高中生物表观遗传
“表观遗传”教学设计-高一下学期生物人教版必修2
“表观遗传”教学设计１. 教材分析及设计思路表观遗传属于遗传学的最新分支，区别于经典遗传学是指在基因碱基没有改变的情况下，基因表达的过程也会受影响，从而使细胞或生物个体的表型发生可遗传的改变。
“表观遗传”为高中生物学教材必修二《遗传与进化》中“基因选择性表达”的内容。
依据课程标准，“表观遗传”属于遗传与进化中大概念３“遗传信息控制生物性状，并代代相传”中次位概念“３. １. ５某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象”的体现和承载。
本节内容安排在经典遗传学之前，目的是通过“细胞分化的本质是基因选择性表达的结果”和“表观遗传机制控制基因表达”两部分内容的学习，加深对遗传信息传递和表达过程的理解，构建完整的生物学大概念，为形成遗传与进化的生命观念做好分子层面的铺垫。
作为课标和教材新加入的教学内容，“表观遗传”的引入是最新研究成果进入高中课堂的生动体现，也是本节课内容的重点和难点。
为突破重点和难点，本节课以问题为导向，科学研究证据为资料，从讨论“细胞分化”与“基因表达”的关系入手，分析科学研究数据，概述细胞的分化是基因选择性表达的结果；然后提出新问题：“基因选择性表达是如何调控的？”以科学研究进展为材料，构建表观遗传的概念并总结出表观遗传的调控方式；再以现实问题创设情境，引导学生在真实情境中解决问题，促进生物学学科核心素养的落实。
教学重点:表观遗传的实例,使学生明确其与经典遗传学的区别.教学难点:表观遗传形成的原因如何传递给子代.２. 教学目标（１）根据科学研究证据，归纳概括细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，形成遗传和进化的生命观念。
（２）基于科学研究进展，阐明DNA甲基化、组蛋白甲基化、RNA干扰等表观遗传方式调控基因表达的机制，培养信息获取能力和问题分析能力，提高科学思维和科学探究能力。
（３）运用表观遗传的概念，提出慢性乙肝的治疗策略，培养尊重生命、健康生活的社会责任意识。
３. 教学过程３. １回顾已学内容，建立知识连接，导入新课以鸡的发育过程为例，回顾分子与细胞中学习的细胞分化现象和基因表达过程，提出问题：基因的选择性表达与细胞分化之间有何关联？设计意图：回顾前序概念，激活已有知识，提出问题引发新的思考，引导学生建立知识之间的内在联系，为形成遗传和进化的大概念做好铺垫。
备课素材：表观遗传学解释相关概念-高一下学期生物人教版必修2
表观遗传学解释相关概念表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。
《普通高中生物学课程标准（2017 年版2020 年修订）》新增“概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象”这一概念。
这一课程内容的调整，是生物科学的发展对遗传学某些概念的内涵进行完善的体现，也提醒人们应重新审视高中生物学中的关于分化、遗传、进化和生物技术的一些事实与概念。
1 细胞分化的实质性原因旧版高中生物学教材提及细胞分化的原因是基因的选择性表达。
但为什么基因会选择性表达？已分化的细胞如何长久地保持其特定基因的选择性表达模式而不转变为其他种类的细胞？要回答这些实质性问题，可能要从表观遗传学的视角解释。
表观遗传学认为，在发育过程中，分化程度和方向不同的细胞会程序化地加入不同的表观遗传修饰，通过表观遗传修饰而开启或关闭不同的基因群，表观遗传修饰包括DNA 的甲基化及组蛋白的化学修饰等多种方式，这些分子修饰虽然对碱基的排列顺序没有任何影响，但它们能决定基因是否进行表达及其表达量，并且这些表观遗传修饰能从亲代细胞传递至子代细胞。
这是基因选择性表达的分子机理，也是细胞分化的实质性原因。
2 细胞的全能性受抑制及再激发的机理旧版高中生物学教材提及高等动物的已分化细胞的全能性受到抑制，卵细胞细胞质中的物质可激发动物细胞核全能性的表达，其生物学机理是什么？从表观遗传学视角审视能揭开这些问题的部分“面纱”。
哺乳动物受精卵在发育进程中，起初受精卵中的表观遗传修饰极少（少量的印记区域会保留表观遗传修饰），分化开始后（如同程序开始运行），不同的细胞就会带上表观遗传修饰从而向不同方向分化，“ 程序”运行至某一时期，DNA 中的某些特定基因就会被表观遗传修饰，不可逆转。
表观遗传系统控制着数百种不同细胞分化的方向，这种修饰可被细胞一代代遗传，长久地控制细胞的归属。
哺乳动物高度分化的细胞虽然含有发育成完整个体的全套信息，但由于表观遗传修饰影响了特定发育相关基因的表达，无法发育成完整的个体，除非将该分化细胞内的表观遗传修饰移除（类似于程序重新启动），这样该细胞才具有了全能性。
高中生物解题技巧：高频材料分析题专练(6)基因突变与表观遗传
高中生物解题技巧：高频材料分析题专练（6）基因突变与表观遗传1. 阅读材料，回答问题：Ⅰ. 生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表现型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。
表观遗传现象普遍存在于生物体生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。
Ⅱ.人和动物细胞中的DNA上本来就存在与癌变相关的基因：原癌基因和抑癌基因。
一般来说，原癌基因表达的蛋白质是细胞正常生长和增殖所必需的，抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡。
如图是结肠癌的发生原因：请回答：（1）表观遗传是否属于基因突变？，依据是。
（2）从基因角度看，结肠癌发生的原因是，与正常细胞相比，癌变细胞中原癌基因和抑癌基因的表达情况是，从而使细胞出现特征。
细胞发生癌变后，由于癌细胞膜表面减少，而易扩散和转移。
2.阅读以下材料,并回答下面问题:材料一科学家做了下面的实验:把甲虫分成多组,每组再分为A、B两部分,用DDT处理每组的A部分,B部分不接触DDT。
处理后选死亡率最低的那一组的B部分饲养繁殖,再把后代分成许多组:每组分成A、B两部分,重复上述实验。
这样一代一代选择下去,就可以从B部分选出强抗药性的甲虫。
材料二镰刀型细胞贫血症患者在幼年时期会夭折,但在疟疾流行的地区,镰刀型细胞贫血症基因的携带者对疟疾的感染率比正常人低得多。
现对A、B两地区进行调查,其中B地区流行疟疾。
回答下列问题:1.材料一的实验说明:抗药性差异甲虫的存在体现了生物多样性中的__________多样性。
DDT环境对甲虫的生存起到了选择作用,并决定了生物进化的方向,其直接作用的是__________。
2.材料一中,科研人员进一步研究发现:产生抗药性差异不同的种群中,雌雄甲虫之间仍然可以产生可育后代。
这说明,人工选择的不同甲虫种群的基因库之间有机会进行__________。
3.材料二中A地区人群中各种基因型比例如图:①计算A地区中基因A的频率为__________。
2024年表观遗传学课件
表观遗传学课件一、引言表观遗传学是研究基因表达调控机制的一门学科，它涉及到基因序列不发生变化，但基因表达却发生了可遗传的改变。
这种调控机制对于生物体的生长发育、细胞分化、疾病发生等过程具有重要作用。
本文将对表观遗传学的基本概念、调控机制及其在疾病中的应用进行详细阐述。
二、表观遗传学的基本概念1.基因表达调控：基因表达调控是指生物体通过一系列机制，控制基因在特定时间和空间的表达水平。
基因表达调控是生物体生长发育、细胞分化、环境适应等生命现象的基础。
2.表观遗传修饰：表观遗传修饰是指在基因的DNA序列不发生改变的情况下，通过DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑等机制调控基因表达的过程。
3.表观遗传学的研究内容：表观遗传学主要研究基因表达调控的分子机制，包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、非编码RNA调控等。
三、表观遗传学的调控机制1.DNA甲基化：DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶的催化下，将甲基基团转移至DNA分子的过程。
DNA甲基化通常发生在基因的启动子区域，抑制基因表达。
2.组蛋白修饰：组蛋白修饰是指在组蛋白分子上发生的一系列化学修饰，如乙酰化、磷酸化、甲基化等。
这些修饰可以改变组蛋白与DNA的结合状态，从而调控基因表达。
3.染色质重塑：染色质重塑是指染色质结构发生变化，使基因的表达状态发生改变的过程。
染色质重塑可以通过改变核小体结构、DNA甲基化、组蛋白修饰等方式实现。
4.非编码RNA调控：非编码RNA是指不具有编码蛋白质功能的RNA分子，包括miRNA、lncRNA、circRNA等。
这些RNA分子可以通过与mRNA结合、调控转录因子活性等方式调控基因表达。
四、表观遗传学在疾病中的应用1.癌症：表观遗传学在癌症研究中的应用主要涉及肿瘤发生、发展和治疗。
研究发现，癌细胞的表观遗传修饰模式发生改变，导致肿瘤相关基因的表达异常。
通过研究这些表观遗传修饰，可以为癌症的早期诊断、预后评估和治疗提供新靶点。
高中生物学中的表观遗传学
高中生物学中的表观遗传学1900 年，孟德尔规律的再发现诞生了经典遗传学，其影响之广泛、传播之迅速不亚于进化学说的提出。
此后10年，大量遗传学数据相继发表，孟德尔的拥趸者与反对者各执其词。
结束上述争论的是摩尔根及其同事的果蝇杂交实验，随后，染色体遗传学说的提出标志着经典遗传学的兴起。
20世纪60年代，随着对基因本质的阐明和中心法则的扩充和完善，“基因如何控制性状”这一核心问题仿佛已然被解决。
然而，近年来越来越多的证据表明，除去基因（碱基排序）之外，还存在一系列复杂和精细的调控机制，共同决定着性状的形成。
科学家将后者称为表观遗传学（Epigenetics），区别于以基因为核心的经典遗传学。
21世纪的表观遗传学崭新且富有活力，已经成为遗传学领域中不可或缺的组成。
为了紧跟科学前沿，2019年版人教版《必修2·遗传与进化》中增加了表观遗传概念，旨在帮助学生更深入地理解基因表达与性状的关系。
那么，在高中生物教学过程中，教师如何在学生所熟悉的（经典遗传）概念体系中引入新的表观遗传概念呢？对于前者而言，后者是挑战还是完善呢？在讨论上述问题之前，先来看教科书中提供的两个“令人困惑”的遗传现象。
1 小鼠毛色杂交实验教材案例1：纯合黄色小鼠（AvyAvy）与纯合黑色小鼠（aa）杂交，F1代没有表现出黄色，反而呈现出介于黄、黑色的一系列过渡类型。
不难想象，上述现象曾给遗传学家们带来过怎样的困扰。
自然界中类似的现象比比皆是，就连摩尔根都曾因为小鼠体色的遗传问题对孟德尔规律产生过怀疑。
遗传学家们将这种F1代“融合”了双亲性状的现象统称为“不完全显性”。
在表观遗传概念建立之前，人们无法解释上述现象的内在机制。
1999年，Emma Whitelaw等通过对上述案例的分析，终于揭开了表观遗传机制的冰山一角。
此前，科学家们已经知道小鼠毛色的深浅主要由Avy基因所决定。
当Avy基因正常表达时，小鼠毛色呈现黄色，反之则为黑色。
高中生物第二章遗传的分子基础3.中心法则细胞分化和表观遗传学案苏教版
第二课时 中心法则、细胞分化和表观遗传新课程标准 学业质量目标3。
1。
4 概述DNA 分子上的遗传信息通过RNA 指导蛋白质的合成，细胞分化的实质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现 3。
1.5 概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象合格 考试 1.通过实例分析，归纳基因表达产物与性状的关系。
(科学思维)2。
通过对实验结果的分析，理解细胞分化的实质.（科学思维)等级 考试1。
通过分类和比较，明确中心法则各生物过程的异同。
（科学思维)2.基于生物学事实和证据,构建基因控制性状的模型，理解基因与性状的关系。
（科学思维)3。
运用结构与功能观，理解表观遗传产生的原因.(生命观念）一、中心法则诠释了基因与生物性状的关系 1。
中心法则的提出及发展 (1）提出者:克里克。
(2）中心法则内容：根据图示,完成下表：项目序号生理过程遗传信息传递过程最初提出①DNA复制DNA流向DNA②转录DNA流向RNA③翻译RNA流向蛋白质发展补充④RNA复制RNA流向RNA⑤逆转录RNA流向DNA2.基因表达产物与性状的关系（1)基因控制性状的两种途径:①基因酶的合成代谢过程生物性状。
②基因蛋白质的结构生物性状。
(2）基因与性状的关系：判一判:结合基因与性状的对应关系,判断下列说法的正误:①生物的大多数性状受核基因控制。
（√)②一个基因只能控制一种性状。
(×）提示:一个基因可以影响多个性状。
③有些性状是由多个基因决定的。
(√)④基因型相同的个体表型一定相同。
(×）提示:基因型相同的个体表型不一定相同，生物性状也受环境影响。
⑤表型相同的个体基因型不一定相同。
(√)在人体细胞中，是否能发生上述中心法则的5个过程？举例说明.提示：不能。
人体中的RNA 不能进行复制。
二、细胞分化的本质是基因的选择性表达1。
生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的.2。
基因选择性表达的实例:选一选:下列基因中能在所有细胞中都表达的基因有:①②⑤，只在某类细胞中特异性表达的基因有：③④.①核糖体蛋白基因②ATP合成酶基因③卵清蛋白基因④胰岛素基因⑤呼吸酶基因3。
高中生物人教版(2019)必修2 4.2基因表达与性状的关系 第2课时 表观遗传
3.下列选项中描述的现象不符合表观遗传的是（ D ）
A.柳穿鱼花的形态结构 B.小鼠毛色介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型 C.基因组成相同的同卵双胞胎具有微小差异 D.基因组成相同的男性秃顶，女性不秃顶
1、生物的性状和基因有着密切的关系，下列有关基因和性状关系的表述正确的是（C
）
A．生物的性状不是由基因决定的，就是由环境决定的
C．生物体的性状是由基因决定的，但会受到环境等因素的影响
D．基因的结构不发生改变一定不会导致生物性状的改变
3、下列有关表观遗传的说法，正确的是（ A ）
A．基因的碱基序列不发生改变
B．基因的表达过程不受影响
C．生物性状发生不可遗传变异
D．白化病就是一种表观遗传现象
课堂小结
1.下列有关基因型、性状和环境的叙述，错误的是（ D ）
A.两个个体的身高不相同，二者的基因型可能相同，也可能不相同 B.某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，这种变化是由环境造成的 C.O型血夫妇的子代都是O型血，说明该性状是由遗传因素决定的 D.高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明该相对性状是环境决定的
类似于AA×aa → Aa → A 、aa。
思考﹡讨论 资料2：小鼠毛色的遗传
小鼠的毛色受一对等位基因控制： Avy是显性基因，表现为黄色体毛； a为隐性基因，表现为黑色体毛。 纯种黄色×纯种黑色→F1：基因型为Avya，却表现出不同的毛色；介 于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。
讨论：小鼠性状改变的原因是什么？ 因为AVY基因的前端有一段影响AVY基因表 达的特殊的碱基序列被甲基化修饰，AVY基 因表达受到抑制。
思考﹡讨论
讨论3：资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？ 柳穿鱼花Lcyc基因和小鼠Avy基因的碱基序列没有变化，但部分
苏教版高中生物学必修2 第二章 遗传的分子基础 第三节 第二课时 中心法则、细胞分化的本质和表观遗传
预习反馈 1.判断正误。 (1)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则。( √ ) (2)DNA病毒中没有RNA,其遗传信息的传递不遵循中心法则。( × ) (3)中心法则表示的是遗传信息的流动过程。( √ ) (4)生物的性状是基因和环境共同作用的结果。基因型相同,表型相同;基 因型不同,表型不同。( × )
4.下图为模拟中心法则信息传递过程的实验研
究装置,据图回答下列问题。
(1)如果图示为模拟某种病毒的信息流动过程,
装置加入的模板A为单链,其部分碱基序列为—
GAACACGUC—,加入的原料B为脱氧核苷酸,
则该过程所需的酶B为
,模
拟的过程为
。
(2)如果图示为模拟人体淋巴细胞的信息流动过程,装置加入的模板A为双
检测的 卵清蛋白基因、珠蛋 卵清蛋 珠蛋白
胰岛素
3种细胞 白基因、胰岛素基因 白mRNA
输卵管细胞
+++
+
红细胞
+++
-
胰岛细胞
+++
-
mRNA + -
mRNA +
说明:“+”表示检测发现相应的分子,“-”表示检测未发现相应的分子。
(1)这三种细胞的基因组成是否相同?它们合成的蛋白质种类是否相同? 答案 这三种细胞都属于鸡的体细胞,经有丝分裂而来,因此基因组成相同, 但是这三种细胞合成的蛋白质种类不同。 (2)三种细胞中都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因,但是每种 细胞只检测到了其中一种基因的mRNA,由此说明什么问题? 答案 在高度分化的体细胞中,基因是选择性表达的。在同一个体不同种类 的体细胞中,DNA(基因)相同,而RNA、蛋白质的种类不同。
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高中生物表观遗传
表观遗传是指不涉及基因序列变化，但基因表达和表型却发生可遗传变化的现象。
表观遗传的调控机制有多种方式，其中组蛋白修饰和 DNA 甲基化会影响基因的转录活性，而非编码 RNA 则通过介导染色体重塑、RNA 干扰等多种方式调控基因的表达。
从表观遗传学视角审视，可以探索细胞分化的实质原因、细胞全能性的抑制与激发机理、部分表观现象产生的原因和生物进化理论等问题。
表观遗传现象也已成为高中生物学教学中的重要内容，被纳入了《普通高中生物学课程标准 (2017 年版 2020 年修订)》。