高三生物一轮复习教学设计：表观遗传及其作用机制+

遗传的分子基础第三节遗传信息控制生物的性状第3课时表观遗传及其作用机制一、教材分析《表观遗传及其作用机制》是苏教版高中生物学教材（2019年版）)必修2《遗传与进化》第2章第3节《遗传信息控制生物的性状》中的内容。“表观遗传学”是个新兴的热点研究领域，主要的调控机制为DNA甲基化以及组蛋白的甲基化和乙酰化，表观遗传学的建立对生物的发育、遗传和进化机制等有了新的解释，为人们进一步理解生命本质提供新的视角。二、学情分析经过前面内容的学习，学生初步建立了“遗传信息控制生物的性状，并代代遗传”等观念，通过知识回顾，学生再次加深遗传信息控制生物性状包括转录和翻译两个过程。学生可通过课前预习初步了解表观遗传学的概念，以及表观遗传的作用机制，但无法具体分析表观遗传现象，不能运用表观遗传学知识来解释一些生物学现象，借助演绎推理的过程，发展学生科学思维能力，对学好本节课内容大有裨益。三、教学目标通过分析表观遗传现象的实例，认同许多遗传现象无法用经典遗传学来解释，认识到表观遗传是基因序列未改变，生物性状发生可遗传变化的现象。（生命观念）通过情境创设学习分析表观遗传对于一些生物学现象的作用。提高分析材料、合作交流以及归纳总结能力。（生命观念、科学思维）通过分析吸烟等不良生活习惯对于生物性状的影响，养成健康良好的生活习惯，尊重生命，关爱生命。（社会责任）四、教学重难点教学重点：表观遗传的概念及其作用机制教学难点：通过学习表观遗传的作用机制解释生物学现象五、教学过程教学阶段教师活动学生活动设计意图一、创设情境同卵双生双胞胎拥有相同的DNA序列，在同一个家庭中长大，但是他们的表型却存在个体差异。譬如：性格的不同和疾病易感性的差异。为什么会出现这种情况呢？通过这节课的学习，相信大家就会明白。积极思考【表达观点】有些现象不能用经典遗传学去解释创设情境，巧妙导入引起兴趣，激起学生的求知欲。二、柳穿鱼花形态结构的遗传【问题探究一】英国科学家PilarCubas及其同事发现，柳穿鱼野生植物的正常植株，其花呈两侧对称状（植株A），但是有一种表型突变体的花呈辐射对称状（植株B）（p66图2-3-9），柳穿鱼花的形态结构由Lcyc基因控制，在同样的环境下成长，为什么花的形态结构不同呢？【资料1】PilarCubas等人检测了A型植株和B型植株LcycmRNA的种类，发现A型植株花中可以检测到Lcyc的mRNA，B型植株花不可以检测到Lcyc的mRNA，这说明什么呢？【资料2】PilarCubas等人对A型植株和B型植株的Lcyc基因序列进行对比，发现A型植株和B型植株的Lcyc基因序列相同，那到底是什么原因导致的呢？请大家阅读课本p66-p67，找一找问题的答案。PilarCubas等人发现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。【资料3】PilarCubas等人将A型植株与B型植株进行杂交，发现F1全部都是A型植株，接着对A型植株进行自交，发现F2中出现了B型植株。F2的植株里，有一部分植株的性状介于A型植株与B型植株之间。思考：（1）F2中出现B型植株说明什么呢？（2）F2中为什么有一些植株的性状介于A型植株与B型植株之间呢？阅读课本，积极思考，小组讨论，回答问题回答：说明Lcyc基因的转录水平被抑制回答：说明Lcyc基因的甲基化抑制基因的转录水平。回答1：说明Lcyc基因的甲基化是可遗传的回答2：Lcyc基因的甲基化程度越高，Lcyc基因的表达水平越低，柳穿鱼花的形态结构更趋近于B型植株培养分析材料能力、总结能力以及团结协作的能力。引导学生讨论生物学事实，运用生物学知识和方法，作出正确判断和理性解释，培养科学思维，为表观遗传相关概念的形成提供支撑。三、小鼠毛色的遗传现象【问题探究二】刺鼠（agouti小鼠）的毛色受一对等位基因Avy和a的控制，Avy为显性基因，表现为黄色体毛，a为隐性基因，表现为黑色体毛。研究者对F1小鼠的基因进行检测，发现Avy基因完全一致，接着检测F1小鼠基因甲基化水平，不同F1小鼠的甲基化水平呈现出差异。问题：（1）F1小鼠为什么会出现不同的毛色？（2）柳穿鱼花形态结构的遗传与小鼠体毛的遗传现象有什么共同点？回答1：子一代性状的差异是由于基因中的碱基甲基化程度不同，导致基因表达受到不同程度的抑制。回答2：碱基序列不变，性状发生可遗传的变化。总结与归纳上述生物学现象的特点，锻炼学生归纳总结的能力，让同学重新审视和思考基因与性状之间的关系。四、通过蜜蜂异型分化，探究环境通过表观遗传影响表型的相关机制【资料4】蜜蜂的异型分化在蜂群中，未受精的卵细胞发育成雄蜂，受精卵细胞发育成雌蜂。雌蜂的幼虫中，极少数的幼虫持续取食蜂王浆发育成蜂王；绝大多数幼虫取食花粉和花蜜，发育成工蜂。阅读课本p67，讨论以下问题。【问题】蜜蜂的饮食如何影响表型的？【讨论】蜜蜂表型的分化与DNA甲基化有关，如何验证该假设呢？学生积极讨论，并作出回答。回答1：持续取食蜂王浆的幼虫发育成蜂王，取食花粉和花蜜的蜜蜂发育成工蜂，蜂王浆可能与DNA的甲基化有关系。阅读课本并积极讨论后表达观点。回答2：可以敲除DNA甲基转移酶的基因，幼虫是否发育为蜂王，或者检测蜂王与工蜂中DNA的甲基化水平。基于事实进行推理，得出表观遗传现象与环境的关系及环境影响表型的相关机制，发展学生的科学思维，使学生更好地理解环境因素对生命的影响。五、联系生活【资料5】研究发现，吸烟会使人体细胞内的DNA发生异常甲基化，进而使抑癌基因表达水平降低，引起细胞生长的k-ras基因表达量升高，从而可能启动肺癌的发生。不仅如此，男性吸烟者精子的活力下降，精子中的DNA甲基化水平明显增高。根据以上事实组织讨论。请尝试用表观遗传学解释吸烟的危害2、也有科学研究发现，与没有吸烟的人相比，戒烟10年以上的人异常甲基化水平降低，从这个研究中，你有什么结论？3、你能否根据表观遗传学，设计一则戒烟宣传的:“宣传语”【拓展】癌症治疗的药物，抑制DNA复制的药物、DNA甲基化抑制剂、去乙酰化酶抑制剂，RNA干扰药物等学生积极讨论后并回答问题。回答1：香烟中的尼古丁等化学物质进入肺部后，细胞中抑癌基因的DNA甲基化程度升高，抑制抑癌基因的转录水平影响其表达，使得引起细胞生长的K-ras基因大量表达，细胞增殖不受抑制，从而启动肺癌的发生。回答2：环境对于基因表达水平的重要影响及作用，所以，我们拒绝吸烟及二手烟。学生自由回答宣传语。通过对材料的分析与讨论，了解环境通过表观遗传影响表型的普遍性，树立健康生活、保护环境的责任意识。前后呼应同卵双生双胞胎所处环境基本相同，但为何表现出表观遗传的较大差异？组织学生学习并了解表观遗传现象的遗传机制通过课程学习说出表观遗传现象的调控机制并继续查阅资料了解更多关于同卵双生双胞胎的遗传机制。进一步增强学生保护环境、健康生活的意识。六、教学反思本节课重点要求学生能够掌握表观遗传的概念及作用机制，通过学习更好地理解一些无法用经典遗传学解释的生物学现象。教学设计上，为了帮助学生更好地理解表观遗传的特点，教师提供表观遗传现象实例：柳穿鱼花的形态结构遗传和小鼠毛色遗传，通过小组合作、讨论交流，学生自己总结表观遗传的特点：基因序列不发生改变，生物性状发生可遗传变化。为了让学生更好地运用表观遗传学知识，教学设计上采用的策略是实验教学，通过学过的知识蜜蜂的异型分化现象，以问题的形式引导学生学生积极思考、交流讨论，达成教学目标。在具体的教学过程中，由于学生的基础知识差异较大，部分学生的学习效果和预期存在一定偏差，可以加强课前预习环节的有效性指导。本节课另一个重要的