教案基因突變和基因重組

第5章基因突變及其它變●章節(jié)規(guī)劃本章涉及三節(jié)：第1節(jié)《基因突變和基因重組》，第2節(jié)《染色體變異》，第3節(jié)《人類遺傳病》。重要解決下列問題：基因在代代相傳的過程中，會不會發(fā)生變化？為什么會發(fā)生變化？如何變化？發(fā)生的變化對生物會產生什么影響？除基因突變外，尚有哪些變異？本章在第3章、第4章敘述基因的本質及基因是如何起作用的基礎上，從遺傳物質發(fā)生變化的角度出發(fā)，分析了基因突變及其它變異對生物體的影響，以及在生物進化過程中所含有的重要意義。本章也是學習第6章《從雜交育種到基因工程》和第7章《當代生物進化理論》的重要基礎。第1節(jié)《基因突變和基因重組》從實例入手，通過對鐮刀型細胞貧血癥的分析，引入基因突變的概念，然后具體敘述基因突變的因素和特點。在講述基因突變的因素和特點時，先大致歸納了引發(fā)基因突變的三類因素，然后緊緊圍繞因素分析特點。在敘述自然狀態(tài)下基因突變的頻率很低時，教材用實例闡明在一種足夠大的群體中，即使基因突變頻率很低，突變個體仍然會占有一定的數量。這個實例體現了生物在進化過程中“變”與“不變”的平衡，有助于學生理解基因突變在生物進化中所占有的重要地位。在基因重組部分，教材設立了“思考與討論”的欄目，旨在讓學生運用數學辦法，通過計算，體會基因重組機制提供的極其多樣的基因組合方式。第2節(jié)《染色體變異》涉及“染色體構造的變異”和“染色體數目的變異”以及實驗“低溫誘導植物染色體數目的變化”?！叭旧w構造的變異”部分重要采用了圖文結合的呈現方式。插圖不僅直觀地體現了染色體構造變異的具體情形，并且還增設了對應的實例，以增進學生的感性認識。本節(jié)中的實驗是課程原則中“活動建議”部分所列入的活動，旨在鍛煉學生的動手能力。通過這個實驗，學生能夠用顯微鏡觀察到細胞中染色體數目的增加，但增加確實切數目難以擬定。第3節(jié)《人類遺傳病》涉及“人類常見遺傳病的類型”“遺傳病的監(jiān)測和防止”和“人類基因組計劃及其影響”。由于課程原則對人類遺傳病的規(guī)定只是理解水平，因此教材輔以實例，簡要介紹了單基因遺傳病、多基因遺傳病和染色體異常遺傳病。在這部分，教材還根據課程原則的活動建議，安排了“調查人群中的遺傳病”，旨在培養(yǎng)學生接觸社會、從社會中直接獲取資料和數據的能力?！斑z傳病的監(jiān)測和防止”以圖文結合的方式簡要呈現了遺傳咨詢的內容和環(huán)節(jié)以及產前診療、基因診療等防止辦法。課程原則對這部分內容的情感態(tài)度、價值觀的規(guī)定是探討人類遺傳病的監(jiān)測和防止，為經歷（感受）水平，因此教材提出了基因診療可能帶來的社會問題，并安排了“資料收集和分析”，讓學生圍繞有關問題展開討論。“人類基因組計劃及其影響”簡要介紹了人類基因組計劃及其意義，將重點放在了學生對人類基因組計劃及其影響的理解與討論上。在“資料收集和分析”欄目，教材將此計劃的某些正面和負面的效應分左右兩欄列舉，形成了鮮明對比，并為學生的討論設立了起始情境。教材提供的資料能夠啟發(fā)學生去收集更多資料，針對多個可能影響展開討論。這種呈現方式既為學生活動提供了某些素材，又為學生自主收集資料留有一定空間，以體現課程原則的規(guī)定。知識網絡：通過本章的教學，使學生理解基因突變的特性和因素；能舉例說出基因重組及其意義；能簡述染色體構造變異和數目變異；并能列出人類遺傳病的類型（涉及單基因病、多基因病和染色體病）。引發(fā)學生探討人類遺傳病的監(jiān)測和防止，關注人類基因組計劃及其意義。通過進行低溫誘導染色體數目變化的實驗，觀察染色體數目的變化，進行人群中遺傳病的調查，進行資料的收集和分析，理解基因診療在遺傳病監(jiān)測中的應用，以及人類基因組計劃對科學發(fā)展、人類健康、社會倫理等方面的影響，培養(yǎng)學生收集信息的能力。教學安排：本章教學可用5學時，第1節(jié)可用1學時，其它各節(jié)可各用2學時。生物的變異現象對于學生而言并不陌生。通過初中生物課的學習，學生已經初步認識到生物的變異首先與遺傳物質有關，另首先與環(huán)境有關。本章第1節(jié)在此基礎上，進一步引導學生學習遺傳物質終究是如何引發(fā)生物的變異的。對于染色體數目的變異的知識，學生可能不太理解，但是，無子西瓜、多倍體草莓等，對于學生來說并不陌生。教師能夠從學生熟悉的事物入手，引導學生進入有關概念的學習。人類常見遺傳病、人類基因組計劃的有關知識，學生可能已經通過報紙雜志、廣播電視等傳輸媒體有所理解。教師的任務是要結合學生已有的認識，讓學生從生物學角度作科學的理解，同時要注意引導學生形成對的的科學價值觀，激發(fā)學生的責任感。第1節(jié)基因突變和基因重組●從容說課本節(jié)教學可用1學時，教學重點是基因突變?；蛑亟M的實質，即基因的自由組合定律，已經在孟德爾的豌豆雜交實驗中作過具體的介紹，因此在本節(jié)教學中不再列為重點內容。為了讓學生更加好地理解基因突變的概念，教材不是從概念到概念，而是從實例分析入手，再歸納、總結概念。在教學過程中，教師也應遵照這種符合學生認知規(guī)律的呈現方式，從現象到概念，從宏觀到微觀來開展教學活動。理解DNA分子堿基對的變化可能造成的成果，是不是DNA分子的堿基對發(fā)生變化就一定會造成生物性狀的變化?為了闡明這個問題，教師能夠先引導學生閱讀“問題探討”，討論英語句子中個別字母發(fā)生變化后，對于全句所體現的意思的影響狀況。通過分析能夠看出，在學習基因突變的因素時，教師能夠通過先介紹癌癥的形成是體細胞發(fā)生基因突變的成果，然后讓學生列舉生活中的事例，歸納哪些因素會造成基因突變。例如，射線（X射線、紫外線、γ射線等）容易引發(fā)癌癥，在強烈的日光下暴曬，容易造成皮膚癌；據報道，在醫(yī)院放射室工作的醫(yī)生容易患癌癥；前蘇聯的切爾諾貝利核電站發(fā)生核泄漏時，核電站周邊的居民得癌癥的幾率大大增加。變質花生中的黃曲霉素可致癌（化學因素）等。為了理解基因突變是生物變異的根原來源，是生物進化的原始材料，教師能夠引導學生思考下列問題：基因突變能產生新的基因嗎?這些新的基因產生的新性狀對生物的生存有什么意義（有利還是有害）?自然環(huán)境會選擇哪些個體生存下來?通過這些設問，使學生理解基因突變最重要的特點是產生了新的基因，原來的基因和新的基因所體現的性狀為自然環(huán)境提供了選擇的材料?；蛑亟M盡管不能產生新的基因，但能夠產生不同的生物性狀組合，產生新的基因型。因此說，基因重組為生物的進化提供了可供選擇的材料。最后以填表的形式引導學生將基因突變和基因重組進行對比和總結?！袢S目的1.知識與技能（1）舉例闡明基因突變的特點和因素。（2）舉例說出基因重組。（3）說出基因突變和基因重組的意義。2.過程與辦法（1）采用鐮刀型細胞貧血癥的實例，從現象開始，追根溯源，讓學生理解基因突變的根本因素是DNA分子的堿基對發(fā)生了變化。（2）用類比推理的辦法引導學生理解基因突變的類型。（3）通過生活中的具體事例引導學生理解抽象的概念，歸納哪些因素會造成基因突變。（4）以設問和討論的形式引導學生思考基因突變和基因重組的意義。3.情感態(tài)度與價值觀引導學生從生物學角度對基因突變和基因重組作科學的理解，形成對的的科學價值觀，激發(fā)學生的責任感。●教學重點1.基因突變的概念及特點。2.基因突變的因素?！窠虒W難點基因突變和基因重組的意義?！窠叹邷蕚?.基因突變實例圖片。2.基因突變引發(fā)性狀變化流程圖（即課本P81完整圖）?！駥W時安排1學時●教學過程［課前準備］1.制作教具。2.學生根據課本P80“本節(jié)聚焦”預習課文，思考對應問題。［情境創(chuàng)設］學生：閱讀課本P80“問題探討”，然后分學習小組討論：（1）英語句子中一種字母的變化，可能造成句子的意思發(fā)生如何的變化？（可能造成句子的意思不變、變化不大和完全變化這三種狀況）（2）如果DNA分子復制時發(fā)生了類似的錯誤，DNA分子攜帶的遺傳信息將會發(fā)生如何的變化？可能對生物體產生什么影響？（這種變化對于生物體來說，有的有害，有的有利，有的既無害也無利）［師生互動］教師：我們懂得，基因是有遺傳效應的DNA片段，如果DNA分子中的堿基對發(fā)生變化意味著什么？學生：意味著基因發(fā)生了變化。教師：對，我們稱這種變化叫基因突變。學生：閱讀課本P80“基因突變的實例”，回答鐮刀型細胞貧血癥的發(fā)病機理。（DNA分子中的堿基對發(fā)生變化mRNA分子中的堿基對發(fā)生變化對應氨基酸變化對應蛋白質變化對應性狀變化）教師：這種變化與否遺傳？如何遺傳？學生：能夠遺傳。突變后的DNA分子復制，通過減數分裂形成帶有突變基因的生殖細胞，并將突變基因傳遞給下一代。教師：播放1.基因突變實例圖片。2.基因突變引發(fā)性狀變化流程圖（即P81完整圖）。請同窗們總結一下基因突變的概念。學生：DNA分子中發(fā)生堿基對的替代、增添和缺失，而引發(fā)的基因構造的變化，叫做基因突變。學生：閱讀課本P81～P82“基因突變的因素和特點”，回答：引發(fā)基因突變的因素有哪些？基因突變有哪些特點？教師：請同窗回答以上兩個問題，不完整的請其它同窗補充。教師：通過前面的學習我們已經懂得，基因突變有它的特點，請同窗們討論：基因突變產生新的基因嗎?這些新的基因產生的新性狀對生物的生存有什么意義（有利還是有害）?自然環(huán)境會選擇哪些個體生存下來?（基因突變能產生新的基因，這些新的基因產生的新性狀對生物的生存可能有利也可能有害，自然環(huán)境會選擇那些適應環(huán)境的個體生存下來）學生：閱讀課本P83“基因重組”內容，思考：基因重組產生了新的基因嗎？它的變異性狀來源于什么？有何意義？（基因重組產生了新的基因嗎，它的變異性狀來源于基因重組產生的新的基因型，是生物變異的來源之一，它為生物進化提供了可供選擇的材料）［教師精講］（一）基因突變1.基因突變的概念和本質（1）概念：DNA分子中發(fā)生堿基對的替代、增添和缺失，而引發(fā)的基因構造的變化，叫做基因突變。（2）本質：是基因內部發(fā)生了變化，指構成基因的脫氧核苷酸的種類、數量、排列次序發(fā)生了變化。由于基因發(fā)生了變化，性狀也發(fā)生了變化。2.基因突變的因素和特點（1）因素：物理因素、化學因素、生物因素。（2）特點：①普遍性：全部生物都可能發(fā)生基因突變。②隨機性：能夠發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期。③低頻性：對于一種生物來說，基因突變的頻率是很低的。④有害性：基因突變多數是有害的，極少數是有利的。⑤不定向性：一種基因能夠朝著不同的方向發(fā)生突變。3.基因突變的意義基因突變是新基因產生的途徑，是生物變異的根原來源，是生物進化的原始材料。4.鐮刀型細胞貧血癥（二）基因重組1.概念：是指在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因重新組合，產生新的基因型的過程。2.類型（1）（2）位于同源染色體上的等位基因隨著非姐妹染色單體的交換而發(fā)生交換，造成染色單體上的基因重新組合。3.意義通過有性生殖的過程實現基因重組，使子代產生變異的來源非常豐富，是形成生物多樣性的重要因素，對于生物進化含有十分重要的意義。［評價反饋］1.規(guī)定學生課堂上完畢下表：（基因突變和基因重組的區(qū)別）基因突變基因重組本質發(fā)生時間及因素條件意義發(fā)生可能2.學生做課本P84練習題，教師檢查評講。［課堂小結］ ［課后拓展］1.當牛精原細胞進行DNA復制時，細胞不可能發(fā)生A.基因重組 B.DNA解旋 C.蛋白質合成 D.基因突變解析：基因重組普通發(fā)生在減數第一次分裂過程中。答案：A2.果蠅約有104對基因，假定每個基因的突變率都是10－5，一種大概有109個果蠅群，每一代出現的基因突變數是A.2×109 B.2×108 C.2×107 D.108解析：自然界中生物的自發(fā)突變率很低，這是對于單個基因而言，但種群是由許多個體所構成，每個個體的每個細胞中都含有成千上萬個基因，根據題干所列出的數值，這個果蠅種群每一代出現的基因突變數目為2×104×10－5×109=2×108。答案：B3.袁隆平哺育的雜交水稻聞名世界，從遺傳角度看，和普通水稻相比，雜交水稻增產的因素是A.基因重組 B.染色體構造變化 C.基因突變 D.人工誘變解析：雜交水稻是通過把含有不同優(yōu)良性狀的水稻雜交，通過基因重組，形成新的基因型，出現新的性狀組合，從中選出所需的優(yōu)良品種。答案：A4.將重組DNA導入細菌生產激素或蛋白質的過程普通稱為A.基因工程 B.細胞工程 C.酶工程 D.微生物工程解析：將目的基因插入對應的DNA中，再把重組DNA導入細菌生產激素或蛋白質的過程普通稱為基因重組。答案：A5.下列哪個是誘變因素A.γ射線 B.紫外線 C.乙酸 D.亞硝酸解析：γ射線和紫外線是物理致癌因素，亞硝酸是化學致癌因素。答案：ABD●板書設計第5章基因突變及其它變異第1節(jié)基因突變和基因重組一、基因突變1.鐮刀型細胞貧血癥DNA的堿基對發(fā)生變化mRNA分子中的堿基對發(fā)生變化氨基酸變化蛋白質變化性狀變化。2.基因突變的概念和本質3.基因突變的因素和特點（1）因素：物理因素、化學因素、生物因素。（2）特點：①普遍性②隨機性③低頻性④有害性⑤不定向性4.基因突變的意義二、基因重組1.概念2.類型3.意義●習題詳解一、練習（課本P84）（一）基礎題1.（1）解析：全部生物都可能發(fā)生基因突變，因而基因突變是廣泛存在的，但是基因突變多數是有害的，極少數是有利的。答案：√（2）解析：基因突變就是DNA分子攜帶的遺傳信息發(fā)生了變化，將會引發(fā)信使RNA的變化，但由于信使RNA的密碼子有重碼，也可能不會引發(fā)氨基酸的變化，不會變化生物體性狀的體現型。答案：×（3）解析：基因重組并沒有產生新的基因，因此也不會產生新的性狀，基因重組只是造成了基因的重新組合，從而造成性狀的重新組合。答案：×2.解析：可遺傳的變異是由于遺傳物質的變化造成的，A、D都沒有造成遺傳物質的變化，B即使造成遺傳物質的變化，但它變化的是體細胞，不會遺傳給后裔。答案：C3.解析：有性生殖由于精卵結合，使父母雙方的遺傳物質重新組合，產生了許多新的基因型，造成了更大的變異性。答案：B4.解析：生物變異的根原來源是基因突變。答案：A（二）拓展題1.放療或化療的作用是通過一定量的輻射或化學藥劑干擾腫瘤細胞和癌細胞進行DNA分子的復制，使其產生基因突變，從而克制其分裂的能力，或者殺死癌細胞。放療的射線或化療的藥劑，既對癌細胞有作用，也對正常的體細胞有作用，因此，放療或化療后病人的身體是非常虛弱的。2.鐮刀型細胞貧血癥患者對瘧疾含有較強的抵抗力，這闡明，在易患瘧疾的地區(qū)，鐮刀型細胞的突變含有有助于本地人生存的首先。即使這個突變體的純合子對生存不利，但其雜合子卻有助于本地人的生存。二、問題探討（課本P80）提示：DNA分子攜帶的遺傳信息發(fā)生了變化。但由于密碼的簡并性，DNA編碼的氨基酸不一定變化。如果氨基酸發(fā)生了變化，生物體的性狀可能發(fā)生變化。變化的性狀對生物體的生存可能有害，可能有利，也有可能既無害也無利。三、本節(jié)聚焦（課本P80）1.鐮刀型細胞貧血癥形成的因素是血紅蛋白的構造發(fā)生變化，而引發(fā)紅細胞形態(tài)的變化，直接影響到它的功效而造成貧血。根本因素是由于DNA分子復制時，控制血紅蛋白合成的DNA堿基序列由CTT變成了CAT，在轉錄形成信使RNA時，遺傳密碼由GAA變成了GUA，成果使相對應的血紅蛋白中的一種谷氨酸被纈氨酸替代，正常人的血紅蛋白是由兩條α鏈和兩條β鏈構成的四聚體。α鏈由141個氨基酸構成，β鏈由146個氨基酸構成。患者一條β鏈中第6位的氨基酸是由谷氨酸變成了纈氨酸，從而造成性狀變化，正常的紅細胞變成了鐮刀狀紅細胞。2.細胞分裂間期DNA分子復制時，由于外界理化因素或本身生理因素引發(fā)的堿基對的替代、增添或缺失，而引發(fā)的基因構造的變化。這類因素可分為：物理因素、化學因素、生物因素。3.基因突變的特點以下：①普遍性：全部生物都可能發(fā)生基因突變。②隨機性：能夠發(fā)生