRNA和tRNA，其中mRNA攜帶著遺傳信息。

-轉(zhuǎn)錄后，mRNA可能需要經(jīng)過加工修飾，如剪接、加帽和尾巴，才能成為成熟的mRNA。

3.翻譯過程

-翻譯是指mRNA上的遺傳信息被翻譯成蛋白質(zhì)的過程。

-翻譯發(fā)生在核糖體上，tRNA識別并攜帶相應的氨基酸到核糖體。

-mRNA上的密碼子與tRNA上的反密碼子通過堿基配對，形成蛋白質(zhì)鏈。

-翻譯完成后，蛋白質(zhì)可能需要經(jīng)過后續(xù)修飾，如折疊、糖基化等，才能成為具有生物學功能的蛋白質(zhì)。

4.基因表達的調(diào)控

-基因表達受到嚴格的調(diào)控，以確保生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成適應生物體的需求。

-調(diào)控機制包括轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控、翻譯水平的調(diào)控和蛋白質(zhì)后修飾的調(diào)控。

-調(diào)控因子包括轉(zhuǎn)錄因子、激素、環(huán)境信號等。

5.基因突變對基因表達的影響

-基因突變可能導致基因表達的改變，影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。

-突變可能發(fā)生在基因的任何部位，包括編碼區(qū)、非編碼區(qū)、調(diào)控序列等。

-基因突變的后果可能是疾病的產(chǎn)生，如鐮狀細胞貧血、囊性纖維化等。

6.基因表達與生物性狀的關(guān)系

-基因通過控制蛋白質(zhì)的合成來控制生物的性狀。

-一個基因可能編碼多個蛋白質(zhì)，一個蛋白質(zhì)也可能由多個基因共同編碼。

-基因表達的差異是生物多樣性的基礎。

7.基因表達的研究方法

-實驗室研究方法包括基因克隆、PCR、RNA干擾、基因敲除、基因編輯等。

-生物信息學方法用于分析基因組數(shù)據(jù)、預測基因表達模式和功能。

8.基因表達的應用

-基因表達調(diào)控在醫(yī)學、農(nóng)業(yè)、生物技術(shù)等領域有著廣泛的應用。

-例如，通過基因工程生產(chǎn)重組蛋白、抗體制備、基因治療等。反思改進措施（一）教學特色創(chuàng)新

1.在本節(jié)課中，我嘗試采用了探究式教學，鼓勵學生主動發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。這種方式有助于提高學生的思考能力和自主學習能力，使他們在探索基因表達的過程中，更加深入地理解其內(nèi)在機制。

2.結(jié)合實際案例進行分析，讓學生了解基因表達在現(xiàn)實生活中的應用，增強他們對知識點的興趣和認識。同時，這也有助于培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力。

（二）存在主要問題

1.在教學過程中，我發(fā)現(xiàn)部分學生對基因表達的基本概念掌握不夠牢固，導致在后續(xù)的學習中難以深入理解。這可能是因為我在講解基本概念時，未能充分考慮到學生的認知水平，講解得不夠細致。

2.在小組討論環(huán)節(jié)，部分小組的討論效果并不理想，這可能是因為我在組織教學時，未能充分關(guān)注到每個小組的討論進度和問題。

（三）改進措施

1.針對基本概念掌握不牢固的問題，我將在今后的教學中，加強對基因表達基本概念的講解，采用更直觀、生動的方式，幫助學生更好地理解和記憶。

2.為了提高小組討論的效果，我將在組織教學時，加強對每個小組的指導和關(guān)注，及時解決他們在討論過程中遇到的問題，確保討論能夠深入開展。

3.此外，我還將注重與學生的課后交流，了解他們在學習過程中的困難和需求，不斷調(diào)整教學方法，以期更好地滿足學生的學習需求。同時，加強校企合作，邀請相關(guān)領域的專家來校進行講座，讓學生更加直觀地了解基因表達在科研和產(chǎn)業(yè)中的應用，激發(fā)他們的學習興趣。典型例題講解例題1:

題目：請描述轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中RNA的作用。

答案：在轉(zhuǎn)錄過程中，RNA的作用是作為DNA的模板，將DNA上的遺傳信息復制成RNA。轉(zhuǎn)錄生成的RNA包括mRNA、rRNA和tRNA，其中mRNA攜帶著遺傳信息。在翻譯過程中，tRNA識別并攜帶相應的氨基酸到核糖體，與mRNA上的密碼子進行配對，形成蛋白質(zhì)鏈。

例題2:

題目：請簡述基因表達調(diào)控的機制。

答案：基因表達調(diào)控包括轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控、翻譯水平的調(diào)控和蛋白質(zhì)后修飾的調(diào)控。調(diào)控機制包括轉(zhuǎn)錄因子、激素、環(huán)境信號等。這些調(diào)控機制確保生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成適應生物體的需求。

例題3:

題目：請舉例說明基因突變對基因表達的影響。

答案：基因突變可能導致基因表達的改變，影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。例如，鐮狀細胞貧血是一種由基因突變引起的疾病，其產(chǎn)生的原因是血紅蛋白基因發(fā)生突變，導致血紅蛋白結(jié)構(gòu)改變，使紅細胞變形成鐮狀，導致血液循環(huán)障礙。

例題4:

題目：請解釋基因表達與生物性狀的關(guān)系。

答案：基因通過控制蛋白質(zhì)的合成來控制生物的性狀。一個基因可能編碼多個蛋白質(zhì)，一個蛋白質(zhì)也可能由多個基因共同編碼?；虮磉_的差異是生物多樣性的基礎。例如，不同種類的生物在形態(tài)、行為、生理等方面的差異，很大程度上是由于基因表達的差異造成的。

例題5:

題目：請舉例說明基因表達的應用。

答案：基因表達調(diào)控在醫(yī)學、農(nóng)業(yè)、生物技術(shù)等領域有著廣泛的應用。例如，通過基因工程生產(chǎn)重組蛋白、抗體制備、基因治療等。在醫(yī)學領域，基因表達的研究有助于揭示疾病的發(fā)生機制，為疾病的治療提供新的思路和方法。在農(nóng)業(yè)領域，基因表達調(diào)控可以用于改良作物品種，提高產(chǎn)量和抗病性。在生物技術(shù)領域，基因表達調(diào)控技術(shù)可以用于生產(chǎn)重要的工業(yè)產(chǎn)品，如抗生素、酶等。板書設計①轉(zhuǎn)錄過程

-DNA模板鏈

-RNA聚合酶

-mRNA、rRNA、tRNA

②翻譯過程