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)計設(shè)計思路學(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分子的堿基對發(fā)生了變化。這種變化可能會導(dǎo)致生物體的性狀發(fā)生改變。又從多個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以及意義。關(guān)于基因重組，教材簡單的解釋了兩種類型，這與減數(shù)分裂有一定聯(lián)系，較為簡單。對于基因重組的意義，可以通過舉例子讓學(xué)生體會并掌握。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，學(xué)生們對于基因重組已經(jīng)有了一定的了解，這個知識點處理上可以通過展示基因重組兩種類型讓學(xué)生們體會到基因重組的過程。這節(jié)課的重點和難點集中于基因突變，要通過多種途徑來加深對基因突變的理解。教學(xué)目標(biāo)1、生命觀念：通過學(xué)習(xí)基因突變和重組及探究過程,有助于學(xué)生形成相應(yīng)的生命信息觀、結(jié)構(gòu)功能觀和對立統(tǒng)一觀。2、科學(xué)思維：通過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)需要擯棄簡單機械的線性決定論的思維模式，嘗試對復(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“思考討論”教學(xué)，學(xué)生在科學(xué)探究的過程和方法方面會獲得豐富的啟示，還會在科學(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)，增強為人類的發(fā)展作貢獻(xiàn)的社會責(zé)任感。教學(xué)重難點1、重點（1）基因突變發(fā)生的概念原因及特點。

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

2、難點：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，會不會遺傳給后代呢?教師點撥總結(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)課我們一起來探討基因突變和基因重組這兩種變異。學(xué)生觀察分析，說出環(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)入新課知識點1、基因突變游戲?qū)牖蛲蛔儗W(xué)習(xí):教師帶領(lǐng)學(xué)生做了一個游戲，把學(xué)生分成5排，給每排第一個學(xué)生發(fā)一個紙條，上面都寫了一句英文句子THE

CAT

SAT

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THE

MAT。由每排第-個同學(xué)看完句子記住后口頭往后傳，每次只說一遍，每排最后一個同學(xué)回報結(jié)果，出來的結(jié)果千奇百怪，有的同學(xué)丟了一個單詞或一個字母，有的增添了字母，之后又讓學(xué)生來當(dāng)評委給這幾個句子找毛病，學(xué)生們利用了英語上學(xué)的知識找出了錯誤。之后教師導(dǎo)出:字母好比是堿基對，句子好比是DNA片段，那么堿基對的增添缺少或替換會不會影響句子本來的意思呀?教師又問:那么剛才我們傳遞句子的過程是指什么過程呀?師又問:那么堿基對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)時人們尚未認(rèn)識的一種.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)重時會導(dǎo)致死亡。這種病是怎樣形成的呢?我們一起來探究。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)生堿基對的替換增添和缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。

2.實質(zhì):基因結(jié)構(gòu)的改變

3.發(fā)生時期: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)問過渡: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?突變后一定會引起生物性狀的改變么?教師設(shè)計模型，利用磁條構(gòu)建的脫氧核苷酸在磁性黑板上排成一個含有8個堿基對的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越多對性狀影響越大呢?思考:基因突變一定可以遺傳給后代么?教師補充:發(fā)生在植物體細(xì)胞中的基因突變，如何能夠遺傳?—無性繁殖、營養(yǎng)繁殖教師引出:突變后一定會引起生物性狀的改變么?教師點撥:由于一種氨基酸可能有幾種密碼子，這一現(xiàn)象稱做密碼子簡并，以致DNA分子堿基對的替換不一定會導(dǎo)致生物性狀的變化。引入下一知識內(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)制過程中出錯。教師提問:基因突變的特點有哪些?材料1、用幻燈片展示10幅各種生物相對性狀的圖片教師提示:注意觀察以上展示的相對性狀發(fā)生在什么生物上?例子中列舉了病毒、細(xì)菌、動植物和人的一些相對性狀，說明以上的生物體都有可能發(fā)生基因突變，基因突變在生物界中是廣泛存在的。

師生共同總結(jié):基因突變的第一個特征:普遍性材料2、基因突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期;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)基因突變的第三個特點: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)量級在什么范圍?師生共同歸納:基因突變的第三個特征:低頻性

設(shè)置問題情景，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生物的生存有何影響?

展示4個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期進(jìn)化過程的產(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)治不及時會引起病人的死亡。鐮刀型貧血癥是一種溶血性貧血癥，嚴(yán)重時會導(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體(即雜合體)不表現(xiàn)鐮刀型貧血癥的癥狀，因為該個體能同時合成正常和異常的血紅蛋白，但卻對瘧疾具有較強的抵抗力。師生共同總結(jié)歸納:基因突變而產(chǎn)生的性狀對生物生存的有害或有利是相對而言的，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1-2天的大腸桿菌培養(yǎng)物的濃度約為每毫升109個細(xì)胞，DNA復(fù)制的錯誤率約為10-9，也就是每連接109個核苷酸才可能發(fā)生一個錯誤。在含有109個細(xì)胞的培養(yǎng)物中，由于DNA的差錯就可能發(fā)生幾百萬個突變，可能包含大腸桿菌基因的上千種變異形式。教師總結(jié):一個物種在漫長的進(jìn)化歷程中，由許多個體構(gòu)成物種，在物種這個水平上，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，這對于生物的進(jìn)化是很有意義的。

教師提問: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)生對生物生存有意義嗎?③自然環(huán)境會選擇哪個個體留存下來？④基因突變對生物進(jìn)化有何意義?教師點撥:基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑這個意義。學(xué)生回答：會學(xué)生思考回答:

DNA復(fù)制過程。學(xué)生思考回答:基因的堿基對排列順序。(教師點撥: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:以小組為單位展開活動，隨機在這個基因片段中增添、缺失或替換一個堿基對，并分別記錄下轉(zhuǎn)錄后的mRNA,推

測出這三種情況下對性狀的影響情況并對

比影響程度的大小得出:一般情況下，增添或缺失一個堿基對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)合有性生殖知識總結(jié)出:基因突變?nèi)舭l(fā)生在配子中，將會遺傳給后代，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，不會引起性狀改變。學(xué)生思考.討論舉例說明:

物理因素:在強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亞硝酸鹽的含量，亞硝酸鹽含量過多可能會致癌等學(xué)生總結(jié)出基因突變的第二個特征:隨機性學(xué)生討論分析學(xué)生分析:各種生物的突變頻率的數(shù)量級別在10-5到10-6，說明頻率極低。學(xué)生拓展思維訓(xùn)練，閱讀資料，分析問題學(xué)生分析:基因突變頻率低是針對個體水平而言，但在進(jìn)化時，并不是考慮生物個體。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源，是生物進(jìn)化的原始材料。通過游戲來導(dǎo)入，充分發(fā)揮了直觀教學(xué)的作用，學(xué)生們在親身實踐中發(fā)現(xiàn)了基因突變這個抽象的概念就類似英語學(xué)習(xí)中句子中單詞的拼寫出了問題,并能發(fā)現(xiàn)基因突變發(fā)生的時期是DNA復(fù)制過程，也就是分裂間期。通過模型的構(gòu)建過程，充分發(fā)揮了直觀教學(xué)的作用，學(xué)生們在親身實踐中發(fā)現(xiàn)了基因突變發(fā)生的幾種情況，突破了這個抽象的概念，并利用了前面轉(zhuǎn)錄和翻譯的知識來解決分析了基因突變的幾種情況對性狀的影響。通過小組討論和分析，讓學(xué)生們發(fā)現(xiàn)問題并結(jié)合以前的知識來解決現(xiàn)在的問題，提高了學(xué)生分析解決問題的能力和自我獲取知識的能力。通過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。通過閱讀資料獲取有用的信息，創(chuàng)設(shè)問題情境引導(dǎo)學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)和小組合作來總結(jié)歸納出基因突變的特點和意義知識點2：基因重組教師活動:多媒體呈現(xiàn)多幅圖片

圖片1:“一母生九子，連母十個樣”

圖片2:美國一對夫婦和6個孩子的照片

圖片3:我們一家三口(丈夫、兒子和我)的照片教師問:生物子代與親代之間，子代與子代之間的個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)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。

圖片4:兩個雙胞胎的照片

學(xué)生們很感興趣，教師順勢指出同卵雙胞胎性狀非常相似，基本相同。

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

(2)減數(shù)第一次分裂時非姐妹染色單體上等位基因的交叉互換

設(shè)置問題情景:如何理解人群中個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對染色體，請你根據(jù)自由組合定律計算，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)生通過計算總結(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源之一,對生物進(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，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):計算分析。通過生動的圖片和真實照片來導(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)分裂的熟悉的知識入手，可以迅速地理解掌握基因重組這個知識?？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）實質(zhì):基因結(jié)構(gòu)的改變（3）發(fā)生時期: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：普遍性、隨機性、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源之一，對生物的進(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)的過程中，獲得知識的多少取決于學(xué)習(xí)者根據(jù)經(jīng)驗去建構(gòu)有關(guān)知識的能力，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。對知識的真正理解只能是學(xué)習(xí)者自身基于自身的經(jīng)驗背景建構(gòu)起來的。要想讓學(xué)生獲得更多.更牢固的知識，必須