人教版高中生物必修二教案：5.1基因突變和基因重組

1、知識(shí)像燭光，能照亮一個(gè)人，也能照亮無(wú)數(shù)的人。-培根必修2第五章 第一節(jié) 基因突變和基因重組第一課時(shí) 基因突變和基因重組一、教學(xué)要求1.知識(shí)目標(biāo)：說(shuō)出基因突變的概念、特點(diǎn)和意義；說(shuō)出基因重組的概念和意義，及產(chǎn)生原因。2.技能目標(biāo)：比較基因突變和基因重組的區(qū)別。3.情感目標(biāo)：感悟內(nèi)因是變化的根據(jù)、外因是變化的條件、外因通過(guò)內(nèi)因而起作用的辯證唯物主義觀點(diǎn)。二、教材重難點(diǎn)1.重、難點(diǎn)：基因突變的概念和特點(diǎn)；基因重組的概念。三、教具及教法1.教具：PPT2.教法：講授法、談話法、討論法四、教學(xué)過(guò)程教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入導(dǎo)入：在前面我們學(xué)習(xí)了生物的遺傳問(wèn)題:了解了性狀為什么會(huì)遺傳以及性狀在向

2、后代遺傳時(shí)所要遵循的規(guī)律特點(diǎn)。知道了性狀是由遺傳物質(zhì)決定的。性狀的表現(xiàn)除了與遺傳物質(zhì)有關(guān)外，還與外界條件有關(guān)。而且性狀由親代傳遞給子代時(shí)，或多或少都會(huì)存在差異，這就是生物的變異。那么生物的變異又是如何產(chǎn)生的呢?又有什么特點(diǎn)呢?今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)生物的變異的有關(guān)教學(xué)內(nèi)容。一、基因突變1.播映投影片:上圖是一個(gè)普通的玉米種子在萌發(fā)長(zhǎng)成植株的過(guò)程中，水、肥、光特別充足，所結(jié)種子大而飽滿，但這樣的種子種下去，結(jié)出的是普通種子。下圖是太空椒(普通青椒種子遨游過(guò)太空后培育而成)與普通青椒對(duì)比，果實(shí)明顯增大，種植下去，仍然是肥大果實(shí)。2.質(zhì)疑:(1)籽粒飽滿的種子與普通種子相比，太空椒與普通青椒相比，性狀有明

3、顯的差異，原因何在?(2)把子粒大而飽滿的種子種下去長(zhǎng)不出同樣好的種子，而是普通種子；把肥大的太空青椒籽種下去可以結(jié)出肥大的青椒。這些現(xiàn)象說(shuō)明什么問(wèn)題?3.從上述可以看出，生物的變異有這樣兩種類型:可遺傳的變異和不遺傳的變異。我們知道生物的表現(xiàn)型與基因型和外界環(huán)境條件有關(guān)。像玉米這樣，子粒大而飽滿是由于水、肥和光充足引起的(也即由外界環(huán)境條件引起)，這種變異是不可遺傳的。而太空椒遨游過(guò)太空，宇宙輻射改變了其遺傳物質(zhì)，因而改變了其性狀，這個(gè)變異性狀是可遺傳的。可遺傳的變異是生物變異的主要類型。它的來(lái)源主要由三個(gè)方面:基因突變、基因重組和染色體變異。4.組織學(xué)生觀看關(guān)于正常紅細(xì)胞的基因突變形成鐮刀

4、型細(xì)胞貧血征的錄像。了解基因突變的概念、產(chǎn)生過(guò)程及導(dǎo)致生物變異的過(guò)程。觀看錄像的同時(shí)指導(dǎo)學(xué)生思考以下問(wèn)題:(1)正常紅細(xì)胞是什么形狀?有什么功能?(2)鐮刀型細(xì)胞貧血癥(HbS)的紅細(xì)胞呈鐮刀狀，對(duì)功能的完成有沒(méi)有影響?5.投影鐮刀型細(xì)胞貧血癥(HbS)病因的圖解，師生共同探求正常紅細(xì)胞變成鐮刀型紅細(xì)胞的原因。控制血紅蛋白質(zhì)的DNA，上一個(gè)堿基對(duì)發(fā)生改變，導(dǎo)致該基因脫氧核苷酸的排列順序發(fā)生了改變，導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)改變。因?yàn)榛蚩刂粕锏男誀?，因此基因結(jié)構(gòu)改變最終導(dǎo)致控制血紅蛋白的性狀發(fā)生改變，紅細(xì)胞也就由圓餅狀變?yōu)殓牭稜睢?.組織學(xué)生討論，引起基因結(jié)構(gòu)改變的原因除堿基對(duì)的替換外，還有哪些原因?(從

5、DNA片斷考慮)指導(dǎo)學(xué)生寫一DNA片斷,分析說(shuō)明當(dāng)DNA中堿基對(duì)增加或減少時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)的改變，進(jìn)而影響到性狀的表現(xiàn)。也就是說(shuō)，DNA堿基對(duì)的替換、增添和缺失均會(huì)引起基因結(jié)構(gòu)的改變，即基因中脫氧核苷酸順序發(fā)生了改變，因而遺傳信息也隨之改變，通過(guò)轉(zhuǎn)錄、翻譯形成的蛋白質(zhì)也就發(fā)生了改變，性狀自然會(huì)發(fā)生改變。可見(jiàn)，基因結(jié)構(gòu)的改變會(huì)使生物發(fā)生變異。也即基因突變?cè)斐缮锏淖儺悺?.教師指導(dǎo)學(xué)生總結(jié)基因突變的概念。指出基因突變是染色的某一位點(diǎn)上基因的改變。基因突變使一個(gè)基因變成它的等位基因，并且通常會(huì)引起一定的表現(xiàn)型變化。因而會(huì)產(chǎn)生一些新性狀。這些新性狀是生物從未有過(guò)的性狀，因此它是生物變異的根本來(lái)源

6、，也為生物進(jìn)化提供了最初的原材料。這就是基因突變的意義所在。8.放映“基因突變”的投影片(一):玉米高莖矮莖、普通羊短腿羊、正常人白化病、果蠅長(zhǎng)翅殘翅、家鴿羽毛白色灰紅色、正常棉花短果枝。放映“植物個(gè)體發(fā)育過(guò)程”的投影片(二)；放映“小鼠毛色變化與基因突變關(guān)系”的投影片(三)。組織學(xué)生邊看投影片邊討論總結(jié)基因突變的特點(diǎn)。投影片(一)說(shuō)明植物、動(dòng)物、人都可能發(fā)生基因突變，也即基因突變是普遍存在的。這種突變?cè)谧匀粭l件下發(fā)生的叫自然突變，在人為條件下誘發(fā)產(chǎn)生的叫誘發(fā)突變。投影片(二)說(shuō)明基因突變可以發(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。而且突變發(fā)生越早，表現(xiàn)部位越多；反之則相反。再有一條是

7、只有生殖細(xì)胞的突變才會(huì)遺傳給后代。然后教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材的內(nèi)容，得以結(jié)論:(1)基因突變率很低，且不同生物的基因突變率、同一種生物不同的基因突變率均不同。(2)基因突變絕大多數(shù)是有害的，但也有少數(shù)有利。這些涉及到生物與環(huán)境相適應(yīng)的問(wèn)題。在此給學(xué)生可留一伏筆，為生物與環(huán)境一章打基礎(chǔ)。投影片(三)說(shuō)明基因突變是不定向的，一個(gè)基因可以向不同方向發(fā)生突變，產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因。但是，每一個(gè)基因的突變都只能限定在其相對(duì)性狀的范圍內(nèi)，不會(huì)超出限制。以上內(nèi)容總結(jié)起來(lái)就是基因突變的特點(diǎn)?；卮?發(fā)生了變異回答:生物的變異有的不能遺傳，有的可以遺傳。答:圓餅狀，運(yùn)輸氧的功能。答:有。運(yùn)氧能力降低，易破裂溶血造

8、成貧血，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死亡?？偨Y(jié)基因突變的特點(diǎn)。二、基因重組生物變異不只是由基因突變引起的，基因重組也會(huì)造成生物變異?；蛑亟M造成的生物變異是在什么情況下發(fā)生的呢?又有什么特點(diǎn)呢?接下來(lái)我們就來(lái)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組合。關(guān)于基因重組我們?cè)谇懊鎸W(xué)習(xí)自由組合定律和連鎖定律時(shí)已經(jīng)接觸過(guò)這方面的知識(shí)。請(qǐng)同學(xué)們回憶一下，黃色圓粒與綠色皺粒作親本雜交，產(chǎn)生后代的過(guò)程。放映投影片:讓學(xué)生看投影并分析:F2中除黃色圓粒、綠色皺粒外，還有兩種親本所沒(méi)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?它們又是如何產(chǎn)生的呢?讓學(xué)生畫出以上過(guò)程的染色體圖，總

9、結(jié)出:基因重組可以發(fā)生在減數(shù)分裂形成配子非同源染色體上的非等位基因的自由組合。接著回憶果蠅的灰身長(zhǎng)翅和黑身殘翅雜交，其子一代雌性個(gè)體測(cè)交后代的表現(xiàn)型的遺傳過(guò)程。放映投影片:分析說(shuō)明:測(cè)交后代有兩種類型是親本所沒(méi)有的：灰身殘翅和黑身長(zhǎng)翅。這兩種變異的性狀是由于控制不同性狀的基因進(jìn)行交換、重新組合的結(jié)果。這種情況也屬于基因重組，它發(fā)生在減數(shù)分裂的四分體時(shí)期，是由于同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生了局部互換而造成控制不同性狀的基因重新組合。4.以上是基因重組的兩種類型，我們可以看到這兩種類型的基因重組都是在有性生殖過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的。在有性生殖過(guò)程中，由于父本和母本遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)不同，當(dāng)兩者雜交時(shí)，基因重

10、新組合，就使子代產(chǎn)生了變異，這就是基因重組造成的變異。5.閱讀課本P83，指導(dǎo)學(xué)生討論分析:由基因重組引起的變異有什么特點(diǎn)?為什么?課本上介紹:具有10對(duì)相對(duì)性狀的親本進(jìn)行雜交時(shí)，如只考慮自由組合引起的基因重組，F(xiàn)2就可能出現(xiàn)210=1024種表現(xiàn)型。而在生物體內(nèi)尤其是在高等動(dòng)植物體內(nèi)控制性狀的基因數(shù)目是非常巨大的，由同源染色體的非姐妹染色單體之間的局部交換引起的基因重組在自然界中也十分常見(jiàn)。如果把這些因素都考慮在內(nèi)，那么生物通過(guò)有性生殖產(chǎn)生的變異就更多了。豐富多彩的變異形成了生物多樣性的重要原因之一。因此對(duì)生物進(jìn)化具有十分重要的意義。我們學(xué)習(xí)了可遺傳變異的來(lái)源中的兩種:基因突變和基因重組。知

11、道了變異的兩種類型及其來(lái)源。請(qǐng)大家一起歸納總結(jié)一下:基因突變和基因重組引起的變異有什么區(qū)別?(1)基因突變是基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變，它能產(chǎn)生新的基因,是生物變異的根本來(lái)源。其過(guò)程發(fā)生于:DNA復(fù)制時(shí)；特點(diǎn)是:普遍性、多方向性、低頻性、有害性、可逆性 (2)基因重組是控制不同性狀的基因重新組合，不產(chǎn)生新基因，可形成新的基因型,是生物變異的主要來(lái)源。其過(guò)程發(fā)生在有性生殖過(guò)程中，特點(diǎn)是非常豐富。還應(yīng)該注意把理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中，特別要注意了解人工誘變?cè)谟N上的應(yīng)用。畫出以上過(guò)程的染色體圖，總結(jié)回答：是在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。回答：非常豐富，父本和母本遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)不同，自