第五章第1节基因突变和基因重组

　　一、教材分析《基因突变和基因重组》是人教版高中生物必修二《遗传与进化》第5章第1节的教学内容，主要学习基因突变的概念、特点和原因，基因突变和基因重组的意义。二、教学目标（一）知识方面1.举例说明基因突变的概念、原因、特点；2.举例说出基因重组；3.说出基因突变和基因重组的意义。（二）能力方面1.学会数据处理，类比推理等科学方法；2.培养学生自学能力，发散思维及综合能力。（三）情感态度价值方面1.在基因突变的学习中懂得生物界在丰富多彩的本质，从而进行辩证唯物主义的思想教育；2.在基因突变的学习中懂得如何确立健康的生活方式。3．引导学生从生物学角度对基因突变和基因重组作科学的了解，形成正确的科学价值观，激发学生的责任感。三、教学重点难点重点：1．基因突变的概念及特点。2．基因突变的原因。难点： 基因突变和基因重组的意义。四、学情分析 生物的变异现象对于学生而言并不陌生，通过初中生物课的学习学生已经初步认识到生物的变异首先与遗传物质有关，其次与环境有关本节在此基础上进一步引导学生学习遗传物质究竟是如何引起生物的变异的。五、教学方法1．学案导学：见后面的学案。2．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑 情境导入、展示目标 合作探究、精讲点拨 反思总结、当堂检测 发导学案、布置预习六、课前准备1．学生的学习准备：预习本节问题探讨及基因突变的实例。2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。七、课时安排：1课时八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。（二）情景导入、展示目标。引言：前面我们对遗传问题进行了学习,知道了主要的遗传物质是dna，控制生物性状遗传的遗传物质的结构和功能的基本单位是基因，以及遗传的二个基本定律和伴性遗传。生物性状是由什么决定的呢？（答：由遗传物质决定的。）性状表现除与遗传物质有关外，还与什么有关？（答：与外界条件有关）性状由亲代传递到子代时，会不会一成不变呢？当然不会，或多或少都会存在差异，这又为什么呢？（答：这是因为生物体不仅具有遗传还具有变异。）在丰富多彩的生物界中，蕴含着形形色色的变异现象。那么生物的变异又是如何产生的呢？又有什么特点呢？今天，我们就来学习这方面的知识。检查学生预习情况并让学生把预习过程中的疑惑说出来。设计意图：步步导入，吸引学生的注意力，明确学习目标。（三）合作探究、精讲点拨。探究1.基因突变的实例讲述：生物的变异有两种类型。那什么情况下的变异不遗传，什么情况下的变异可遗传？我们知道生物的表现型与基因型和外界环境条件有关。像玉米这样，子粒饱满是由于水、肥和光充足引起，也就是外界环境条件引起的，这种变异是不遗传的。而太空椒邀游过太空，宇宙辐射改变了遗传物质，因此这个变异性状就是可遗传的。可遗传的变异是生物变异的主要类型。它的来源主要有三方面：基因突变、基因重组和染色体变异。那么，什么是基因突变？基因突变是怎么产生的？又怎么导致生物变异呢？下面一些图片是关于正常的红细胞基因突变形成镰刀型细胞贫血症的内容，我们先来看一下（学生阅书第80—81页后回答镰刀型细胞贫血症是怎样引起的一种遗传病？讨论并回答问题）。问：从片子中我们看到正常红细胞是什么形状？有什么功能？（答：圆饼形状，运输氧气功能。）问：镰刀型细胞贫血症的红细胞呈镰刀状，对功能的完成有没有影响？（答：有，运氧气能力降低，易破裂溶血造成贫血，严重时会导致死亡。）讲述：那么又是什么原因使正常红细胞变成镰刀型红细胞？分子生物学研究表明是基因突变的结果。让我们来看镰刀型细胞贫血症病因的图解。大家知道，性状是由蛋白质来体现的，我们先来看正常血红蛋白与镰刀型血红蛋白的氨基酸的组成（学生看课文81页讨论并回答问题）。问：两者有什么区别？（答：正常的是谷氨酸，异常的是缬氨酸）问：氨基酸是由什么决定的？（答：由信使rna上的密码子决定的。）问：构成信使rna上的密码子的那些碱基又是由什么决定的呢？（答：由dna上的碱基决定的。）问：大家来比较一下正常与异常的dna，它们的区别在哪里？（答：一个碱基对的改变。）问：dna上一个碱基对发生了改变，最终导致了镰刀型细胞贫血症。我们知道性状是由基因控制的，基因是怎么来决定性状的？（答：基因是由脱氧核苷酸组成的，脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息，基因控制生物性状就是要把特定的遗传信息通过转录和翻译反映到具体的蛋白质结构上。）讲述：我们看控制血红蛋白的dna上一个碱基对改变，使得该基因脱氧核苷酸的排列顺序发生了改变（教师引导学生回答），也就是基因结构改变了，最终控制血红蛋白的性状也会发生改变，所以红细胞就由圆饼状变为镰刀状了。基因结构改变除了碱基对的替换，还会不会有其它可能？
　　大家回顾一下，什么叫基因？基因的分子结构如何？出示基因结构变化示意图，对图讲解。现在请大家自己来总结出基因突变的概念。（答：dna分子中发生碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变叫基因突变。）讲述：基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变，基因突变使一个基因变成它的等位基因，并且通常会引起一定的表现型变化。如棉花正常枝 短果枝、普通羊 短腿羊、正常人 白化病、水稻高杆 矮杆、果蝇的红眼 白眼等。那么基因突变是如何产生的呢？探究2.基因突变的原因学生阅读书本81页自己总结易诱发生物发生基因突变并提高基因突变频率的因素有三类：（1）物理因素：包括x射线、紫外线、激光等；（2）化学因素：有亚硝酸、碱基类似物等。（3）生物因素：如病毒和某些细菌等生物的变异不只是由基因突变引起的，我们怎样去认识由于基因突变而引起的变异？下面我们就来了解基因突变的特点。探究3.基因突变的特点出示图片：棉花正常枝 短果枝；水稻高杆 矮杆；果蝇长翅 残翅；鸡的直羽 卷羽；人正常色觉 色盲；正常人 白化病。这些图片，有植物，动物，还有人的例子，你们认为突变有什么特点？（可让学生进行讨论，用具体实例来说出各特点。）（答：植物、动物和人都可能发生基因突变。）基因突变是发生在什么时期？哪些细胞能发生基因突变？（答：其实基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期和生物体的任何细胞。）问：如果突变发生在体细胞，该性状会不会遗传给后代？（答：不会，只有生殖细胞的突变才会遗传给后代）既然任何生物发育的任何时期任何细胞都可能发生突变，那是不是突变很容易发生呢？请大家阅读书本第82页第4段的内容。（通过一问一答的形式明确）基因突变率很低，高等生物中大约有十万个到一亿个生殖细胞中才会有一个生殖细胞发生基因突变，低等生物，细菌、噬菌体突变频率更低，同一种生物不同的基因突变率也不一样。基因突变对生物体究竟好不好呢？大家讨论一下。我们能不能只让它进行有利的突变呢？这不行。因为基因突变是不定向的。一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。基因突变的特点有：①普遍性、②随机性、③低频性（突变率低）、④多数有害性、⑤不定向性。（在进行讨论时，教师要适时根据具体情况引导，正确了解基因突变的特点，就能正确地认识基因突变引起的变异）基因突变往往产生了一些新性状，这对生物有什么意义？探究4．基因突变的意义学生阅读书本82页第5段思考讨论基因突变的意义。 探究5.基因重组其实生物变异不只是由基因突变引起的，基因重组也会造成生物变异。那么基因重组造成的生物变异又是在什么情况下发生的呢？又有什么特点呢？接下来我们就来学习基因重组。什么是基因重组呢？基因重组是控制不同性状的基因重新组合。关于基因重组我们在前面学习自由组合定律时已经接触过这方面的知识。大家先回顾一下，黄色圆粒与绿色皱粒作亲本杂交，产生后代的过程。问：f２除了黄色圆粒、绿色皱粒以外还有两种亲本所没有的新性状：黄色皱粒、绿色圆粒，这两种性状与亲本相比是不是变异性状？（答：是。）问：它们又是如何产生的呢？（答：在f１减数分裂形成配子时，控制不同性状的基因自由组合形成的。）问：基因重组可以发生在什么情况下？（答：减数分裂形成配子时非同源染色体上的非等位基因自由组合）基因重组还可以发生在减数分裂四分体时期，由于同源染色体的非姐妹染色单体之间常常发生局部互换，而造成控制不同性状的基因重新组合（教师引导回答。）请大家举出基因重组的例子。（回答：略）大家举出的例子有好多，要强调的是这些基因重组的变异必须通过有性生殖过程实现。丰富多彩的变异形成了生物多样性的重要原因之一。因此对生物进化具有十分重要的意义。（四）反思总结，当堂检测。教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。教师列表总结基因突变和基因重组的本质、发生时间及原因、条件和意义等。
　　基因突变
　　基因重组
　　本质基因的分子结构发生改变，产生了新基因，出现了新的性状。不同基因的重新组合，不产生新基因，而是产生新的基因型，使不同性状重新组合。
　　发生时间及原因细胞分裂间期dna分子复制时，由于外界理化因素引起的碱基对的替换、增添或缺失。减数第一次分裂后期中，随着同源染色体的分开，位于非同源染色体上的非等位基因进行了自由组合。
　　条件外界环境条件的变化和内部因素的相互作用。有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞。
　　意义生物变异的根本来源，是生物进化的原材料。生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因。
　　发生可能突变频率低，但普遍存在。有性生殖中非常普遍。设计意图：引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正。（课堂实录）（五）发导学案、布置预习。我们已经学习了基因突变和基因重组，那么，可遗传的变异还有染色体变异，在下一节课我们一起来学习染色体变异。这节课后大家可以先预习这一部分，着重分析染色体变异的类型。并完成本节的课后练习及课后延伸拓展作业。设计意图：布置下节课的预习作业，并对本节课巩固提高。教师课后及时批阅本节的延伸拓展训练。九、板书设计第五章　基因突变和其他变异 第一节　基因突变和基因重组一．基因突变：1．基因突变的实例： 2．基因突变的概念：3．基因突变的原因：4．基因突变的特点：5．基因突变的意义：二.基因重组：1．概念： 2．类型： 3．意义： 三.基因突变与基因重组的区别十、教学反思1．本节根据具体的事例和学生已掌握的知识来设置问题，符合学生特点，调动了学生思维的积极性，在寻求问题答案的同时，既获得了知识，又提高了能力；2.把重点难点突破分解成一个个较小的问题，深入浅出，事半功倍，较好地完成了本节的教学任务。3．基因突变的时间分配比基因重组的时间需要的多些 在后面的教学过程中会继续研究本节课，争取设计的更科学，更有利于学生的学习，也希望大家提出宝贵意见，共同完善，共同进步!