第一節(jié)生物變異的來源(第2課時基因突變)

1、生物的變異教學(xué)設(shè)計第一節(jié) 生物變異的來源（第2課時 基因突變）王 嵐 20152130761、 學(xué)習(xí)任務(wù)分析本節(jié)選自浙教版普通高中課程標準實驗教科書生物必修二遺傳與進化的第四章生物的變異第一節(jié)的內(nèi)容，主要內(nèi)容包括基因突變的概念、特點、時期、原因、類型以及意義。通過前面各章的學(xué)習(xí)，學(xué)生對“基因是什么”、“基因在哪里”和“基因如何起作用”等問題已有了基本的認識。本課時內(nèi)容也是在學(xué)生學(xué)習(xí)了生物的遺傳規(guī)律和伴性遺傳基礎(chǔ)上，引入生物的可遺傳變異內(nèi)容，突出了生物變異的根本來源基因突變，既是對前面內(nèi)容合乎邏輯的延續(xù)，又是學(xué)習(xí)第五章生物的進化和第六章遺傳與人類健康的重要基礎(chǔ)。本節(jié)介紹了基因突變，從實例入手，通

2、過對鐮刀型細胞貧血癥的分析，引入基因突變的概念，然后詳細闡述基因突變的特點、時期、原因、類型以及意義，有助于學(xué)生理解基因突變在生物進化中所占有的重要地位。本節(jié)內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生從分子水平上理解遺傳物質(zhì)如何引起基因突變的。 本節(jié)的重點是基因突變的概念、原因和特征，難點是基因突變的原因和意義。在學(xué)習(xí)基因突變的本質(zhì)時，要聯(lián)系DNA復(fù)制和基因表達的有關(guān)知識，幫助學(xué)生理解堿基對易發(fā)生替換、增添或缺失而引起基因突變，并進一步引出基因突變所引發(fā)的氨基酸的變異，從而導(dǎo)致決定生物性狀的蛋白質(zhì)變異而造成生物生理生化的改變。針對基因突變的特點和類型，也要通過適當?shù)膶嵗齺韼椭鷮W(xué)生理解。2、 學(xué)習(xí)者特征分析本節(jié)課的授課對象為

3、普通高中高二（X）班的學(xué)生。從現(xiàn)有高二學(xué)生發(fā)展上分析，在知識上，高二學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了基因、等位基因、基因重組以及減數(shù)分裂等相關(guān)概念。從起點看，處于高二階段的學(xué)生已經(jīng)具備了一定的理性分析能力，并通過之前的學(xué)習(xí)，初步學(xué)會了比較、歸納的科學(xué)思維方法。從高二（X）班的學(xué)生的個性分析上看，必修一中細胞的癌變一節(jié)，簡單介紹了引起原癌基因與抑癌基因發(fā)生改變的原因，該班級學(xué)生已經(jīng)對基因突變帶來的危害有了一定的了解，但由于認知心理學(xué)中提到的前攝抑制的影響，還要幫助學(xué)生了解到基因突變的重要意義。此外，該班級學(xué)生生物成績兩級分化較大，成績中等學(xué)生較多，因此在課后習(xí)題的設(shè)置上要注意根據(jù)學(xué)生的層次進行布置；此外，該班同學(xué)

4、活躍度不高，教師在教學(xué)時還應(yīng)當設(shè)置適量問題保證課堂的有效互動；而且基因突變作為重要的知識點必須通過理解才能更好地掌握，因此教師在教學(xué)過程中，要做好各項引導(dǎo)工作，對教學(xué)內(nèi)容進行細致地劃分，尤其是知識點的歸納更應(yīng)該做到細致，幫助學(xué)生完善知識網(wǎng)絡(luò)，在做好概念轉(zhuǎn)變工作的同時，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。三、教學(xué)目標分析1、知識與技能（1）概述基因突變的概念；（2）闡述基因突變的原因； （3）舉例說明基因突變的特點和類型；（4）說明基因突變的意義。 2、過程與方法（1）通過對課本中實例的分析，形成分析歸納總結(jié)的能力，進行課本知識的歸納和總結(jié)；（2）通過師生之間相互啟發(fā)、相互補充、激發(fā)靈感，能夠使用

5、先前所學(xué)知識對新知識進行解釋。 3、情感態(tài)度與價值觀（1）通過生物變異的事例，形成對生物世界探究的好奇心及保護意識；（2）通過對誘發(fā)生物變異因素的學(xué)習(xí)，學(xué)會拒絕靠近易引發(fā)基因突變的物理、化學(xué)和生物因素，形成對自身以及他人健康的保護意識；（3）養(yǎng)成用辯證的觀點看問題的習(xí)慣，明確基因突變帶來的害處和好處，并在日常生活中增強對基因突變知識的宣傳。四、教學(xué)重難點1、教學(xué)重點（1）基因突變的概念和原因；（2）基因突變的特點。2、教學(xué)難點（1）基因突變的原因和意義；（2）基因突變對生物性狀的影響。五、教學(xué)方法利用多媒體課件，創(chuàng)設(shè)形象生動的教學(xué)氛圍；同時應(yīng)用講述法、討論法等，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性；配合知識內(nèi)

6、容，用電腦演示PPT，解決知識上的難點，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、增加課容量。六、教學(xué)過程設(shè)計過濾生活 走進生物（10 min）教師：進行多媒體課件展示1910年，一黑人青年因發(fā)燒和肌肉酸痛到醫(yī)院看病，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)他的紅細胞為彎曲的鐮刀狀，（展示圖片）引出鐮刀形細胞貧血癥，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合書本P78的圖4-3來分析病因。學(xué)生：（結(jié)合書本歸納出）鐮刀形貧血癥是因為DNA上決定谷氨酸的堿基對A與T發(fā)生的變化。教師：那么大家思考下造成鐮刀型細胞貧血癥的根本原因。學(xué)生：回答問題。教師：對！正如剛才這位同學(xué)所說是因為DNA的改變，因為DNA決定了mRNA，mRNA決定了氨基酸，氨基酸又決定了蛋白質(zhì)，導(dǎo)致最后產(chǎn)生的蛋白

7、質(zhì)功能異常，其最根本的就是DNA的改變，那么造成鐮刀型細胞貧血癥的直接原因是什么？學(xué)生：蛋白質(zhì)的改變。教師；對！蛋白質(zhì)的改變！正因為它功能異常，才導(dǎo)致紅細胞形狀的改變，它是直接決定性狀的，因此這些物質(zhì)之間的關(guān)系大家一定要理順?。ㄕ故緢D片）關(guān)系圖教師：根據(jù)之前所學(xué)，引導(dǎo)大家回答基因的概念。學(xué)生：回答問題基因是一段包含完整遺傳信息單位的有功能的核酸分子片段。教師：核酸包括DNA和RNA，因此這里DNA的變化也就是基因發(fā)生了變化（引出今天所學(xué)的內(nèi)容基因突變）。聯(lián)系知識 深化目標（25 min）教師：首先，我們先來明確基因突變的概念基因內(nèi)部核酸分子上的特定核苷酸序列發(fā)生改變的現(xiàn)象或過程。好，有哪位同學(xué)

8、來講一講你覺得這個概念里的關(guān)鍵詞是哪些？學(xué)生：發(fā)表個人意見（基因內(nèi)部、特定的核苷酸序列、改變）。教師：非常好！這位同學(xué)說的關(guān)鍵詞是（基因內(nèi)部、特定的核苷酸序列、改變），我們知道了基因突變的重點是放在基因內(nèi)部的核苷酸序列的改變。教師：那么核苷酸序列究竟是怎么改變的呢？對于鐮刀形貧血癥來說是由于DNA上T與A間的替換，我們在這里可以把它稱為堿基對的替換。接下來大家看PPT，來看看這兩幅DNA序列發(fā)生了什么樣的變化？堿基對的缺失 堿基對的增添學(xué)生：第一幅圖少了A-T堿基對，第二幅圖多了G-C堿基對。教師：對，我們把第一幅圖的情況稱為堿基對的缺失，比如囊性纖維化病就是因為堿基的缺失而造成的疾?。倚岳w

9、維化病影響胃腸道和呼吸系統(tǒng)。早期可有輕度咳嗽，伴發(fā)肺炎、肺不張，之后咳嗽加劇，黏痰不易咳出，呼吸急促）。把第二幅圖的情況稱為堿基對的增添，比如豌豆的圓粒和皺粒。因此我們還要對這個基因突變的概念進行擴充“核苷酸序列”究竟是怎么改變？是由于堿基對的增添、缺失和替換。大家在這里思考一個問題：DNA上任何位置發(fā)生堿基對的缺失、替換和增添都會造成基因突變嗎？學(xué)生：思考并回答問題。教師：（重復(fù)學(xué)生的回答）大家要再次明確基因的定義，它只是DNA鏈上上的一段核酸分子序列，因此DNA上任何位置發(fā)生堿基對的缺失、替換和增添并不一定會造成基因突變。教師：（多媒體展示棉花的短果枝、水稻的矮桿、牛犢的白色皮毛、果蠅的白

10、眼、雞的卷翅等異常的表現(xiàn)型）結(jié)合書本，大家覺得這些豐富的性狀說明了基因突變有什么特點？學(xué)生：基因突變具有普遍性。教師：對，從低等生物到高等生物包括人類在內(nèi)的所有生物，當然也包括病毒了，而且是發(fā)育的不同階段，不同個體的任何細胞，比如有角家畜中出現(xiàn)無角品種，這個就和我們上節(jié)課學(xué)習(xí)的基因重組不同了，基因重組只會發(fā)生在具有染色體的真核生物中。放映“小鼠毛色變化與基因突變關(guān)系”的投影片一。僅僅對于小鼠毛色來說，基因突變就能產(chǎn)生這么多種毛色，說明了基因突變什么特點？學(xué)生：多方向性。教師：對于一個A來說，肯會有a1、a2、a3等等位基因，因此等位基因的產(chǎn)生就是由于基因突變，因此基因重組發(fā)生的前提就是必須存在

11、基因突變；同時大家看這句話“高等動、植物的突變率為10-5-10-8”，這句話意思就是“105-108個基因中有一個基因會發(fā)生突變”，此外大腸桿菌的突變率才10-9，那么這說明了什么？學(xué)生：基因突變具有稀有性。教師：此外，基因突變還具有可逆性，顯性基因和隱形基因可以互相變化，以下這幅圖除了說明了基因突變的可逆性，還說明了什么？學(xué)生：多方向性。教師：基因突變還具有有害性，比如血友病基因的出現(xiàn)就是基因突變的結(jié)果。但是注意捕捉重點，是“大多數(shù)基因突變”，雖然基因突變會帶來很多的危害，但是也是會給我們帶來好處的，比如新出現(xiàn)的等位基因?qū)韮?yōu)質(zhì)性狀。（要求學(xué)生課后寫一個小歸納哪些生物學(xué)現(xiàn)象是屬于基因突

12、變的，比如玉米的黃粒變白等）教師：接下來我再來分析導(dǎo)致基因突變的因素，包括物理、化學(xué)和生物因素，（對三個因素進行解釋）大家還要適當關(guān)注下各個因素后面多對應(yīng)的例子，那么除了書本上的例子，大家還能舉出更多生活中關(guān)于導(dǎo)致基因突變的例子嗎？學(xué)生：進行討論并回答問題。教師：因此生活中的危機我們要學(xué)會避免，那些泡菜、腌制品類就少吃，野外注意防曬，避免被紫外線照射太多等。此外，我們還將自然狀態(tài)發(fā)生的基因突變成為自發(fā)突變，將在人工條件下誘發(fā)的基因突變稱為誘發(fā)突變，誘發(fā)突變也就是應(yīng)用在育種里，這個育種方式后面的課會仔細說明，在這里先不多說了。教師：在這里我們再補充一個概念，也就是基因突變發(fā)生的時期。我們要知道，

13、在DNA在雙鏈打開時是極不穩(wěn)定的，因此此時最容易發(fā)生堿基對的增添、缺失和替換了，雙鏈打開也就是解螺旋，那么根據(jù)我們之前所學(xué)，哪個階段會發(fā)生DNA的解螺旋？學(xué)生：DNA的復(fù)制和DNA的表達。教師：對！但是在DNA表達的時候，以鐮刀形貧血癥為例，原本的DNA堿基對是不是已經(jīng)出現(xiàn)了變換，然后才轉(zhuǎn)錄形成了mRNA，因此這里的階段還是指DNA復(fù)制。那么DNA復(fù)制會發(fā)生在什么時期？學(xué)生：有絲分裂和減數(shù)分裂間期。（教師引導(dǎo)學(xué)生回答全問題）教師：因此基因突變一般發(fā)生在細胞分裂的間期。大家注意我這里用了“一般”，一些物理、化學(xué)和生物因素也容易導(dǎo)致基因突變，這個突變是發(fā)生在任何時期的。而且剛才提到的基因突變的普遍

14、性指出原核生物和病毒也存在基因突變，但是它們沒有染色體也不具有分裂間期。因此總的來說基因突變可以發(fā)生于生物生長發(fā)育的任何時期，通常發(fā)生于分裂間期。大家一定要注意科學(xué)的嚴謹性。教師：我們再來講突變的類型，其包括（1）形態(tài)突變，主要影響生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)，可以從表現(xiàn)形的明顯差異來識別，比如.；（2）生化突變，影響生物的代謝過程，導(dǎo)致某個特定生化功能的改變或喪失，（引導(dǎo)學(xué)生捕捉文字重點）因此這種突變是針對代謝的；（3）致死突變，導(dǎo)致個體活力下降，甚至死亡（鐮刀性貧血中紅細胞的破裂容易發(fā)生在運動或缺氧的時候）。接下來大家看幾分鐘關(guān)于基因突變的類型的影片，注意辨別哪些是屬于形態(tài)突變，哪些是屬于生態(tài)突變，哪些

15、是屬于生化突變。放映“基因突變”的投影片二。學(xué)生：回答問題。教師：（進行總結(jié)）看了這段視頻，大家都應(yīng)該知道基因突變和我們是密不可分的。萬事有利有弊，基因突變既然存在在生物界，那么肯定有它的意義，大家看書本P77第一段最后一句話基因突變是生物變異的根本來源，對生物進化和選育新品種具有非常重要的意義。這句話該怎么理解呢？（留給學(xué)生思考的時間）剛剛提到的等位基因的出現(xiàn)是由于基因突變，才有了基因重組，因此基因突變是生物變異的根本來源。交流討論 拓展新知（5 min）教師：經(jīng)過以上的學(xué)習(xí)，大家要注意對基因突變的概念、發(fā)生的時期、特點、因素、類型和意義的了解。同時現(xiàn)在給大家5分鐘的時期，4個人一小組討論一

16、下一個問題基因突變一定會導(dǎo)致性狀的改變嗎？然后再請幾個小組的成員代表來回答問題。學(xué)生：討論問題并舉手回答。（教師也可以點名）教師：好！以上幾組同學(xué)都進行了很好的歸納，那我們來梳理一下，首先因為堿基對的變化是直接影響氨基酸的序列的變化的，那么又因為一個氨基酸有多個密碼子，所以即使氨基酸序列的改變也不會影響氨基酸種類的改變，因此也不會對生成的蛋白質(zhì)造成影響；第二，如果是純合子的AA變成了Aa，那么也不會影響性狀的改變；第三，我們知道蛋白質(zhì)是直接影響性狀的，那么要是改變的基因不會表達，那是不是也不會影響性狀，比如成熟的紅細胞就不會再合成蛋白質(zhì)，也就不會發(fā)生性狀的改變，以上三種同學(xué)們都歸納出來了。那么老師再補充一種，就是氨基酸的變化未影響蛋白質(zhì)的功能，也就說這種氨基酸的變化是無足輕重的。教師：那么根據(jù)以上討論，我們就知道了基因突變一定產(chǎn)生新基因，但是不一定產(chǎn)生性狀。注：該環(huán)節(jié)若時期不夠可以作為課后作業(yè)留到下一堂課講解?？偨Y(jié)歸納 鞏固新知（3 min）教師：經(jīng)過本堂課的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)對基因突變的概念、特點基因突變的概念、特點、時期、原因等內(nèi)容已經(jīng)有了詳細的