第2節(jié)基因?qū)π誀畹目刂?br />
一、教學(xué)目標(biāo)：
1.解釋中心法則。
2.舉例說明基因與性狀的關(guān)系
二、教學(xué)重難點(diǎn)：
1.教學(xué)重點(diǎn)
（1）中心法則
（2）基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系
2.教學(xué)難點(diǎn)
基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系
三、專家建議：
“基因?qū)π誀畹目刂啤币还?jié)是人教版《必修2?遺傳與進(jìn)化》第四章第二節(jié)，之前教材已在第二章和第三章就“基因在哪里”和“基因是什么”的問題上作了詳細(xì)闡述和分析，接下來研究“基因是如何起作用的”，即第四章對(duì)基因的表達(dá)問題進(jìn)行研究。本章第一節(jié)著重探討了“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”問題，緊接著第二節(jié)就基因如何控制生物體性狀展開分析，與教材之前知識(shí)內(nèi)容層層推進(jìn)，從微觀到宏觀，解釋了生物體多樣性的內(nèi)在原因，而教材第一、二兩章又恰恰是從宏觀現(xiàn)象到微觀分析了遺傳現(xiàn)象到控制因素的過程，本節(jié)與之相呼應(yīng)；并為解釋第五章“基因突變及其他變異”奠定了理論基礎(chǔ)，故可見本節(jié)內(nèi)容不僅在教材體系上起到了“結(jié)構(gòu)橋梁”的作用，并體現(xiàn)了人類認(rèn)知事物的一般規(guī)律和研究方法。
四、教學(xué)方法
舉例、講解法。
五、課時(shí)安排：
1課時(shí)
六、教學(xué)用具
教學(xué)課件
七、教學(xué)過程
【新課導(dǎo)入】
[課程導(dǎo)入]在上一節(jié)課中我們?cè)敿?xì)學(xué)習(xí)了基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成過程，你能否根據(jù)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的全過程，試畫一個(gè)流程圖，簡(jiǎn)要地表示出其中遺傳信息的傳遞方向？
一、中心法則的提出及其發(fā)展
1、中心法則的提出
1957年，克里克的一個(gè)猜想：中心法則
遺傳信息可以從DNA流向DNA，也可以從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)。
中心法則在后來的蛋白質(zhì)的合成過程被揭示后獲得公認(rèn)，中心法則實(shí)質(zhì)上蘊(yùn)涵著核酸和蛋白質(zhì)這兩類生物大分子之間的相互聯(lián)系和相互作用，而其產(chǎn)生和發(fā)展則與人類對(duì)核酸結(jié)構(gòu)和功能的認(rèn)識(shí)密切相關(guān)。
其實(shí)生命的本質(zhì)就是遺傳信息的流動(dòng)，整個(gè)生命的核心問題就是如何保證遺傳信息能夠沿著正確的方向準(zhǔn)確無誤、順暢及時(shí)地進(jìn)行流動(dòng)。隨著大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累，人們發(fā)現(xiàn)中心法則也存在一些不足。
2、中心法則的發(fā)展
[資料分析]大家認(rèn)為克里克的中心法則應(yīng)該做什么修改？
資料1：1965年，科學(xué)家在RNA病毒里發(fā)現(xiàn)了一種RNA復(fù)制酶，像DNA復(fù)制酶能對(duì)DNA進(jìn)行復(fù)制一樣，RNA復(fù)制酶能對(duì)RNA進(jìn)行復(fù)制。
資料2：1970年，科學(xué)家在致癌的RNA病毒中發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶，它能以RNA為模板合成DNA。
資料3：1982年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)瘋牛�。貌《荆┦怯梢环N結(jié)構(gòu)異常的蛋白質(zhì)在腦細(xì)胞內(nèi)大量增殖引起的。這種因錯(cuò)誤折疊而形成的結(jié)構(gòu)異常的蛋白質(zhì)，可能促使與其具有相同氨基酸序列的蛋白質(zhì)發(fā)生同樣的折疊錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致大量結(jié)構(gòu)異常的蛋白質(zhì)形成。
這些修改都被證實(shí)了嗎？
[討論]你認(rèn)為這些資料是否推翻了傳統(tǒng)的中心法則？你能不能試著畫修改后的中心法則
3、中心法則的地位
中心法則是生命體系中最核心、最簡(jiǎn)約、最本質(zhì)的規(guī)律，掌握這個(gè)規(guī)律對(duì)生命本質(zhì)的把握有著重要的作用。
（1）中心法則在信息角度論證了生物界的統(tǒng)一性。
（2）中心法則為現(xiàn)代生物學(xué)理論的大統(tǒng)一奠定了基礎(chǔ)，遺傳、發(fā)育和進(jìn)化是最基本的三大生命現(xiàn)象。
二、基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系
基因控制蛋白質(zhì)的合成與基因控制生物的性狀有何關(guān)系？與生物遺傳又有什么關(guān)系？實(shí)際上我們?cè)缫涯軌蚧卮�，�?qǐng)大家回憶必修一的相關(guān)知識(shí)，蛋白質(zhì)與生物性狀有什么關(guān)系？蛋白質(zhì)如何承擔(dān)生命活動(dòng)？有不同的蛋白質(zhì)就會(huì)使生物體呈現(xiàn)出不同的生理特性，而基因也是通過控制合成不同的蛋白質(zhì)，從而來調(diào)控生物的性狀。
[實(shí)例分析]
a.、豌豆的圓粒和皺粒：
DNA中插入了一段外來的DNA序列編碼淀粉分支酶的DNA序列正常
打亂了編碼淀粉分支酶的DNA序列
淀粉分支酶不能正常合成淀粉分支酶正常合成
蔗糖不能合成為淀粉，蔗糖含量升高蔗糖合成淀粉，淀粉含量升高
淀粉含量低的豌豆由于失水而顯得皺縮淀粉含量高，有效保留水分，豌豆顯得圓鼓鼓
（性狀：皺縮）（性狀：圓滑）
b、白化�。喊谆∈且环N較常見的皮膚及其附屬器官黑色素缺乏所引起的疾病。這類病人通常是全身皮膚、毛發(fā)、眼睛缺乏黑色素，表現(xiàn)出怕光等行為。人類的膚色就是由黑色素的含量多少?zèng)Q定的。
酪氨酸酶基因
酪氨酸酶
酪氨酸黑色素
由這兩個(gè)實(shí)例大家可以總結(jié)出什么共同點(diǎn)？
結(jié)論：基因通過控制酶的合成來控制代謝，進(jìn)而控制生物的性狀。
c、囊性纖維�。涸摬∈潜泵腊追N人中常見的一種遺傳病，主要表現(xiàn)為汗液中氯離子的濃度升高，支氣管被異常的黏液堵塞，常于幼年死于肺部感染。研究表明：其病因是一個(gè)跨膜蛋白（CFTR蛋白）的基因缺失了3個(gè)堿基。
d、鐮刀型細(xì)胞貧血癥：正常人的紅細(xì)胞呈中央微凹的圓餅狀，而鐮刀型細(xì)胞貧血癥的患者的紅細(xì)胞是彎曲的鐮刀狀。（P80）這樣紅細(xì)胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死亡。
控制血紅蛋白形成的基因中有一個(gè)堿基變化
血紅蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化
紅細(xì)胞呈鐮刀狀
容易破裂，患溶血性貧血
大家再總結(jié)一下，這兩個(gè)病例有什么共同點(diǎn)？
結(jié)論：基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)來控制生物的性狀。
1、基因?qū)π誀畹目刂?br />
（1）間接作用：基因酶或激素細(xì)胞代謝性狀
（2）直接作用：基因結(jié)構(gòu)蛋白細(xì)胞結(jié)構(gòu)性狀
總之，生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理等方面的性狀主要是由蛋白質(zhì)體現(xiàn)的，蛋白質(zhì)的合成又受基因的控制。所以生物的性狀是由基因控制的。
2、控制生物性狀的因素
生物體的有些性狀是受到單基因控制的，而有些性狀不僅由一個(gè)基因控制，可能由多個(gè)基因來決定（如人的身高、血壓、智力、長(zhǎng)相等）；基因?qū)π誀畹目刂剖峭ㄟ^控制酶的合成、控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的；同一生物在不同環(huán)境中有不同的表現(xiàn)型，基因型是生物發(fā)育的內(nèi)因；而環(huán)境條件是外因，表現(xiàn)型是生物發(fā)育的結(jié)果，是基因型和環(huán)境條件共同作用的結(jié)果。
三、細(xì)胞質(zhì)基因
1、葉綠體、線粒體中的DNA也能進(jìn)行半自主性自我復(fù)制，并通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制著某些蛋白質(zhì)的合成。我們習(xí)慣上把存在于細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)，叫做細(xì)胞質(zhì)基因。
2、由于人和高等動(dòng)物的受精卵中的細(xì)胞質(zhì)幾乎全部來自卵細(xì)胞，受細(xì)胞質(zhì)內(nèi)遺傳物質(zhì)（線粒體DNA）控制的性狀由母親傳給后代，這一特點(diǎn)稱為母系遺傳。母系遺傳不是指性狀由母親傳給女兒，而是傳給所有子女。
四、生物體性狀的多基因因素
前面所講的都是單個(gè)基因?qū)ι矬w性狀的控制，但事實(shí)上，基因與性狀的關(guān)系并不都是這種簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。例如，人的身高、胖瘦就可能是由多個(gè)基因決定的，其中每一個(gè)基因?qū)ι砀�、胖瘦都有一定作用。同時(shí)，身高、胖瘦也不完全是由基因決定的，后天的營(yíng)養(yǎng)和體育鍛煉等也有著重要的作用。
多基因遺傳是指生物和人類的許多表型性狀由不同座位的較多基因協(xié)同決定，而非單一基因的作用。多基因遺傳時(shí)，每對(duì)基因的性狀效應(yīng)是微小的，但不同基因可以通過累加作用而形成一個(gè)明顯的表型性狀。此外，多基因遺傳性狀還受環(huán)境因素的影響。如人的身高、血壓、智力、長(zhǎng)相都是多基因遺傳控制和環(huán)境共同作用的結(jié)果，甚至還有語言障礙、驚恐癥、閱讀不能癥、記憶力等，還有人類一些非先天性的正常行為，如性格、自尊、對(duì)社會(huì)的態(tài)度等都受多基因遺傳控制和后天環(huán)境的影響。
所以，我們對(duì)生物體應(yīng)用系統(tǒng)的觀點(diǎn)來看待。生物是一個(gè)系統(tǒng)的相互關(guān)聯(lián)的整體，基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間多種因素存在復(fù)雜的相互作用，共同地精細(xì)地調(diào)控生物的性狀。
八、課堂總結(jié)
基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系是本節(jié)的第二個(gè)重要內(nèi)容。生物的性狀主要是由蛋白質(zhì)的功能決定的，一種蛋白質(zhì)執(zhí)行什么樣的功能是由它的空間結(jié)構(gòu)決定的，蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)則取決于組成蛋白質(zhì)的氨基酸的數(shù)目和種類，以及氨基酸的排列順序。而蛋白質(zhì)的氨基酸的數(shù)目、種類及排列順序則由基因中的堿基的排列順序來編碼的。蛋白質(zhì)在什么時(shí)間合成，合成的數(shù)量，合成后在什么部位發(fā)揮作用等等相關(guān)的調(diào)控信息也是由基因編碼的。
基因型與表現(xiàn)型之間的關(guān)系，說明即使基因型完全相同，但其表達(dá)過程可能受到環(huán)境因素的影響而呈現(xiàn)出不同的表現(xiàn)性狀出來。本節(jié)還指出在生物體中基因與性狀并不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，而是基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間多種因素共同地精細(xì)地調(diào)控生物的性狀的，再一次強(qiáng)調(diào)了生物是一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的系統(tǒng)，學(xué)習(xí)生物一定要建立系統(tǒng)觀。
九、板書設(shè)計(jì)
第2節(jié)基因?qū)π誀畹目刂?br />
一、中心法則
1．討論并分別寫出細(xì)胞生物、DNA病毒、RNA復(fù)制病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒遺傳信息的傳遞方向。
①細(xì)胞生物、DNA病毒：
②RNA復(fù)制病毒：
③逆轉(zhuǎn)錄病毒；
（1）DNA→DNA：DNA的自我復(fù)制（產(chǎn)物、原料、酶）；
（2）DNA→RNA：轉(zhuǎn)錄（產(chǎn)物、原料、酶）；
（3）RNA→蛋白質(zhì)：翻譯（產(chǎn)物、原料、酶）；
（4）RNA→RNA：RNA的自我復(fù)制（產(chǎn)物、原料、酶）；
（5）RNA→DNA：逆轉(zhuǎn)錄。
2．嘗試總結(jié)適合自然界中所有生物的中心法則。板書，演示圖
二、基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系
1、間接作用：基因酶或激素細(xì)胞代謝性狀
2、直接作用：基因結(jié)構(gòu)蛋白細(xì)胞結(jié)構(gòu)性狀
三、細(xì)胞質(zhì)基因
四、生物體性狀的多基因因素
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