生物教案：第五章第節(jié)基因突變和基因重組

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第5章基因突變及其他變異第1節(jié)基因突變和基因重組作者：黃新，江蘇省通州市石港中學(xué)教師，中學(xué)生物高級教師，本文獲江蘇省南通市教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計大賽一等獎。課標(biāo)要求通過減數(shù)分裂和受精作用、DNA分子結(jié)構(gòu)及其遺傳基本功能、遺傳和變異的基本原理及應(yīng)用等知識的研究。從細(xì)胞水平和分子水平闡述生命的延續(xù)性，幫助學(xué)生理解生命的延續(xù)和發(fā)展,認(rèn)識生物多樣性，形成生物進(jìn)化的觀點，樹立正確的自然觀，養(yǎng)成健康的生活方式.教師要善于引導(dǎo)學(xué)生從生活經(jīng)驗中發(fā)現(xiàn)和提出問題，創(chuàng)造條件讓學(xué)生參與活動.學(xué)習(xí)有關(guān)概念、原理、規(guī)律和模型，應(yīng)用有關(guān)知識分析和解決實踐中的問題。具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)：舉例說明基因突變的特征和原因.舉例說出基因重組的概念及其意義。教學(xué)目標(biāo)1．舉例說明基因突變的特點和原因。2．舉例說出基因重組的概念.3．說出基因突變和基因重組的意義。教學(xué)重點和難點教學(xué)重點（1）基因突變的概念及特點。(2)基因突變的原因.教學(xué)難點基因突變和基因重組的意義。設(shè)計思路1．從鐮刀型細(xì)胞貧血癥的科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程切入，創(chuàng)設(shè)問題情境，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的梯度和廣度將教學(xué)內(nèi)容細(xì)化、具體化，并以編制成系列問題的形式,誘發(fā)學(xué)生思維，引導(dǎo)學(xué)生步步深入分析,探尋得出結(jié)論，突出體現(xiàn)了新課程倡導(dǎo)的問題式教學(xué)的理念。2．通過分析基因分子結(jié)構(gòu)的改變,導(dǎo)致功能改變的內(nèi)在關(guān)系，使學(xué)生形成和認(rèn)同結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一，物質(zhì)和信息變化相統(tǒng)一的觀點，幫助學(xué)生逐步形成辯證唯物主義自然觀和科學(xué)的世界觀。3．充分利用學(xué)生已有的生活經(jīng)驗來組織教學(xué)，鼓勵學(xué)生搜集基因突變實例及其對生物性狀影響的信息，并進(jìn)行交流，既豐富充實了學(xué)生有關(guān)基因突變的知識，也加深了學(xué)生對STS思想的認(rèn)識。4．教學(xué)設(shè)計中，充分利用本節(jié)教材中內(nèi)容難度不大的特點（基因突變的原因和特點)，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，充分體現(xiàn)了新課標(biāo)所倡導(dǎo)的學(xué)生自主式學(xué)習(xí)的理念.5．在基因突變的機(jī)理及基因突變和基因重組的意義教學(xué)設(shè)計中,充分運用類比、對比思維方式組織教學(xué)，有效的訓(xùn)練了學(xué)生的思維.活動設(shè)計教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動活動目標(biāo)及說明知識回顧復(fù)習(xí)基因的概念及組成單位。為什么DNA在復(fù)制過程中特定的脫氧核苷酸排列順序一般會保持不變？在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上要特別強(qiáng)調(diào)基因有特定的脫氧核苷酸排列順序。學(xué)生回答：基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，其基本組成單位是脫氧核苷酸,它的兩條鏈為復(fù)制提供精確的模板，堿基互補(bǔ)配對原則確保復(fù)制準(zhǔn)確無誤地進(jìn)行。回顧基因的概念、基本組成單位及DNA精確復(fù)制的兩點要素,為學(xué)習(xí)基因突變創(chuàng)造條件。創(chuàng)設(shè)情境,引入課題引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“問題探討”，然后學(xué)生分小組討論:1.三名同學(xué)抄寫英語短句發(fā)生了差錯，錯在何處.2。這些錯誤可能導(dǎo)致句子的意思發(fā)生怎樣的變化，請嘗試翻譯.3.如果DNA分子復(fù)制時，發(fā)生了類似的錯誤,DNA攜帶的遺傳信息將會發(fā)生怎樣的改變，可能會對生物體產(chǎn)生怎樣的影響。各小組將正確句式與錯誤句式對照，發(fā)現(xiàn)錯誤類型為一個字母種類的改變和一個單詞丟失，經(jīng)翻譯可能導(dǎo)致句子的意思不變、變化不大和完全改變?nèi)N情況。如果DNA分子復(fù)制時發(fā)生類似錯誤勢必會導(dǎo)致DNA的脫氧核苷酸排列順序發(fā)生改變，將改變DNA遺傳信息，對生物性狀可能會有有害影響或影響不大。目的是為了從情境入手，采用類比思維的方法，將學(xué)生思維導(dǎo)向DNA的脫氧核苷酸排列順序發(fā)生改變的問題上。介紹基因突變實例，師生互動分析基因突變的機(jī)理介紹基因突變的實例——鐮刀型細(xì)胞貧血癥,提出問題：①鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者有什么癥狀？②這類患者的血紅蛋白有怎樣的異常？③比較指導(dǎo)正常血紅蛋白與異常血紅蛋白合成的信使RNA差異；④比較指導(dǎo)上述信使RNA合成的DNA的差異;⑤以上區(qū)別根本原因是什么?⑥要求學(xué)生自己寫一段DNA堿基序列，猜想DNA的脫氧核苷酸序列還會不會有其他變化可能，這些變化會不會影響蛋白質(zhì)的合成和性狀表現(xiàn)。把這種影響用流程圖形式表示出來.要求學(xué)生嘗試歸納基因突變的概念。學(xué)生分組討論，根據(jù)轉(zhuǎn)錄和翻譯理論歸納鐮刀型細(xì)胞貧血癥的發(fā)病機(jī)理:DNA堿基序列改變引起性狀改變流程圖：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→相應(yīng)氨基酸改變→相應(yīng)蛋白質(zhì)改變→相應(yīng)性狀改變.學(xué)生形成學(xué)習(xí)小組，思考交流各自的觀點，通過發(fā)散思維推導(dǎo)出DNA的脫氧核苷酸序列除了堿基對替換外,還有堿基對增添、缺失變化。并且根據(jù)轉(zhuǎn)錄和翻譯理論寫出對性狀改變的流程圖。歸納出基因突變是指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。通過設(shè)計問題串的形式，讓學(xué)生從實例中親身體驗到基因突變是由于堿基對的替換，增添和缺失引起的,并形成基因突變的定義.體現(xiàn)了分析實例→歸納推理→總結(jié)概念的思路。體現(xiàn)了從現(xiàn)象到本質(zhì)，從宏觀到微觀的認(rèn)知規(guī)律.教師精講基因突變的本質(zhì)是基因內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，指組成基因的脫氧核苷酸的種類、數(shù)量和排列順序發(fā)生了改變.提問：學(xué)生分析得出結(jié)論：1.A和a基因不同，兩者本質(zhì)差異是什么?2.兩者堿基排列順序有多大差異?3.分析基因突變發(fā)生在什么時期？4。什么樣的生物能發(fā)生基因突變？5.真核生物的基因突變發(fā)生在什么細(xì)胞分裂中容易遺傳給后代？1.A和a基因本質(zhì)差異是堿基排列順序不同。2。通過推理比較得出：兩者差異很小，這是個別堿基對的差異。3.發(fā)生在有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂間期.4。所有的生物都能發(fā)生基因突變。5。這種變化若發(fā)生在配子形成的減數(shù)分裂過程中，遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代，有可能影響后代的性狀.在師生討論推導(dǎo)出基因突變的機(jī)理、基因突變的概念基礎(chǔ)上，研究等位基因形成的原因,以及本質(zhì)的差異,深化了對基因突變機(jī)理的認(rèn)識。并強(qiáng)調(diào)基因突變發(fā)生在生殖細(xì)胞形成過程中對生物性狀的影響，為研究基因突變的意義作鋪墊。問題過渡，研究基因突變產(chǎn)生的原因教師可先引導(dǎo)學(xué)生回憶必修1教材“細(xì)胞的癌變"的內(nèi)容中導(dǎo)致正常細(xì)胞原癌基因、抑癌基因發(fā)生突變的致癌因子有哪些；再閱讀教材中基因突變的原因.討論:日常生活中哪些因素可能會引起基因突變。學(xué)生分組討論，回憶致癌因子有三類：物理致癌因子、化學(xué)致癌因子、生物致癌因子.聯(lián)系日常生活中的致癌、致基因突變的因素有：物理因素有紫外線、X射線等；化學(xué)因素有HNO2、堿基類似物等;生物因素有某些病毒，并歸納出基因突變分誘發(fā)基因突變和自發(fā)基因突變。①讓學(xué)生掌握引起基因突變?nèi)齻€因素。②知道基因突變是由于DNA復(fù)制時發(fā)生了差錯。自主學(xué)習(xí)基因突變的特點的知識播放基因突變實例圖片，圖片涉及低等生物、高等動植物、人體。引導(dǎo)學(xué)生說出我們常見的基因突變現(xiàn)象.引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材基因突變特點，和學(xué)生一起分析基因突變的特點。學(xué)生看書,自己歸納基因突變的特點，而后小組相互交流形成比較全面的有關(guān)基因突變特點的知識。學(xué)生歸納出基因突變的特點：普遍性、隨機(jī)性、不定向性、低頻性?；蛲蛔兲攸c內(nèi)容不是太難的，學(xué)生在觀看了一定量的基因突變圖片后，已初步形成基因突變是普遍存在的概念，再通過閱讀教材和相互討論便可以歸納出基因突變的其他特征.提供資料，引導(dǎo)探究基因突變對生物性狀的影響教師提供兩則基因突變導(dǎo)致脫氧核苷酸序列變化實例,要求學(xué)生推導(dǎo)出兩種基因突變引起的信使RNA變化及指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)的氨基酸變化，并推測對生物性狀產(chǎn)生的影響。DNA（基因）堿基序列：CGATCATACGATCCGTCG發(fā)生基因突變后的DNA堿基序列：第一種變化為：CGATCATACGAACCGTCG第二種變化為：CGATCATACCATCCGTCG學(xué)生根據(jù)基因控制蛋白質(zhì)的合成理論及基因?qū)π誀羁刂评碚撘来瓮茖?dǎo)出信使RNA變化、蛋白質(zhì)中氨基酸變化。發(fā)生第一種突變后，轉(zhuǎn)錄出的信使RNA為：GCUAGUAUGCUUGGCAGC該信使RNA指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序沒有發(fā)生變化。發(fā)生第二種突變后轉(zhuǎn)錄出的信使RNA為:GCUAGUAUGGUAGGCAGC該信使RNA指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序發(fā)生了變化:第四號位氨基酸由亮氨酸變?yōu)槔i氨酸。培養(yǎng)發(fā)散思維為學(xué)習(xí)基因突變的意義作準(zhǔn)備。問題引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)提問：這兩種基因突變會對生物的性狀產(chǎn)生怎樣的影響？設(shè)計問題引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中基因突變的意義.學(xué)生回答：有的基因突變沒有改變生物性狀，有的基因突變改變了生物的性狀。以問題的形式誘思導(dǎo)學(xué)，有助于避免學(xué)生死記硬背，加深對知識的理解.教師精問精講，共同探究基因突變的意義1.基因突變會產(chǎn)生新的基因嗎？2.新基因若產(chǎn)生新的性狀對生物生存有什么影響?3.自然環(huán)境會選擇哪些個體生存下來?4?；蛲蛔儗ι镞M(jìn)化有何意義？學(xué)生回答:1.基因突變會產(chǎn)生新的基因。2.對生物而言，若基因突變改變了生物性狀，可能破壞生物體與現(xiàn)有環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系,因而對生物是有害的，但也有些基因突變使生物產(chǎn)生的新性狀適應(yīng)改變的環(huán)境，獲得新的生存機(jī)會。也可能有些基因突變對生物生存無害也無益.3。自然環(huán)境會選擇保留帶有利變異性狀的個體。4.基因突變會產(chǎn)生新的基因，是生物變異的根本來源，是生物進(jìn)化的原始材料。以問題回顧形式，導(dǎo)入基因重組的學(xué)習(xí)學(xué)生自學(xué)探究基因重組的意義編制問題,引導(dǎo)學(xué)生回顧孟德爾自由組合定律，推導(dǎo)基因重組定義。1。基因重組是指基因的重新組合，哪些基因可以重新組合？學(xué)生答:非等位基因可以重新組合.圍繞基因重組理論,設(shè)計出有梯度的問題串，層層引導(dǎo)，讓學(xué)生的思維步步深入，培養(yǎng)了學(xué)生邏輯推理能力,培養(yǎng)了學(xué)生歸納總結(jié)的學(xué)習(xí)能力。讓學(xué)生理解后代發(fā)生了變異的原因在于基因重組，并簡要說明連鎖互換也可發(fā)生基因重組。2.以孟德爾自由組合為例，非等位基因為什么會重新組合？學(xué)生答：因為非等位基因位于非同源染色體上，非同源染色體要重新組合，必然導(dǎo)致非等位基因重新組合.3。非同源染色體在什么時期重新組合？學(xué)生答：非同源染色體的重新組合發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期.4.減數(shù)第一次分裂后期，同源染色體和等位基因是怎樣變化的？學(xué)生答：相互分離。5.基因重組除了通過非同源染色體重新組合形成外，還有什么形式？學(xué)生答：還有同源染色體的非姐妹染色單體對應(yīng)片段的互換。6。歸納基因重組的定義.師生共同歸納：基因重組是指生物體在進(jìn)行有性生殖的減數(shù)分裂過程中，控制不同性狀的非等位基因重新組合,可以通過同源染色體分離,位于非同源染色體上的非等位基因進(jìn)行重組；也可以通過四分體時期,配對聯(lián)會的一對同源染色體上的非姐妹染色單體對應(yīng)片段交換實現(xiàn)。舉例說出人或動物、植物的基因突變并在教師引導(dǎo)下分析這些基因突變的特點。7?；蛑亟M產(chǎn)生新的基因嗎？學(xué)生答:不會產(chǎn)生新基因,只會產(chǎn)生新的基因組合,即新的基因型。8?；蛑亟M產(chǎn)生新的基因型，若新基因型導(dǎo)致生物產(chǎn)生新的性狀，則對生物生存有什么影響?學(xué)生答：對生物而言,若基因重組改變了生物性狀，可能破壞生物體與現(xiàn)有環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系，因而對生物是有害的，但也有些基因重組使生物產(chǎn)生的新性狀適應(yīng)改變的環(huán)境，獲得新的生存機(jī)會。也可能有些基因重組對生物生存無害也無益。訓(xùn)練檢測9。自然環(huán)境會選擇哪些個體生存下來？自然環(huán)境會選擇保留帶有利變異性狀的個體。利用生活中的實例，以想象和類比的形式引導(dǎo)學(xué)生理解基因重組導(dǎo)致變異的多樣性原理。10。請閱讀教材思考與討論欄，并思考基因重組對生物進(jìn)化有何意義？學(xué)生通過思考和討論得出思考與討論欄中三個問題的答案：1.父親可產(chǎn)生223種精子，母親可產(chǎn)生223種卵細(xì)胞。2。需要有(246＋1）個個體，才會有兩個所有基因完全相同的個體。3。由于人的染色體上約有3萬多個基因,減數(shù)分裂形成生殖細(xì)胞的過程中，非等位基因進(jìn)行重組，因此，形成的生殖細(xì)胞的類型也非常多，由生殖細(xì)胞經(jīng)受精作用形成的受精卵的類型也就非常多,所以人群中個體性狀是多種多樣的。由此推導(dǎo)，基因能重組產(chǎn)生多樣化的基因組合的子代，其中可能有些子代會含有適應(yīng)某種變化的、生存所必需的基因組合,因此基因重組也是生物變異的來源之一，對生物進(jìn)化有重要意義?？偨Y(jié)歸納教師列表總結(jié)基因突變和基因重組的本質(zhì)，發(fā)生時間及原因、條件和意義等.學(xué)生填表、總結(jié)。學(xué)習(xí)用表格的形式進(jìn)行總結(jié),并通過對比，讓學(xué)生形成系統(tǒng)和相對完整的知識。同行點評教學(xué)設(shè)計與案例《基因突變和基因重組》能以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為核心，面向全體學(xué)生，著眼于學(xué)生的終身發(fā)展，以三個維度的目標(biāo)落實為目標(biāo)，充分整合課程資源,凸顯新課程新理念，為新課程要求策略與方式的優(yōu)化提供了一種范式。首先注意將《標(biāo)準(zhǔn)》中的教學(xué)內(nèi)容細(xì)化、具體，從深廣度提出三維教學(xué)要求，準(zhǔn)確分析教學(xué)