备课素材：基因表达的调控复习教学设计 高一下学期生物人教版（2019）必修2

基因表达的调控复习教学设计“基因表达的调控”以“胃癌的靶向治疗”为主线,设计连续、动态的境脉,引导学生在真实情境中主动持续地获取、处理信息,解决不断涌现的问题,构建知识框架,提升关键能力,落实学科素养。本节课教学流程如图1所示：1.以本土科学家叙事,激发学习热情教师展示胄癌现状资料,据此提出问题:你知道哪些治疗癌症的方法?引导学生从分析传统治疗力法的局限到提出靶向治疗,回顾单克隆抗体相关知识。制备胃癌相关的单克降抗休,需要找到胃病发展过程中起到关键作用的基因和蛋白质。紧接着教师呈现我国科学家相关机理的科研成果简化图1,并布置任务:从基因表达与性状的关系角度写出COL5A1基因影响胃癌细胞转化、转移的过程(用文字和箭头表示):从调控COA基因表角度,提出靶向治疗心路。学生独立思考后可以从图中获取如下信息:COL5A1转录出的mA结构不稳定，易被降解；NAT10蛋白能够对CORA行修从前提高COL5A1RNA的稳定,使COA1蛋表让增多,促进胃癌细胞的转化和转移。分析此，学生可以轻松写出COL5A基因影响胃细胞转化转移的过程。通过小组合作交流，学生提出可以通过抑制NAT10蛋的表或抑制其活性从抑制COL5A/RNA的化修饰，可以利用DNA基化转移酶对COL5A1进行甲基化修饰，可以导人单链核酸与COL5ARNA基补配对等方式来实现治疗。教师追问:大家提出的治疗方法是对COL5A1基因表达中哪一过程的调控?接着点出本节复习课的主题“基因表达的调控”设计意图:以真实情境“胃癌”的靶向治疗为切人点,激发学生的学习动机,提高其复习的积极性同时作为主线式情境贯穿课堂始终。依托科研成果,旨在锻炼学生识记、理解机理图,以及运用已学知识解决问题的能力。以我国科学家的研究成果为材料,激发学生的民族自豪感。学生写出COL5A1基因影响胃癌细胞转化、转移的过程,就是复习基因的表达,理解基因表达与性状的关系等基础知识,构建知识框架的过程。让学生从调控COL5A1基因表达的角度提出治疗思路,帮助其在理解“遗传信息控制生物性状,并代代相传”概念的基础上形成“信息与调控”的生命观念,并基于此审视生物学相关事件,解决实际问题。2.分析经典例题,提升关键能力学生提出的胃癌靶向治疗思路,对应基因表达的不同调控方式:转录前水平、转录水平、转录后水平、翻译水平和翻译后水平等。“RNA干扰”及“CRISPR/Cas9基因编辑技术”等技术既可以为实现胃癌的靶向治疗提供参照,其机理又是学习基因表达调控方式的好素材。因此,以这些技术机理为背景,教师通过呈现高考真题、命制题目等方式,让学生进行典例分析,复习基因的结构、基因的表达以及基因工程等知识,提高关键能力。下面以RNA干扰为背景的原创试题做详细阐释：如下图所示,RNA千扰(RNAi)是由小分子RNA介导的一种抑制特殊基因表达的现象，起作用的有miRNA和SiRNA。miRNA是由基因组内源DNA编码产生。siRNA主要来源于外来生物,例如宿主体内的病毒会产生异源双链RNA(dsRNA),dsRNA经过核酸酶Dicer的加工后成为SiRNA。(1)miRNA基因的基本组成单位是。完成①过程需要的条件有(至少答出两点),其产物能形成发夹结构(分子内双螺旋)是由于。(2)核酸酶Drosha和Dicer都可以切割RNA分子，催化键的水解,使前体RNA形成成熟RNA。比较成熟miRNA积SiRNA结构,二者都是。(3)miRNA和siRNA在细胞内都可以解链成单链,其中一条链可与一种RNA干扰的特异蛋白复合物结合，形成RNA诱导的沉默复合体(RISC)。过程③miRNA与目标mRNA之间不完全互补,进而导致终止,过程4RISC复合体中的siRNA与mRNA之间，最终导致mRNA被水解。(4)根据RNA干扰的机理,推测寄生在宿主体内的病毒形成siRNA的意义是设计意图:《中国高考评价体系》指出考试应以情境为载体。典例以RNA干扰机制为情境,让考生在真实的背景下发挥核心价值的引领作用,运用必备知识和关键能力去解决与生物学有关的实际问题,全面展现学生的学科核心素养水平。RNA干扰机理较为复杂,将其以非选择题的形式呈现。学生通过图文分析,掌握RNA干扰的两种作用机制,一种是抑制mRNA的翻译,另一种是触发基因编码的RNA的降解,二者都是对基因表达过程中翻译水平的调控,从而影响蛋白质的合成,实现对生物性状的控制。题(1)(2)(3)按照机理图的流程呈现,引导学生逐步识图、分析图,提升提取信息和解题能力:内容上考查基因的组成、结构以及基因表达的过程和条件,注重基础性。生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学,通过题(4)让学生认同科学技术的发展源于对生命世界的探索,形成结构与功能观。学生通过图文阅读,结合已有知识理解与分析,强化逻辑思维和生物学术语的科学表达能力。3.技术迁移运用,培养探究能力通过上一个教学环节对技术机理的学习思考教师布置的任务:为了研究降低COL5A1基因表达,抑制胃细胞增殖,如何设计实验?教师点评学生观点后,紧接着呈现相关实验的操作和结果:科研人员用三种COL5AISiRNA,分别与含脂质体的试剂混匀,静置一段时间后加入培养有胃癌细胞的6孔板,放入恒温培养箱培养。培养结束后,通过蛋白质电泳等技术检测COL5A1蛋白表达量和胃癌细胞增殖情况。教师布置任务:科研人员将COL5AISRNA和脂质体混的目的是什么?实验中以β-actin(一种细胞骨架蛋白)作为参照标准排除或校准实验操作等无关变量对实验结果的影响,原因是什么?实验结果说明什么?设计意图:在前面的教学环节中,学生从调控基因表达的角度提出了治疗思路,并学习了基于不同调控水平的技术机理。教师引导学生学以致用,设计实验验证想法,加深对单一变量原则等实验原则的理解。教师以图文形式呈现科研人员的实验操作和结果,学生独立思考、小组讨论后得出,将COL5A1SiRNA和脂质体混,是用脂质体包裹COL5A1siRNA,保护并把siRNA送入细胞内(通过胞吞进入细胞),而实验中以B-actin作为参照标准,是因为细胞骨架蛋白在不同细胞中的表达量相对稳定。实验结果表明种NA都能有效降低COL5A1在胄癌细胞中的表达,并使细胞的增能力降低,证实了RNA干扰技术在研究胃癌向治疗中具有一定的作用。以真实的实验情境为载体发展学生设计实验、分析实验并对实验结果进行交流和讨论的能力,从而培养学生的科学探究素养，4.溯源研究成果,感悟社会责任教师展示胃癌靶向治疗的研究成果:目前已有多种胃癌相关标志物被发现,2021年,我国自主研发的抗体已获国家药品监督管理局批准并用于治疗，但是胃病的主要治疗手段，也是目前能治愈胄痛的唯一方方式是手术切除。教师呈现患胃瘤的高风险因素和幽门螺杆菌的传播途径,提问:人们如何远离痛?课堂进人民吉,让学生结公基因表达调的不同方式,完善知识框架。设计意图:胃病的靶向治疗取得了一定的进展，让学牛认同技术能够造福人奖,但是技术不是万能的。学生通过分析患胃痛的高风险因素和幽门螺杆菌的传播途径,能够发现养成良好的饮食、生活习惯,具有体检筛的意识才是最重要的。教师引导学生关注健康,崇尚健康文明的生活力式:鼓励学生运用所学的生物学知识向他人宣传关爱生命的观念和知识,成为健康中国的促进者和实践者。最后、学生通过修正与完善知识框架，构建完整的结构化概念体系，教学反思：境脉视角下的教学关键是要建立连续情境化的学习活动主线,高三复习需要学生提高综合能力,应以学生