人教版生物基因突变和基因重组教学设计.doc

“基因突变和基因重组”的教学案例 萍乡市芦溪中学 熊志兰一、教学目标 知识目标：1、举例说明基因突变的特点和原因2、举例说出基因重组。3 、说出基因突变和基因重组的意义。 能力目标：1、学会用图示形式表示发生基因重组的原因，结合减数分裂过程，培养学生的作图和识图能力2、借助示意图的观察和对问题的思考，提高学生判断、推理等能力。 情感目标：1、通过基因突变的原因培养学生正确的生活态度，爱护生命2、通过基因重组了解亲代和子代之间以及子代与子代之间的差异性，珍惜爱护生命。二、教学重点和难点教学重点： （1）基因突变的概念及特点。（2）基因突变的原因。教学难点： 基因突变及基因重组的意义。三、教学策略1、从科学发现的过程切入，设置问题情境，引导学生探究，使学生更好地理解基因突变的概念和基因重组的概念。2、用类比推理的方法引导学生理解基因突变的类型及特点。3、通过生活中的具体事例引导学生理解抽象的概念。4、以设问和讨论的形式引导学生思考基因突变和基因重组的意义。5、最后以填表的形式引导学生思考基因突变和基因重组区别，让学生进行对比和总结。四、教学手段： 问题探讨式教学五、教具使用 多媒体、挂图等六、教学课时安排：1课时七、教学过程。（一）复习旧知识，引入新课题复习:表现型与基因型的关系 表现型 = 基因型 + 环境条件（改变） （改变） （改变） 引入:生物体遗传性状的改变就是生物的变异提问：判断下面变异是否是可遗传变异？（多媒体展示图片）贫瘠土壤中的普通小麦和肥沃土壤中的同种普通小麦、人类多指 、玉米白化苗 、不同体色的猫（小结）生物变异的类型包换不遗传的变异和可遗传的变异，两者的本质区别是遗传物质是否改变。可遗传的变异包换基因突变、基因重组和染色体变异。（二）创设情景，导入新课1910年，一位美国黑人青年由于发烧和肌肉疼痛到医院看病，医生检查发现，他患的是当时人们尚未认识的一种特殊的贫血病镰刀型细胞贫血症。（展示正常红细胞和异常红细胞的图片）我们知道，正常人的红细胞是圆饼状的，而镰刀型细胞贫血症患者的红细胞却是弯曲镰刀状的。这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。这种病是怎样形成的呢？我们一起来探究。基因突变1、基因突变实例提出学习任务一：找出镰刀型细胞贫血症患者血红蛋白分子异常的真正原因。（1）以下是血红蛋白分子的部分氨基酸顺序，请找出发生了变化的氨基酸：正常缬氨酸组氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸赖氨酸异常缬氨酸组氨酸亮氨酸苏氨酸脯氨酸缬氨酸谷氨酸赖氨酸（2）氨基酸是由DNA分子决定的，由此可推测相应的DNA分子的碱基片段发生了什么变化？完成下面镰刀型细胞贫血症病因的图解。蛋白质 正常 异常氨基酸 谷氨酸 缬氨酸 mRNA G A G A C T T C T DNA G A A G A （3）从分子水平上讨论和说明镰刀型细胞贫血症的真正病因直接原因：氨基酸被替换根本原因：碱基对替换（4）设置问题情景：一个碱基对的变化就可导致生物性状变化吗？（教师引导学生回顾密码子的兼并性的现象，培养发散思维，并结合练习巩固）结合镰刀型细胞贫血症的实例，尝试总结基因突变的概念。2、基因突变的概念（1）概念：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。（2）方式：碱基对的替换、增添和缺失。（3）实质：基因结构的改变（4）发生时期：细胞分裂间期（有丝分裂、减数第一次分裂前的间期）（5）对后代影响：基因突变若发生在配子中，将会遗传给后代，发生在体细胞中的基因突变，一般是不能够遗传的。（但发生在植物体细胞中的基因突变，如何能够遗传？-无性繁殖、营养繁殖）比如皮肤癌、肺癌、肝癌不遗传。设置情景，癌细胞是体细胞发生基因突变的结果，在生活中有什么因素容易引发癌症，从而发生基因突变呢？3、基因突变的原因和特点学生思考、讨论、举例说明：(物理因素：在强日光照射下容易得皮肤癌；在医院放射室工作的医生容易得癌症等。化学因素：咸菜等腌制食品必须检测亚硝酸盐的含量，亚硝酸盐含量过多可能会致癌等)（教师总结诱发基因突变的因素）：（1）基因突变的原因外因：物理因素：紫外线、X射线、激光等 化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物等 生物因素：某些病毒、细菌的代谢产物等内因：DNA中的碱基发生变化。教师分析：在前面的学习中，我们知道了相对性状是由等位基因控制，而等位基因的产生与基因突变密切相关，下面我们以一些生物的相对性状为例，学习基因突变的特征。（2）基因突变的特点（提出学习任务二：学生阅读材料P82，总结归纳基因突变的特点）资料1：（用幻灯片展示各种生物相对性状的图片） 自然界中，流感病毒可分为甲、乙、丙三型；肺炎双球菌的种类有有荚膜和无荚膜类型；豌豆种子的圆滑和皱缩；番茄的红果和黄果；小麦的高杆和矮杆；果蝇的白眼和红眼；鸡的玫瑰冠和单冠；兔的白毛和黑毛；正常绵羊和短腿安康羊；正常人和白化病病人等。教师提示：注意观察以上展示的相对性状发生在什么生物上？例子中列举了病毒、细菌、动植物和人的一些相对性状，说明以上的生物体都有可能发生基因突变，基因突变在生物界中是广泛存在的。（师生共同总结并板书基因突变的第一个特点） 普遍性资料2：（用幻灯片展示几种生物不同基因的自然突变率及小鼠体色的不同变异） （学生分析、讨论，教师总结并板书） 随机性 低频性 不定向性 多害少利性设置问题情景，引导学生思考、分析：生物发生的基因突变一般是利少害多，这是绝对的吗？学生拓展思维训练，阅读资料，分析问题：（提供材料）非洲是疟疾猖獗的地区。疟疾是一种经按蚊传播而引起的寄生虫病，恶性疟疾发病常侵犯内脏，严重者或医治不及时会引起病人的死亡。镰刀型贫血症是一种溶血性贫血症，严重时会导致死亡，在非洲黑人中发病率最高，是一种在20世纪才被人们发现的常染色体隐性遗传病。在非洲具有镰刀型细胞贫血症突变基因的个体（即杂合体）不表现镰刀型贫血症的症状，因为该个体能同时合成正常和异常的血红蛋白，但却对疟疾具有较强的抵抗力。（师生共同总结归纳）基因突变而产生的性状对生物生存的有害或有利是相对而言的，应视环境条件而定。（提出思考题）既然突变一般利少害多，自然条件下基因突变的频率很低，基因突变能否成为生物的进化提供原材料呢？（提供资料）在适宜的条件下，生长12天的大肠杆菌培养物的浓度约为每毫升10 9个细胞，DNA复制的错误率约为10 9，也就是每连接10 9 个核苷酸才可能发生一个错误。在含有10 9 个细胞的培养物中，由于DNA的差错就可能发生几百万个突变，可能包含大肠杆菌基因的上千种变异形式。（学生分析）基因突变频率低是针对个体水平而言，但在进化时，并不是考虑生物个体。（教师总结）一个物种在漫长的进化历程中，由许多个体构成物种，在物种这个水平上，生物发生的基因突变是不少的，其中也有不少的有利变异，这对于生物的进化是很有意义的。4、基因突变的意义（提出思考题，引导学生思考、分析）（1）基因突变能产生新基因吗?（2）新基因的产生对生物生存有意义吗？（3）自然环境会选择哪个个体留存下来？（4）基因突变对生物进化有何意义？（学生思考回答）基因突变的意义：基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。展示狗由于基因重组而产生的毛色变异的图片，导入下一个学习内容：基因重组。基因重组（学生分析图片资料，师生共同归纳基因重组的概）1、概念：在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合重温基因的自由组合定律（提出学习任务）重温基因自由组合定律，理解基因重组的本质。（多媒体展示某雄性动物正在进行减数第一次分裂前期和后期的细胞图，引导学生在解决基因重组产生原因的问题时，实现减数分裂过程中染色体和基因之间关系的知识迁移）。（师生共同归纳）2、产生基因重组原因：（1）减数第一次分裂时非同源染色体上的非等位基因的自由组合（2）减数第一次分裂时非姐妹染色单体上等位基因的交叉互换（设置问题情景）如何理解人群中个体性状是多种多样的？（提出学习任务）通过计算，理解基因重组对子代多样性产生的意义 人的体细胞中有23对染色体，请你根据自由组合定律计算，一位父亲可能产生多少种染色体组成不同的精子，一位母亲可能产生多少子种染色体组成不同的卵细胞？教师、学生计算分析：都是2 23 钟。（指导学生通过计算总结）基因重组可以产生多种多样的基因组合的子代，其中有一些子代有含有适应某种环境变化的基因组合。因此，基因重组是形成生物多样性的来源之一。3、基因重组的意义设置问题情景：（1）基因重组能产生新基因吗?（2）新基因型的产生对生物生存有意义吗？（3）自然环境会选择哪个个体留存下来？（4）基因重组对生物进化有何意义？（师生共同总结）基因重组是生物变异的来源之一，对生物的进化具有重要的意义。（提出学习任务）基因突变和基因重组的比较基因突变和基因重组的比较比较项目基因突变基因重组本质发生时期发生原因意义八、板书设计基因突变和基因重组一、基因突变（一）基因突变的实例（二）基因突变的概念DNA分子中发生碱基对的替换、增添、缺失，而引起的基因结构的改变，叫做基因突变（三）基因突变的原因外因：物理因素：紫外线、X射线、激光等 化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物等 生物因素：某些病毒、细菌的代谢产物等内因：DNA中的碱基发生变化。（四）基因突变的特点1、普遍性2、随机性3、低频性4、不定向性 5、多害少利性（五）基因突变的意义基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。二、基因重组（一）概念：在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合（二）产生的原因（1）减数第一次分裂时非同源染色体上的非等位基因的自由组合（2）减数第一次分裂时非姐妹染色单体上等位基因的交叉互换（三）基因重组的意义基因重组是生物变异的来源之一，对生物的进化具有重要的意义。九、课堂练习及布置课后作业十、教学反思本节知识非常抽象，在学习时一定注意从现象开始，追根溯源，联系所学过的有关知识去理解基因突变和基因重组两个概念。（1）在学习基因突变的本质时，要联系DNA复制和基因表达的有关知识。在DNA复制过程中，DNA分子的解旋使碱基对暴露，因而使碱基对易发生替换、增添或缺失引起基因突变。突变后的基因成为一个新的基因，即原基因的等位基因。该基因在表达时，由于引起mRNA上密码子的改变使组成蛋白质的氨基酸种类和数目都可能