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教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路學(xué)習(xí)內(nèi)容分析本節(jié)課主要講解了可遺傳變異中的基因突變和基因重組。關(guān)于基因突變，教材選用了鐮刀型細(xì)胞貧血癥的實(shí)例，從現(xiàn)象開始，追根溯源，讓學(xué)生理解基因突變的根本原因是DNA分子的堿基對(duì)發(fā)生了變化。這種變化可能會(huì)導(dǎo)致生物體的性狀發(fā)生改變。又從多個(gè)角度分析了基因突變的影響因素，進(jìn)而分析了基因突變的特點(diǎn)以及意義。關(guān)于基因重組，教材簡(jiǎn)單的解釋了兩種類型，這與減數(shù)分裂有一定聯(lián)系，較為簡(jiǎn)單。對(duì)于基因重組的意義，可以通過(guò)舉例子讓學(xué)生體會(huì)并掌握。學(xué)習(xí)者分析前面第一章第二節(jié)和第二章第一節(jié)已經(jīng)分別學(xué)習(xí)了自由組合定律減數(shù)分裂的相關(guān)知識(shí)，學(xué)生們對(duì)于基因重組已經(jīng)有了一定的了解，這個(gè)知識(shí)點(diǎn)處理上可以通過(guò)展示基因重組兩種類型讓學(xué)生們體會(huì)到基因重組的過(guò)程。這節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)集中于基因突變，要通過(guò)多種途徑來(lái)加深對(duì)基因突變的理解。教學(xué)目標(biāo)1、生命觀念：通過(guò)學(xué)習(xí)基因突變和重組及探究過(guò)程,有助于學(xué)生形成相應(yīng)的生命信息觀、結(jié)構(gòu)功能觀和對(duì)立統(tǒng)一觀。2、科學(xué)思維：通過(guò)了解基因突變與重組,認(rèn)同生物學(xué)中因果關(guān)系的復(fù)雜性，學(xué)習(xí)和研究生物學(xué)需要擯棄簡(jiǎn)單機(jī)械的線性決定論的思維模式，嘗試對(duì)復(fù)雜事物進(jìn)行多角度、多因素的分析，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維和方法。3、科學(xué)探究：通過(guò)“思考討論”教學(xué)，學(xué)生在科學(xué)探究的過(guò)程和方法方面會(huì)獲得豐富的啟示，還會(huì)在科學(xué)態(tài)度、探索精神、合作精神、創(chuàng)新精神等方面多有感情，于潛移默化中受到照陶和感染。4、社會(huì)責(zé)任：理解基因突變與重組的重要意義，并把這些科學(xué)知識(shí)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，為預(yù)防和治療某些疾病做貢獻(xiàn)，增強(qiáng)為人類的發(fā)展作貢獻(xiàn)的社會(huì)責(zé)任感。教學(xué)重難點(diǎn)1、重點(diǎn)（1）基因突變發(fā)生的概念原因及特點(diǎn)。

（2）基因重組的來(lái)源以及減數(shù)第一次分裂后期和交叉互換后對(duì)應(yīng)的的基因變化圖。

2、難點(diǎn)：基因突變及基因重組的意義。方法和策略講授法、演示法、討論法、示范模仿法、發(fā)現(xiàn)法媒體使用用多媒體展示教學(xué)圖片與PPT教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教師的組織和指導(dǎo)學(xué)生行為教學(xué)意圖（課前準(zhǔn)備）發(fā)給學(xué)生導(dǎo)學(xué)案，讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)學(xué)生預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案有助于學(xué)生更好的理解所學(xué)知識(shí)導(dǎo)入(呈現(xiàn)水毛茛圖片)

，為什么在水中和空氣中，葉片的形狀差距這么大呢?這種變異可以遺傳么?如果是遺傳物質(zhì)改變，會(huì)不會(huì)遺傳給后代呢?教師點(diǎn)撥總結(jié):變異分為不可遺傳的變異和可遺傳的變異，可遺傳的變異又包括基因重組、基因突變和染色體變異。這節(jié)課我們一起來(lái)探討基因突變和基因重組這兩種變異。學(xué)生觀察分析，說(shuō)出環(huán)境引起的是不可以遺傳的變異，而遺傳物質(zhì)的改變一般引起的是可以遺傳的變異。引發(fā)學(xué)生思考，激起學(xué)生興趣，導(dǎo)入新課知識(shí)點(diǎn)1、基因突變游戲?qū)牖蛲蛔儗W(xué)習(xí):教師帶領(lǐng)學(xué)生做了一個(gè)游戲，把學(xué)生分成5排，給每排第一個(gè)學(xué)生發(fā)一個(gè)紙條，上面都寫了一句英文句子THE

CAT

SAT

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MAT。由每排第-個(gè)同學(xué)看完句子記住后口頭往后傳，每次只說(shuō)一遍，每排最后一個(gè)同學(xué)回報(bào)結(jié)果，出來(lái)的結(jié)果千奇百怪，有的同學(xué)丟了一個(gè)單詞或一個(gè)字母，有的增添了字母，之后又讓學(xué)生來(lái)當(dāng)評(píng)委給這幾個(gè)句子找毛病，學(xué)生們利用了英語(yǔ)上學(xué)的知識(shí)找出了錯(cuò)誤。之后教師導(dǎo)出:字母好比是堿基對(duì)，句子好比是DNA片段，那么堿基對(duì)的增添缺少或替換會(huì)不會(huì)影響句子本來(lái)的意思呀?教師又問(wèn):那么剛才我們傳遞句子的過(guò)程是指什么過(guò)程呀?師又問(wèn):那么堿基對(duì)的增添缺少或替換從根本上改變了什么呀?資料呈現(xiàn):

1910年，一位美國(guó)黑人青年由于發(fā)燒和肌肉疼痛到醫(yī)院看病，醫(yī)生檢查發(fā)現(xiàn)，他患的是當(dāng)時(shí)人們尚未認(rèn)識(shí)的一種.特殊的貧血病——鐮刀型細(xì)胞貧血癥。

(附正常紅細(xì)胞和異常紅細(xì)胞的圖片)教師闡述:我們知道，正常人的紅細(xì)胞是圓餅狀的，而鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者的紅細(xì)胞卻是彎曲鐮刀狀的。這樣的紅細(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。這種病是怎樣形成的呢?我們一起來(lái)探究。教師多媒體呈現(xiàn):血紅蛋白分子的部分氨基酸順序教師總結(jié):

直接原因:蛋白質(zhì)中氨基酸被替換

根本原因:堿基對(duì)替換教師引出概念：基因突變的概念:DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的替換增添和缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。

2.實(shí)質(zhì):基因結(jié)構(gòu)的改變

3.發(fā)生時(shí)期:細(xì)胞分裂間期(有絲分裂減數(shù)、第一次分裂前的間期)教師發(fā)問(wèn)過(guò)渡:那么基因突變又分為什么樣的類型呢?一定可以遺傳給后代么?突變后一定會(huì)引起生物性狀的改變么?教師設(shè)計(jì)模型，利用磁條構(gòu)建的脫氧核苷酸在磁性黑板上排成一個(gè)含有8個(gè)堿基對(duì)的DNA片段。

教師布置課下進(jìn)一步探究任務(wù):是不是增添或缺失的堿基對(duì)越多對(duì)性狀影響越大呢?思考:基因突變一定可以遺傳給后代么?教師補(bǔ)充:發(fā)生在植物體細(xì)胞中的基因突變，如何能夠遺傳?—無(wú)性繁殖、營(yíng)養(yǎng)繁殖教師引出:突變后一定會(huì)引起生物性狀的改變么?教師點(diǎn)撥:由于一種氨基酸可能有幾種密碼子，這一現(xiàn)象稱做密碼子簡(jiǎn)并，以致DNA分子堿基對(duì)的替換不一定會(huì)導(dǎo)致生物性狀的變化。引入下一知識(shí)內(nèi)容:如果人體某些細(xì)胞基因突變，有可能發(fā)展為癌細(xì)胞。癌癥就是原癌基因與抑癌基因的突變逐漸積累的結(jié)果。設(shè)置問(wèn)題情境:在生活中有什么因素容易引發(fā)癌癥，從而發(fā)生基因突變呢?教師總結(jié)誘發(fā)基因突變的因素:

外因:①物理因素:紫外線、X射線、激光等②化學(xué)因素:亞硝酸鹽堿基類似物等③生物因素:某些病毒.細(xì)菌的代謝產(chǎn)物等

內(nèi)因:DNA復(fù)制過(guò)程中出錯(cuò)。教師提問(wèn):基因突變的特點(diǎn)有哪些?材料1、用幻燈片展示10幅各種生物相對(duì)性狀的圖片教師提示:注意觀察以上展示的相對(duì)性狀發(fā)生在什么生物上?例子中列舉了病毒、細(xì)菌、動(dòng)植物和人的一些相對(duì)性狀，說(shuō)明以上的生物體都有可能發(fā)生基因突變，基因突變?cè)谏锝缰惺菑V泛存在的。

師生共同總結(jié):基因突變的第一個(gè)特征:普遍性材料2、基因突變可以發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期;可以發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)不同的DNA分子上;同一DNA分子的不同部位。材料3、以基因A為例，它不但可以突變成為a,而且還可能突變?yōu)閍1a2等一系列的等位基因。如:控制小鼠毛色的基因可以突變成黃色基因，也可以突變成黑色基因。教師總結(jié)拓展:基因的突變方向并不確定，基因與其一系列的等位基因之間的關(guān)系，是可以相互轉(zhuǎn)化的。師生共同小結(jié)基因突變的第三個(gè)特點(diǎn):不定向性材料4、多媒體展示幾種生物不同基因的自然突變率

教師提示:以上表格中各種生物的突變頻率的數(shù)量級(jí)在什么范圍?師生共同歸納:基因突變的第三個(gè)特征:低頻性

設(shè)置問(wèn)題情景，引導(dǎo)學(xué)生思考。分析:生物發(fā)生基因突變以后的性狀對(duì)生物的生存有何影響?

展示4個(gè)幻燈片展示殘翅果蠅、短腿安康羊、白化病病人、鐮刀型細(xì)胞貧血癥的患者圖片。引導(dǎo)學(xué)生探究教師提示:任何一種生物都是長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程的產(chǎn)物，它們與環(huán)境條件之間已經(jīng)取得了高度的協(xié)調(diào)。如果發(fā)生基因突變，就有可能破壞這種協(xié)調(diào)關(guān)系，所以基因突變一般是對(duì)生物的生存是有害的。

師生共同歸納:基因突變多害少利性。

設(shè)置問(wèn)題情景，引導(dǎo)學(xué)生思考。分析:生物發(fā)生的基因突變一般是利少害多，這是絕對(duì)的嗎?材料5、非洲是瘧疾猖獗的地區(qū)。瘧疾是一種經(jīng)按蚊傳播而引起的寄生蟲病，惡性瘧疾發(fā)病常侵犯內(nèi)臟，嚴(yán)重者或醫(yī)治不及時(shí)會(huì)引起病人的死亡。鐮刀型貧血癥是一種溶血性貧血癥，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死亡，在非洲黑人中發(fā)病率最高，是一種在20世紀(jì)才被人們發(fā)現(xiàn)的常染色體隱性遺傳病。在非洲具有鐮刀型細(xì)胞貧血癥突變基因的個(gè)體(即雜合體)不表現(xiàn)鐮刀型貧血癥的癥狀，因?yàn)樵搨€(gè)體能同時(shí)合成正常和異常的血紅蛋白，但卻對(duì)瘧疾具有較強(qiáng)的抵抗力。師生共同總結(jié)歸納:基因突變而產(chǎn)生的性狀對(duì)生物生存的有害或有利是相對(duì)而言的，應(yīng)視環(huán)境條件而定。

提出思考題:既然突變一般利少害多，自然條件下基因突變的頻率很低，基因突變能否成為生物的進(jìn)化提供原材料呢?

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材料6、在適宜的條件下，生長(zhǎng)1-2天的大腸桿菌培養(yǎng)物的濃度約為每毫升109個(gè)細(xì)胞，DNA復(fù)制的錯(cuò)誤率約為10-9，也就是每連接109個(gè)核苷酸才可能發(fā)生一個(gè)錯(cuò)誤。在含有109個(gè)細(xì)胞的培養(yǎng)物中，由于DNA的差錯(cuò)就可能發(fā)生幾百萬(wàn)個(gè)突變，可能包含大腸桿菌基因的上千種變異形式。教師總結(jié):一個(gè)物種在漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷程中，由許多個(gè)體構(gòu)成物種，在物種這個(gè)水平上，生物發(fā)生的基因突變是不少的，其中也有不少的有利變異，這對(duì)于生物的進(jìn)化是很有意義的。

教師提問(wèn):普遍發(fā)生的基因突變有何意義?引導(dǎo)學(xué)生思考分析：①基因突變能產(chǎn)生新基因嗎?②新基因的產(chǎn)生對(duì)生物生存有意義嗎?③自然環(huán)境會(huì)選擇哪個(gè)個(gè)體留存下來(lái)？④基因突變對(duì)生物進(jìn)化有何意義?教師點(diǎn)撥:基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑這個(gè)意義。學(xué)生回答：會(huì)學(xué)生思考回答:

DNA復(fù)制過(guò)程。學(xué)生思考回答:基因的堿基對(duì)排列順序。(教師點(diǎn)撥:基因結(jié)構(gòu)改變。)學(xué)生思考嘗試找出鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者血紅蛋白分子異常的原因。學(xué)生分析后回答:T//A被A//T取代。學(xué)生思考學(xué)生活動(dòng):以小組為單位展開活動(dòng)，隨機(jī)在這個(gè)基因片段中增添、缺失或替換一個(gè)堿基對(duì)，并分別記錄下轉(zhuǎn)錄后的mRNA,推

測(cè)出這三種情況下對(duì)性狀的影響情況并對(duì)

比影響程度的大小得出:一般情況下，增添或缺失一個(gè)堿基對(duì)引起的基因突變影響大于替換引起的基因突變。學(xué)生結(jié)合有性生殖知識(shí)總結(jié)出:基因突變?nèi)舭l(fā)生在配子中，將會(huì)遺傳給后代，發(fā)生在體細(xì)胞中的基因突變，一般是不能夠遺傳的。學(xué)生合作:轉(zhuǎn)錄寫出密碼子并查密碼子表得出兩種密碼子決定的都是谷氨酸，不會(huì)引起性狀改變。學(xué)生思考.討論舉例說(shuō)明:

物理因素:在強(qiáng)日光照射下容易得皮膚癌;在醫(yī)院放射室工作的醫(yī)生容易得癌癥等

化學(xué)因素:咸菜等腌制食品必須檢測(cè)亞硝酸鹽的含量，亞硝酸鹽含量過(guò)多可能會(huì)致癌等學(xué)生總結(jié)出基因突變的第二個(gè)特征:隨機(jī)性學(xué)生討論分析學(xué)生分析:各種生物的突變頻率的數(shù)量級(jí)別在10-5到10-6，說(shuō)明頻率極低。學(xué)生拓展思維訓(xùn)練，閱讀資料，分析問(wèn)題學(xué)生分析:基因突變頻率低是針對(duì)個(gè)體水平而言，但在進(jìn)化時(shí)，并不是考慮生物個(gè)體。學(xué)生思考回答:

基因突變的意義:基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來(lái)源，是生物進(jìn)化的原始材料。通過(guò)游戲來(lái)導(dǎo)入，充分發(fā)揮了直觀教學(xué)的作用，學(xué)生們?cè)谟H身實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)了基因突變這個(gè)抽象的概念就類似英語(yǔ)學(xué)習(xí)中句子中單詞的拼寫出了問(wèn)題,并能發(fā)現(xiàn)基因突變發(fā)生的時(shí)期是DNA復(fù)制過(guò)程，也就是分裂間期。通過(guò)模型的構(gòu)建過(guò)程，充分發(fā)揮了直觀教學(xué)的作用，學(xué)生們?cè)谟H身實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)了基因突變發(fā)生的幾種情況，突破了這個(gè)抽象的概念，并利用了前面轉(zhuǎn)錄和翻譯的知識(shí)來(lái)解決分析了基因突變的幾種情況對(duì)性狀的影響。通過(guò)小組討論和分析，讓學(xué)生們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并結(jié)合以前的知識(shí)來(lái)解決現(xiàn)在的問(wèn)題，提高了學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力和自我獲取知識(shí)的能力。通過(guò)分析引起基因突變的外部原因培養(yǎng)學(xué)生正確的生活態(tài)度，珍惜愛護(hù)生命。通過(guò)閱讀資料獲取有用的信息，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)和小組合作來(lái)總結(jié)歸納出基因突變的特點(diǎn)和意義知識(shí)點(diǎn)2：基因重組教師活動(dòng):多媒體呈現(xiàn)多幅圖片

圖片1:“一母生九子，連母十個(gè)樣”

圖片2:美國(guó)一對(duì)夫婦和6個(gè)孩子的照片

圖片3:我們一家三口(丈夫、兒子和我)的照片教師問(wèn):生物子代與親代之間，子代與子代之間的個(gè)體差異又稱為什么現(xiàn)象?教師導(dǎo)出基因重組概念：

1.基因重組:是指在生物體進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中，控制不同性狀的基因的重新組合。

圖片4:兩個(gè)雙胞胎的照片

學(xué)生們很感興趣，教師順勢(shì)指出同卵雙胞胎性狀非常相似，基本相同。

教師問(wèn):那基因重組是如何實(shí)現(xiàn)的呢(出示減數(shù)分裂的圖片和學(xué)案上設(shè)計(jì)的交叉互換圖)基因重組的來(lái)源減數(shù)第一次分裂時(shí)非同源染色體上的非等位基因的自由組合

(2)減數(shù)第一次分裂時(shí)非姐妹染色單體上等位基因的交叉互換

設(shè)置問(wèn)題情景:如何理解人群中個(gè)體性狀是多種多樣的?(多媒體出示擁擠的人群)人的體細(xì)胞中有23對(duì)染色體，請(qǐng)你根據(jù)自由組合定律計(jì)算，一位父親可能產(chǎn)生多少種染色體組成不同的精子，一位母親可能產(chǎn)生多少種染色體組成不同的卵細(xì)胞?教師指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)計(jì)算總結(jié)3.基因重組的意義:可以產(chǎn)生多種多樣的基因組合的子代，其中有一些子代有含有適應(yīng)某種環(huán)境變化的基因組合。因此，基因重組是形成生物多樣性的來(lái)源之一,對(duì)生物進(jìn)化具有重要意義。學(xué)生觀察，討論學(xué)生回答:父母的遺傳物質(zhì)的重新組合學(xué)生任務(wù):重溫基因的自由組合定律及減數(shù)分裂的知識(shí)，完成學(xué)案上交叉互換后的基因重新組合情況，歸納產(chǎn)生基因重組原因。學(xué)生任務(wù):計(jì)算分析。通過(guò)生動(dòng)的圖片和真實(shí)照片來(lái)導(dǎo)入新課的學(xué)習(xí)，學(xué)生們非常感興趣。學(xué)生們由自由組合定律和減數(shù)分裂的熟悉的知識(shí)入手，可以迅速地理解掌握基因重組這個(gè)知識(shí)?？偨Y(jié)學(xué)習(xí)了兩種可遺傳變異,它們有何異同呢?（列表）填寫表格鞏固學(xué)生所學(xué)知識(shí)課后作業(yè)復(fù)習(xí)所學(xué)內(nèi)容完成課后練習(xí)板書提綱基因突變和基因重組

1、基因突變（1）概念：DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的替換.增添.缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變，叫做基因突變（2）實(shí)質(zhì):基因結(jié)構(gòu)的改變（3）發(fā)生時(shí)期:細(xì)胞分裂間期(有絲分裂、減數(shù)第一次分裂前的間期)（4）基因突變的原因：

誘變因素的種類：

①物理因素:紫外線、X射線、激光等

②化學(xué)因素:亞硝酸鹽、堿基類似物等

③生物因素:某些病毒、細(xì)菌的代謝產(chǎn)物（5）基因突變的特點(diǎn)：普遍性、隨機(jī)性、不定向性、自然狀態(tài)下基因突變的頻率很低、多害少利性（6）基因突變的意義基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來(lái)源，是生物進(jìn)化的原始材料。2、基因重組

（1）概念:在生物體進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中，控制不同性狀的基因的重新組合（2）產(chǎn)生的原因

①減數(shù)第一次分裂時(shí)非同源染色體上的非等位基因的自由組合②減數(shù)第一次分裂時(shí)非姐妹染色單體上等位基因的交叉互換

（3）基因重組的意義

基因重組是生物變異的來(lái)源之一，對(duì)生物的進(jìn)化具有重要的意義。教學(xué)反思建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為:在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，獲得知識(shí)的多少取決于學(xué)習(xí)者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)去建構(gòu)有關(guān)知識(shí)的能力，而不取決于學(xué)習(xí)者記憶和背誦教師講授內(nèi)容的能力。對(duì)知識(shí)的真正理解只能是學(xué)習(xí)者自身基于自身的經(jīng)驗(yàn)背景建構(gòu)起來(lái)的。要想讓學(xué)生獲得更多.更牢固的知識(shí)，必須