基因突變和基因重組教案-高一下學(xué)期生物人教版必修2

基因突變和基因重組課題名稱基因突變和基因重組科目生物教學(xué)對象高二學(xué)生教材版本2017人教版課時(shí)1一、教材內(nèi)容分析“基因突變和基因重組”來自人教版高中生物學(xué)教材必修2《遺傳與進(jìn)化》第5章第1節(jié)“基因突變和基因重組”。本節(jié)內(nèi)容主要介紹了基因突變的概念、特點(diǎn)、意義以及基因重組的概念與應(yīng)用。第5章以本節(jié)課作起點(diǎn)，從生物變異入手，從基因和染色體變化的角度來認(rèn)識(shí)生物變異的原因，是第4章“基因的表達(dá)”中基因通過控制蛋白質(zhì)的合成來控制生物體性狀的拓展和延伸。二、學(xué)習(xí)者特征分析在此之前，學(xué)生對基因的本質(zhì)及基因是如何起作用等問題已經(jīng)有了基本的認(rèn)識(shí)，學(xué)生在初中生物課中也學(xué)習(xí)過有關(guān)生物的變異現(xiàn)象，對于基因重組的實(shí)質(zhì)，即基因的自由組合定律，已在“孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)減數(shù)分裂”中有過學(xué)習(xí)，所以并不陌生，但對于可遺傳變異的本質(zhì)，需要進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。學(xué)生對從本質(zhì)到表象的理解能力還不夠，對基因突變的意義理解可能比較差。在日常生活中，運(yùn)用基因突變與基因重組所培養(yǎng)出的水果、農(nóng)產(chǎn)品也很常見，但學(xué)生很難了解到這些產(chǎn)品產(chǎn)生的原理與技術(shù)是基因突變與基因重組。教學(xué)目標(biāo)1.生命觀念通過理解基因突變與生物多樣性的關(guān)系，建立學(xué)生的科學(xué)世界觀。2.科學(xué)思維1）通過前后知識(shí)的聯(lián)系、概念圖，拓展學(xué)生思維的廣闊性，構(gòu)建知識(shí)的系統(tǒng)性；2）概述基因突變的實(shí)質(zhì)是基因結(jié)構(gòu)的改變，基因突變能夠產(chǎn)生新的性狀，從而為自然選擇提供原材料；3）通過闡明基因突變的類型、特點(diǎn)以及產(chǎn)生原因，理解基因突變可以自發(fā)產(chǎn)生。3.科學(xué)探究通過對鐮刀型紅細(xì)胞資料的探究和討論，掌握從現(xiàn)象到本質(zhì)的探究的基本思路。4.社會(huì)責(zé)任1）通過學(xué)習(xí)基因突變產(chǎn)生的原因，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好生活習(xí)慣的意識(shí)；2）通過學(xué)習(xí)基因突變與基因重組在育種中的成果，增強(qiáng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感。四、教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：1）基因突變的特點(diǎn)及原因；2）基因突變與基因重組的概念難點(diǎn)：基因突變和基因重組的意義最終的教學(xué)設(shè)計(jì)中所有的藍(lán)色文字都要?jiǎng)h除，自己寫的文字設(shè)為黑色。此注釋框也要?jiǎng)h除。注意：最終的教學(xué)設(shè)計(jì)中所有的藍(lán)色文字都要?jiǎng)h除，自己寫的文字設(shè)為黑色。此注釋框也要?jiǎng)h除。注意：

教學(xué)目標(biāo)的撰寫方式；教學(xué)媒體選擇與運(yùn)用表中第1列是知識(shí)點(diǎn)，不要搞錯(cuò)了；字體和段落格式要工整有序。教學(xué)方法：教法：講授法、談話法、討論法、讀書指導(dǎo)法學(xué)法：自主學(xué)習(xí)法、合作學(xué)習(xí)法、探究學(xué)習(xí)法教學(xué)媒體選擇與運(yùn)用表知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)水平媒體類型媒體內(nèi)容要點(diǎn)媒體的教學(xué)作用媒體使用方式導(dǎo)入遷移圖片文字“傳聲筒”游戲的規(guī)則創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)動(dòng)機(jī)邊播放，邊講解鐮刀型細(xì)胞貧血癥科學(xué)史了解文字鐮刀型細(xì)胞貧血癥科學(xué)史展示事例，開闊視野邊播放，邊講解圖片正常紅細(xì)胞與鐮刀型細(xì)胞的圖片展示事實(shí)，建立經(jīng)驗(yàn)邊播放，邊講解鐮刀型紅細(xì)胞中異常血紅蛋白的產(chǎn)生原因理解文字根據(jù)中心法則逐步展示正常和異常的氨基酸到mRNA到DNA呈現(xiàn)過程，解釋原理設(shè)疑一播放一討論動(dòng)畫鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由于血紅蛋白基因中一個(gè)堿基對的替換導(dǎo)致。舉例驗(yàn)證，建立概念邊播放，邊講解基因突變的概念理解動(dòng)畫一段堿基序列，三個(gè)問題及答案設(shè)難置疑，引起思辨設(shè)疑一播放一概括文字基因突變的概念舉例驗(yàn)證，建立概念邊播放，邊講解基因突變的原因應(yīng)用圖片、視頻細(xì)胞的癌變創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)疑一播放一討論文字提高基因突變的原因展示事實(shí)，建立經(jīng)驗(yàn)講解一播放一舉例基因重組理解動(dòng)畫減數(shù)分裂第Ⅰ次分裂前期與和后期圖片舉例驗(yàn)證，建立概念講解一播放一概括基因突變與基因重組的意義分析綜合動(dòng)畫植物發(fā)生基因突變，在不同的環(huán)境中的適應(yīng)性創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)疑一播放一討論課堂總結(jié)分析綜合文字基因突變與基因重組特點(diǎn)表格歸納總結(jié)，復(fù)習(xí)鞏固邊播放、邊講解六、教學(xué)環(huán)境及資源準(zhǔn)備教室：多媒體投影、黑板、電子白板教師課前準(zhǔn)備：課件、信息化教學(xué)資源學(xué)生課前準(zhǔn)備：復(fù)習(xí)之前所學(xué)的基因的自由組合定律、查閱鐮刀型細(xì)胞貧血癥的癥狀、查閱關(guān)于基因精準(zhǔn)治療癌癥的技術(shù)、小組合作七、教學(xué)過程教學(xué)過程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入組織學(xué)生以列為單位玩“傳聲筒”的游戲。教師小結(jié)：一個(gè)信息傳播在逐步傳遞的過程種每一步都會(huì)可能會(huì)使信息發(fā)生些許的誤差，從而導(dǎo)致內(nèi)容的錯(cuò)誤。如果將我們傳遞的這段話比作一段DNA，每一個(gè)同學(xué)的傳遞比作每一次的復(fù)制，在這個(gè)過程中我們出現(xiàn)的錯(cuò)誤叫做基因突變。進(jìn)行游戲。將游戲中信息傳遞的錯(cuò)誤遷移到遺傳信息發(fā)生錯(cuò)誤。通過游戲激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生類比思考。講述鐮刀型細(xì)胞貧血癥介紹鐮刀型細(xì)胞貧血癥的癥狀，通過PPT展示正常細(xì)胞與鐮刀型細(xì)胞的圖片，講述鐮刀型細(xì)胞貧血癥研究的科學(xué)史并展示研究結(jié)果。提出問題：這個(gè)氨基酸的改變是由什么引起的呢？教師引導(dǎo)學(xué)生利用之前所學(xué)的中心法則來回答這個(gè)問題。小結(jié)：鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由于血紅蛋白基因中一個(gè)堿基對的替換導(dǎo)致。基因結(jié)構(gòu)的改變，引起了性狀的改變。進(jìn)一步說明基因?qū)π誀畹目刂剖峭ㄟ^控制蛋白質(zhì)合成來實(shí)現(xiàn)的。學(xué)生思考討論，聯(lián)系轉(zhuǎn)錄、翻譯的知識(shí)，得出：鐮刀型細(xì)胞的血紅蛋白產(chǎn)生的根本原因是編輯正常血紅蛋白基因中的一個(gè)堿基對發(fā)生替換。將本節(jié)課的知識(shí)與之前的知識(shí)聯(lián)系起來。利用鐮刀型細(xì)胞貧血癥研究的科學(xué)史的教學(xué)，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)?；蛲蛔兊母拍钯|(zhì)疑:除了堿基對的替換外，還有哪些變化會(huì)引起基因結(jié)構(gòu)的改變?基因結(jié)構(gòu)改變一定會(huì)導(dǎo)致性狀改變嗎？教師不點(diǎn)評學(xué)生回答，幻燈展示練習(xí)：下面已經(jīng)給出正常的DNA分子的堿基序列，當(dāng)堿基分別發(fā)生如下變化時(shí)，翻譯成的氨基酸序列將如何變化?從中能得到哪些結(jié)論呢？第6個(gè)位點(diǎn)上的堿基G被堿基A或堿基C所代替；第13個(gè)微店上的C發(fā)生了缺失；第14、15兩個(gè)堿基發(fā)生缺失；第14、15、16三個(gè)堿基都發(fā)生缺失；第14個(gè)位點(diǎn)和第15個(gè)位點(diǎn)之間插入一個(gè)堿基G；插入兩個(gè)堿基G、A；插入三個(gè)堿基G、A、C。小結(jié):基因中堿基對的替換、增添和缺失都會(huì)引起基因結(jié)構(gòu)改變?；蛲蛔兊膶?shí)質(zhì)就是基因結(jié)構(gòu)的改變。學(xué)生完成PPT上展示的聯(lián)系題并得出：DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添或缺失，都能引起基因結(jié)構(gòu)的改變；堿基對的替換不一定會(huì)引起氨基酸排列順序的改變；缺失或增加1個(gè)堿基或2個(gè)堿基比缺失3個(gè)堿基的影響大。學(xué)生自己通過檢驗(yàn)和概括，領(lǐng)悟基因突變的內(nèi)涵基因突變的原因提出質(zhì)疑:基因是有遺傳效應(yīng)的DNA分子片段，其結(jié)構(gòu)應(yīng)具有相對穩(wěn)定性，為什么會(huì)發(fā)生突變呢?在什么時(shí)候容易發(fā)生突變呢?提示學(xué)生可結(jié)合細(xì)胞癌變的原因去考慮。指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材P81相關(guān)內(nèi)容，列出基因突變的原因并思考誘發(fā)突變和自發(fā)突變有何異同。討論：在我們的生活當(dāng)中，有哪些因素會(huì)提高基因突變的發(fā)生率從而導(dǎo)致癌癥呢？學(xué)生思考、討論。DNA在復(fù)制時(shí)，由于解旋而使DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定，易受外界各種因素的影響而出現(xiàn)差錯(cuò)。學(xué)生閱讀分析:誘發(fā)突變提高了突變頻率;但二者并無本質(zhì)上的區(qū)別。學(xué)生根據(jù)自己生活常識(shí)討論。先提出問題，讓學(xué)生在閱讀書本材料的時(shí)候有更有目的性。提高學(xué)生閱讀和提取信息的能力。培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力，并在這個(gè)過程了解誘發(fā)癌癥的因素，形成一個(gè)良好的生活習(xí)慣的觀念?；蛑亟M指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材P84面，老師引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系之前所學(xué)過的自由組合定律、基因在染色體上、減數(shù)分裂等知識(shí)認(rèn)識(shí)基因重組。提出問題：基因重組的姐妹染色單體交叉互換與基因突變當(dāng)中堿基對的替換有什么差別？PPT展示減數(shù)分裂第Ⅰ次分裂前期姐妹染色單體交叉互換和減數(shù)分裂第Ⅰ次分裂后期非同源染色體自由組合。小結(jié)：像這樣，在減數(shù)分裂的過程中，控制不同性狀的基因重新組合的現(xiàn)象。學(xué)生閱讀分析，思考基因重組與基因突變的區(qū)別。先讓學(xué)生通過閱讀課本，而后復(fù)習(xí)之前所學(xué)過的自由組合定律和減數(shù)分裂，先進(jìn)行概念的自我構(gòu)建，再點(diǎn)出基因重組的特點(diǎn)，師生一起對基因重組進(jìn)行定義?；蛲蛔兒突蛑亟M的意義引導(dǎo)學(xué)生思考：基因突變一定是有害的嗎？基因產(chǎn)生的新性狀對生物的生存有什么意義？哪些個(gè)體更能適應(yīng)環(huán)境？通過PPT設(shè)置情境小結(jié)：原來的基因和新的基因所表達(dá)的性狀為自然環(huán)境提供了選擇的材料?；蛑亟M盡管不能產(chǎn)生新的基因，但可以產(chǎn)生不同的生物性狀組合，產(chǎn)生新的基因型。所以說，基因重組是生物變異的來源之一，是形成生物多樣性的重要原因。學(xué)生進(jìn)入PPT設(shè)置的情境當(dāng)中，在情境中思考教師所提出的問題，并以小組為單位討論。學(xué)生從情境中體會(huì)基因突變與基因重組的意義。由感性到理性，由現(xiàn)象到抽象。課堂總結(jié)PPT放映表格，用啟發(fā)式的語言引導(dǎo)學(xué)生完成表格。學(xué)生討論完成表格?？偨Y(jié)這堂課的內(nèi)容，讓學(xué)生形成一個(gè)整體的認(rèn)知。八、板書設(shè)計(jì)（選填）九、測試題目一、我國早在1987年就利用返回式衛(wèi)星進(jìn)行航天育種研究：將作物種子帶入太空，利用太空中的特殊環(huán)境誘導(dǎo)基因發(fā)生突變，然后在地面選擇優(yōu)良的品種進(jìn)行培育。通過航天育種，我國已在水稻、小麥、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列優(yōu)質(zhì)品種，取得了極大的經(jīng)濟(jì)效益。討論：（1）航天育種的生物學(xué)原理是什么？（2）如何看待基因突變所造成的結(jié)果？【答案】1.通過太空高輻射、微重力（或無重力）的特殊環(huán)境提高作物基因突變的頻率，從而篩選出人們需要的品種。具體而言，在太空的特殊環(huán)境中，細(xì)胞分裂進(jìn)行DNA復(fù)制時(shí)，由于受到高輻射或微重力（或無重力）的影響，配對的堿基容易出現(xiàn)差錯(cuò)而發(fā)生基因突變。2.基因突變的本質(zhì)是基因的堿基序列發(fā)生改變，這種改變可以直接表現(xiàn)在性狀上，改變的性狀對生物的生存可能有害，可能有利，也可能既無害也無益。二、鐮狀細(xì)胞貧血主要流行于非洲的瘧疾高發(fā)地區(qū)。具有一個(gè)鐮狀細(xì)胞貧血突變基因的個(gè)體（即雜合子）在氧含量正常的情況下，并不表現(xiàn)出鐮狀細(xì)胞貧血的癥狀，因?yàn)樵搨€(gè)體能同時(shí)合成正常和異常的血紅蛋白，并對瘧疾具有較強(qiáng)的抵抗力。問題：（1）這些地區(qū)具有鐮狀細(xì)胞貧血突變基因的人占總?cè)丝诘谋壤^其他地區(qū)的高，為什么？（2）為什么某些看起來對生物生存不利的基因，歷經(jīng)漫長的進(jìn)化歷程依然“頑固”地存在？請結(jié)合這個(gè)例子闡明原因，并分析如何辯證地認(rèn)識(shí)基因突變與生物的利害關(guān)系?！敬鸢浮?.雜合子能同時(shí)合成正常和異常的血紅蛋白，相比只能合成正常血紅蛋白的純合子，雜合子對瘧疾