高中生物基因突變與基因重組課教案教學(xué)設(shè)計(jì)

《5.1基因突變與基因重組》教學(xué)設(shè)計(jì)(一)情境導(dǎo)入,引出標(biāo)題播放電影《蜘蛛俠》的片段，吸引學(xué)生學(xué)習(xí)生物的愛好，提問學(xué)生影片男主角為什么會變成一種蜘蛛俠，從而引出本章章題：變異，并展示變異的概念。(二)合作探究,精講點(diǎn)撥探究1:基因突變的實(shí)例講述:生物的變異有兩種類型。那什么狀況下的變異不遺傳,什么狀況下的變異可遺傳?我們懂得生物的體現(xiàn)型與基因型和外界環(huán)境條件有關(guān)。像玉米這樣,子粒飽滿是由于水、肥和光充足引發(fā),也就是外界環(huán)境條件引發(fā)的,這種變異是不遺傳的。而太空椒邀游過太空,宇宙輻射變化了它的遺傳物質(zhì),因此這個(gè)變異性狀就是可遺傳的?？蛇z傳的變異是生物變異的重要類型。它的來源重要有三方面:基因突變基因重組和染色體變異。那么什么是基因突變?基因突變是怎么產(chǎn)生的?又怎么造成生物變異呢?下面的圖片是有關(guān)正常紅細(xì)胞基因突變形成鐮刀型紅細(xì)胞的內(nèi)容,我們先來看一下。(學(xué)生閱讀教材第80~81頁后討論并回答鐮刀型細(xì)胞貧血癥是如何引發(fā)的一種遺傳病。)問:從圖片中我們看到正常紅細(xì)胞是什么形狀?有什么功效?(答:圓餅形狀,含有運(yùn)輸氧氣的功效。)問:鐮刀型細(xì)胞貧血癥的紅細(xì)胞呈鐮刀狀,對功效的完畢有無影響?(答:有,運(yùn)輸氧氣的能力減少,易破裂溶血造成貧血,嚴(yán)重時(shí)會造成死亡。)講述:那么是什么因素使正常紅細(xì)胞變成鐮刀型紅細(xì)胞的化呢?分子生物學(xué)研究表明是基因突變的成果。讓我們來看鐮刀型細(xì)胞貧血癥病因的圖解，大家懂得,性狀是由蛋白質(zhì)來體現(xiàn)的,我們先來看正常血紅蛋白與鐮刀型血紅蛋白的氨基酸構(gòu)成。(學(xué)生看教材第81頁的思考與討論,思考并回答下列問題。)問:兩者有什么區(qū)別?(答:正常的是谷氨酸,異常的是纈氨酸。)問:氨基酸是由什么決定的?(答:由信使RNA上的密碼子決定的。)問:構(gòu)成信使RNA上的密碼子的那些堿基又是由什么決定的呢?(答:由DNA上的堿基決定的。)問:大家來比較一下正常與異常的DNA,它們的區(qū)別在哪里?(答:一種堿基對的變化。)問:DNA上一種堿基對發(fā)生了變化,最后造成了鐮刀型細(xì)胞貧血癥。我們懂得性狀是由基因控制的,那么基因是怎么來決定性狀的呢?(答:基因是由脫氧核苷酸構(gòu)成的,脫氧核苷酸的排列次序代表了遺傳信息,基因控制生物性狀就是要把特定的遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄和翻譯反映到具體的蛋白質(zhì)構(gòu)造上）。講述:我們看控制血紅蛋白的DNA上一種堿基對變化,使得該基因脫氧核苷酸的排列次序發(fā)生了變化(教師引導(dǎo)學(xué)生回答),也就是基因構(gòu)造變化了,最后控制血紅蛋白的性狀也會發(fā)生變化,因此紅細(xì)胞就由圓餅狀變?yōu)殓牭稜盍恕；驑?gòu)造的變化除了堿基對的替代,尚有無其它可能?大家回想一下,什么叫基因?基因的分子構(gòu)造如何?出示基因構(gòu)造變化示意圖,對著圖進(jìn)行解說?，F(xiàn)在請大家自己來總結(jié)一下基因突變的概念(答:DNA分子中發(fā)生堿基對的替代、增添和缺失,而引發(fā)的基因構(gòu)造的變化,叫基因突變。)講述:基因突變是染色體的某一種位點(diǎn)上基因的變化,基因突變使一種基因變成它的等位基因,并且普通會引發(fā)一定的體現(xiàn)型變化。如棉花正常枝→短果枝、普通羊→短腿羊、正常人白化病、水稻高稈→矮稈、果蠅的紅眼→白眼等?；蛲蛔兪侨绾萎a(chǎn)生的呢?探究2:基因突變的因素學(xué)生閱讀教材第81頁,總結(jié)易誘發(fā)生物發(fā)生基因突變的因素:(1)物理因素:涉及X射線、紫外線、激光等。(2)化學(xué)因素:亞硝酸、堿基類似物等。(3)生物因素:如病毒和某些細(xì)菌等。生物的變異不只是由基因突變引發(fā)的,那么我們應(yīng)當(dāng)如何去認(rèn)識由于基因突變而引發(fā)的變異呢?下面我們就來理解基因突變的特點(diǎn)。探究3:基因突變的特點(diǎn)出示圖片:棉花正常枝→短果枝;水稻高稈矮稈;果蠅長翅→殘翅;雞的直羽→卷羽;人正常色覺一色盲;正常人→白化病。這些圖片,有植物、動(dòng)物,尚有人的例子,你們認(rèn)為突變有什么特點(diǎn)?(可讓學(xué)生進(jìn)行討論,用品體實(shí)例來說出各特點(diǎn)。)(答:植物、動(dòng)物和人都可能發(fā)生基因突變。)基因突變發(fā)生在什么時(shí)期?哪些細(xì)胞能發(fā)生基因突變?(答:基因突變能夠發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期和生物體的任何細(xì)胞中。)問:如果突變發(fā)生在體細(xì)胞中,該性狀會不會遺傳給后裔?(答:不會,只有生殖細(xì)胞的突變才會遺傳給后裔。)既然任何生物發(fā)育的任何時(shí)期任何細(xì)胞都可能發(fā)生突變那是不是突變很容易發(fā)生呢?請大家閱讀教材第82頁第4段的內(nèi)容?；蛲蛔冾l率很低,高等生物中大概十萬到一億個(gè)生殖細(xì)胞中才會有一種生殖細(xì)胞發(fā)生基因突變,低等。生物、細(xì)菌、噬菌體突變頻率更低,同一種生物不同的基因突變頻率也不同。基因突變對生物體終究好不好呢?大家討論一下。(答:有的不好,如白化病、色盲;有的好,如小麥矮稈能抗倒伏,微生物抗藥性突變等。)教師總結(jié):基因突變絕大多數(shù)是有害的,但也有少數(shù)是有利的,為什么呢?由于任何一種生物都是長久進(jìn)化過程的產(chǎn)物,它們與環(huán)境已經(jīng)獲得了高度協(xié)調(diào),如果發(fā)生基因突變就可能破壞這種協(xié)調(diào)關(guān)系。因此基因突變對于生物往往有害,但少數(shù)是有利的。我們能不能只讓它進(jìn)行有利的突變呢?這不行。由于基因突變是不定向的。一種基因能夠向不同的方向發(fā)生突變,產(chǎn)生個(gè)以上的等位基因?；蛲蛔兊奶攸c(diǎn)有:①普遍性;②隨機(jī)性;③低頻性(突變率低);④多數(shù)有害性;⑤不定向性。(在進(jìn)行討論時(shí),教師要適時(shí)據(jù)具體狀況來引導(dǎo),對的理解基因突變的特點(diǎn),就能對的地認(rèn)識基因突變引發(fā)的變異。）基因突變往往產(chǎn)生某些新性狀,這對生物有什么意義呢?探究4:基因突變的意義學(xué)生閱讀教材第82頁第5段,思考、討論基因突變的意義。探究5:基因重組其實(shí)生物變異不只是由基因突變引發(fā)的,基因重組也會造成生物變異。那么基因重組造成的生物變異又是在什么狀況下的呢?又有什么特點(diǎn)呢?接下來我們就來學(xué)習(xí)基因重組。什么是基因重組呢?基因重組是控制不同性狀的基因重新合。我們在前面學(xué)習(xí)自由組合定律時(shí)已經(jīng)接觸過這方面的知識。大家先回想一下,黃色圓粒與綠色皺粒作親本雜交產(chǎn)生后裔的過程。P黃色圓粒×綠色皺粒F黃色圓?！越籉2黃色圓粒黃色皺粒綠色圓粒綠色皺粒問:F2除了黃色圓粒、綠色皺粒以外,尚有兩種親本所沒有的新性狀:黃色皺粒、綠色圓粒,這兩種性狀與親本相比是不是變異性狀呢?(答:是。)(答:在F1減數(shù)分裂形成配子時(shí),控制不同性狀的基因自由。)問:它們又是如何產(chǎn)生的呢?（答：在F1減數(shù)分裂形成配子時(shí),控制不同性狀的基因自由組合形成的。)問:基因重組發(fā)生在什么狀況下?(答:減數(shù)分裂形成配子時(shí),非同源染色體上的非等位基因自由組合。)基因重組還能夠發(fā)生在減數(shù)分裂四分體時(shí)期,由于同源染色體的非姐妹染色單體之間經(jīng)常發(fā)生局部交換,從而造成控制不同性狀的基因重新組