第一节生物变异的来源(第2课时基因突变)

1、生物的变异教学设计第一节 生物变异的来源（第2课时 基因突变）王 岚 20152130761、 学习任务分析本节选自浙教版普通高中课程标准实验教科书生物必修二遗传与进化的第四章生物的变异第一节的内容，主要内容包括基因突变的概念、特点、时期、原因、类型以及意义。通过前面各章的学习，学生对“基因是什么”、“基因在哪里”和“基因如何起作用”等问题已有了基本的认识。本课时内容也是在学生学习了生物的遗传规律和伴性遗传基础上，引入生物的可遗传变异内容，突出了生物变异的根本来源基因突变，既是对前面内容合乎逻辑的延续，又是学习第五章生物的进化和第六章遗传与人类健康的重要基础。本节介绍了基因突变，从实例入手，通

2、过对镰刀型细胞贫血症的分析，引入基因突变的概念，然后详细阐述基因突变的特点、时期、原因、类型以及意义，有助于学生理解基因突变在生物进化中所占有的重要地位。本节内容引导学生从分子水平上理解遗传物质如何引起基因突变的。 本节的重点是基因突变的概念、原因和特征，难点是基因突变的原因和意义。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，帮助学生理解碱基对易发生替换、增添或缺失而引起基因突变，并进一步引出基因突变所引发的氨基酸的变异，从而导致决定生物性状的蛋白质变异而造成生物生理生化的改变。针对基因突变的特点和类型，也要通过适当的实例来帮助学生理解。2、 学习者特征分析本节课的授课对象为

3、普通高中高二（X）班的学生。从现有高二学生发展上分析，在知识上，高二学生已经学习了基因、等位基因、基因重组以及减数分裂等相关概念。从起点看，处于高二阶段的学生已经具备了一定的理性分析能力，并通过之前的学习，初步学会了比较、归纳的科学思维方法。从高二（X）班的学生的个性分析上看，必修一中细胞的癌变一节，简单介绍了引起原癌基因与抑癌基因发生改变的原因，该班级学生已经对基因突变带来的危害有了一定的了解，但由于认知心理学中提到的前摄抑制的影响，还要帮助学生了解到基因突变的重要意义。此外，该班级学生生物成绩两级分化较大，成绩中等学生较多，因此在课后习题的设置上要注意根据学生的层次进行布置；此外，该班同学

4、活跃度不高，教师在教学时还应当设置适量问题保证课堂的有效互动；而且基因突变作为重要的知识点必须通过理解才能更好地掌握，因此教师在教学过程中，要做好各项引导工作，对教学内容进行细致地划分，尤其是知识点的归纳更应该做到细致，帮助学生完善知识网络，在做好概念转变工作的同时，提高学生发现问题和解决问题的能力。三、教学目标分析1、知识与技能（1）概述基因突变的概念；（2）阐述基因突变的原因； （3）举例说明基因突变的特点和类型；（4）说明基因突变的意义。 2、过程与方法（1）通过对课本中实例的分析，形成分析归纳总结的能力，进行课本知识的归纳和总结；（2）通过师生之间相互启发、相互补充、激发灵感，能够使用

5、先前所学知识对新知识进行解释。 3、情感态度与价值观（1）通过生物变异的事例，形成对生物世界探究的好奇心及保护意识；（2）通过对诱发生物变异因素的学习，学会拒绝靠近易引发基因突变的物理、化学和生物因素，形成对自身以及他人健康的保护意识；（3）养成用辩证的观点看问题的习惯，明确基因突变带来的害处和好处，并在日常生活中增强对基因突变知识的宣传。四、教学重难点1、教学重点（1）基因突变的概念和原因；（2）基因突变的特点。2、教学难点（1）基因突变的原因和意义；（2）基因突变对生物性状的影响。五、教学方法利用多媒体课件，创设形象生动的教学氛围；同时应用讲述法、讨论法等，发挥学生的主观能动性；配合知识内

6、容，用电脑演示PPT，解决知识上的难点，激发学生学习兴趣、增加课容量。六、教学过程设计过滤生活 走进生物（10 min）教师：进行多媒体课件展示1910年，一黑人青年因发烧和肌肉酸痛到医院看病，经检查发现他的红细胞为弯曲的镰刀状，（展示图片）引出镰刀形细胞贫血症，引导学生结合书本P78的图4-3来分析病因。学生：（结合书本归纳出）镰刀形贫血症是因为DNA上决定谷氨酸的碱基对A与T发生的变化。教师：那么大家思考下造成镰刀型细胞贫血症的根本原因。学生：回答问题。教师：对！正如刚才这位同学所说是因为DNA的改变，因为DNA决定了mRNA，mRNA决定了氨基酸，氨基酸又决定了蛋白质，导致最后产生的蛋白

7、质功能异常，其最根本的就是DNA的改变，那么造成镰刀型细胞贫血症的直接原因是什么？学生：蛋白质的改变。教师；对！蛋白质的改变！正因为它功能异常，才导致红细胞形状的改变，它是直接决定性状的，因此这些物质之间的关系大家一定要理顺！（展示图片）关系图教师：根据之前所学，引导大家回答基因的概念。学生：回答问题基因是一段包含完整遗传信息单位的有功能的核酸分子片段。教师：核酸包括DNA和RNA，因此这里DNA的变化也就是基因发生了变化（引出今天所学的内容基因突变）。联系知识 深化目标（25 min）教师：首先，我们先来明确基因突变的概念基因内部核酸分子上的特定核苷酸序列发生改变的现象或过程。好，有哪位同学

8、来讲一讲你觉得这个概念里的关键词是哪些？学生：发表个人意见（基因内部、特定的核苷酸序列、改变）。教师：非常好！这位同学说的关键词是（基因内部、特定的核苷酸序列、改变），我们知道了基因突变的重点是放在基因内部的核苷酸序列的改变。教师：那么核苷酸序列究竟是怎么改变的呢？对于镰刀形贫血症来说是由于DNA上T与A间的替换，我们在这里可以把它称为碱基对的替换。接下来大家看PPT，来看看这两幅DNA序列发生了什么样的变化？碱基对的缺失 碱基对的增添学生：第一幅图少了A-T碱基对，第二幅图多了G-C碱基对。教师：对，我们把第一幅图的情况称为碱基对的缺失，比如囊性纤维化病就是因为碱基的缺失而造成的疾病（囊性纤

9、维化病影响胃肠道和呼吸系统。早期可有轻度咳嗽，伴发肺炎、肺不张，之后咳嗽加剧，黏痰不易咳出，呼吸急促）。把第二幅图的情况称为碱基对的增添，比如豌豆的圆粒和皱粒。因此我们还要对这个基因突变的概念进行扩充“核苷酸序列”究竟是怎么改变？是由于碱基对的增添、缺失和替换。大家在这里思考一个问题：DNA上任何位置发生碱基对的缺失、替换和增添都会造成基因突变吗？学生：思考并回答问题。教师：（重复学生的回答）大家要再次明确基因的定义，它只是DNA链上上的一段核酸分子序列，因此DNA上任何位置发生碱基对的缺失、替换和增添并不一定会造成基因突变。教师：（多媒体展示棉花的短果枝、水稻的矮杆、牛犊的白色皮毛、果蝇的白

10、眼、鸡的卷翅等异常的表现型）结合书本，大家觉得这些丰富的性状说明了基因突变有什么特点？学生：基因突变具有普遍性。教师：对，从低等生物到高等生物包括人类在内的所有生物，当然也包括病毒了，而且是发育的不同阶段，不同个体的任何细胞，比如有角家畜中出现无角品种，这个就和我们上节课学习的基因重组不同了，基因重组只会发生在具有染色体的真核生物中。放映“小鼠毛色变化与基因突变关系”的投影片一。仅仅对于小鼠毛色来说，基因突变就能产生这么多种毛色，说明了基因突变什么特点？学生：多方向性。教师：对于一个A来说，肯会有a1、a2、a3等等位基因，因此等位基因的产生就是由于基因突变，因此基因重组发生的前提就是必须存在

11、基因突变；同时大家看这句话“高等动、植物的突变率为10-5-10-8”，这句话意思就是“105-108个基因中有一个基因会发生突变”，此外大肠杆菌的突变率才10-9，那么这说明了什么？学生：基因突变具有稀有性。教师：此外，基因突变还具有可逆性，显性基因和隐形基因可以互相变化，以下这幅图除了说明了基因突变的可逆性，还说明了什么？学生：多方向性。教师：基因突变还具有有害性，比如血友病基因的出现就是基因突变的结果。但是注意捕捉重点，是“大多数基因突变”，虽然基因突变会带来很多的危害，但是也是会给我们带来好处的，比如新出现的等位基因将会带来优质性状。（要求学生课后写一个小归纳哪些生物学现象是属于基因突

12、变的，比如玉米的黄粒变白等）教师：接下来我再来分析导致基因突变的因素，包括物理、化学和生物因素，（对三个因素进行解释）大家还要适当关注下各个因素后面多对应的例子，那么除了书本上的例子，大家还能举出更多生活中关于导致基因突变的例子吗？学生：进行讨论并回答问题。教师：因此生活中的危机我们要学会避免，那些泡菜、腌制品类就少吃，野外注意防晒，避免被紫外线照射太多等。此外，我们还将自然状态发生的基因突变成为自发突变，将在人工条件下诱发的基因突变称为诱发突变，诱发突变也就是应用在育种里，这个育种方式后面的课会仔细说明，在这里先不多说了。教师：在这里我们再补充一个概念，也就是基因突变发生的时期。我们要知道，

13、在DNA在双链打开时是极不稳定的，因此此时最容易发生碱基对的增添、缺失和替换了，双链打开也就是解螺旋，那么根据我们之前所学，哪个阶段会发生DNA的解螺旋？学生：DNA的复制和DNA的表达。教师：对！但是在DNA表达的时候，以镰刀形贫血症为例，原本的DNA碱基对是不是已经出现了变换，然后才转录形成了mRNA，因此这里的阶段还是指DNA复制。那么DNA复制会发生在什么时期？学生：有丝分裂和减数分裂间期。（教师引导学生回答全问题）教师：因此基因突变一般发生在细胞分裂的间期。大家注意我这里用了“一般”，一些物理、化学和生物因素也容易导致基因突变，这个突变是发生在任何时期的。而且刚才提到的基因突变的普遍

14、性指出原核生物和病毒也存在基因突变，但是它们没有染色体也不具有分裂间期。因此总的来说基因突变可以发生于生物生长发育的任何时期，通常发生于分裂间期。大家一定要注意科学的严谨性。教师：我们再来讲突变的类型，其包括（1）形态突变，主要影响生物的形态结构，可以从表现形的明显差异来识别，比如.；（2）生化突变，影响生物的代谢过程，导致某个特定生化功能的改变或丧失，（引导学生捕捉文字重点）因此这种突变是针对代谢的；（3）致死突变，导致个体活力下降，甚至死亡（镰刀性贫血中红细胞的破裂容易发生在运动或缺氧的时候）。接下来大家看几分钟关于基因突变的类型的影片，注意辨别哪些是属于形态突变，哪些是属于生态突变，哪些

15、是属于生化突变。放映“基因突变”的投影片二。学生：回答问题。教师：（进行总结）看了这段视频，大家都应该知道基因突变和我们是密不可分的。万事有利有弊，基因突变既然存在在生物界，那么肯定有它的意义，大家看书本P77第一段最后一句话基因突变是生物变异的根本来源，对生物进化和选育新品种具有非常重要的意义。这句话该怎么理解呢？（留给学生思考的时间）刚刚提到的等位基因的出现是由于基因突变，才有了基因重组，因此基因突变是生物变异的根本来源。交流讨论 拓展新知（5 min）教师：经过以上的学习，大家要注意对基因突变的概念、发生的时期、特点、因素、类型和意义的了解。同时现在给大家5分钟的时期，4个人一小组讨论一

16、下一个问题基因突变一定会导致性状的改变吗？然后再请几个小组的成员代表来回答问题。学生：讨论问题并举手回答。（教师也可以点名）教师：好！以上几组同学都进行了很好的归纳，那我们来梳理一下，首先因为碱基对的变化是直接影响氨基酸的序列的变化的，那么又因为一个氨基酸有多个密码子，所以即使氨基酸序列的改变也不会影响氨基酸种类的改变，因此也不会对生成的蛋白质造成影响；第二，如果是纯合子的AA变成了Aa，那么也不会影响性状的改变；第三，我们知道蛋白质是直接影响性状的，那么要是改变的基因不会表达，那是不是也不会影响性状，比如成熟的红细胞就不会再合成蛋白质，也就不会发生性状的改变，以上三种同学们都归纳出来了。那么老师再补充一种，就是氨基酸的变化未影响蛋白质的功能，也就说这种氨基酸的变化是无足轻重的。教师：那么根据以上讨论，我们就知道了基因突变一定产生新基因，但是不一定产生性状。注：该环节若时期不够可以作为课后作业留到下一堂课讲解。总结归纳 巩固新知（3 min）教师：经过本堂课的学习，我们已经对基因突变的概念、特点基因突变的概念、特点、时期、原因等内容已经有了详细的