【教案】基因突变和基因重组 教学设计-2022-2023学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

基因突变和基因重组教学设计设计思路1、学习内容分析本章内容既是对前四章内容合乎逻辑的连续，又是学习第六章《从杂交育种到基因工程》和第七章《现代生物进化理论》的重要基础。学好这节课有助于学生更好地理解“诱变育种”和“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”。所以在知识上它起到了承上启下的作用，这决定了本节内容的重要性。本节内容是第五章的第一节，教学中可以充分利用学生前几章的已知知识基础，并遵循学生的认知规律，通过适当的教学策略,使新知识有效的整合进原有的知识网络中，使学生知识体系得到丰富和发展。学习者分析

生物的变异现象对于学生而言并不陌生。通过前面对基因结构和功能的学习，学生已经初步认识到生物的变异与遗传物质有关，也与环境有关。基因突变和基因重组是遗传学中重要的概念，是学生学习生物遗传、变异和进化的基础，其中的基因突变是生物变异这部分教学内容中的一个重点知识。由于该部分的知识比较抽象，需要学生具备相当强的抽象、空间思维能力和丰富的想象力。虽然学生在本模块前面的教学内容中遇到类似的情况，通过学习提高了能力，但要达到从分子水平.上理解和掌握，仍需要教师通过采取适当的教学策略，引导学生在不断地探究、思考、分析和讨论的过程中实现教学目标。

教学目标知识与技能：（1）掌握基因突变的概念、原因、特点；（2）会辨别不同情况下的基因重组；（3）说出基因突变和基因重组的意义。过程与方法：（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。情感态度与价值观：（1）在基因突变的学习中懂得如何确立健康的生活方式；（2）引导学生从生物学角度对基因突变和基因重组作出科学的了解形成正确的科学价值观，激发学生的责任感。三、教学重难点教学重点：基因突变的概念、原因、类型、特点。教学难点：基因突变和基因重组的意义。四、方法和策略1、通过生活中的具体事例引导学生理解抽象的概念。2、以设问和讨论的方式引导学生一步步深入学习新知识。五、媒体使用教材、投影仪、幻灯片课件、视频、黑板 六、教学过程教学环节教师的组织与引导学生行为教学意图新课导入

播放电影《生化危机》的片段，提问学生丧尸怎么形成的，从而引出本章章题：变异，并展示变异的概念。

观看视频激发学生的学习兴趣新课讲授基因突变的实例和概念二、基因突变的原因基因突变的特点基因突变的意义 四、基因重组的概念、类型、意义生物的变异有两种类型。可遗传的变异、不可遗传的变异。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,宇宙辐射改变了它的遗传物质,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?下面的图片是关于正常红细胞基因突变形成镰刀型红细胞的内容,我们先来看一下。(学生阅读教材后讨论并回答镰刀型细胞贫血症是怎样引起的一种遗传病。)

问:从图片中我们看到正常红细胞是什么形状?有什么功能?

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?讲述:那么是什么原因使正常红细胞变成镰刀型红细胞的呢?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是怎末形成的，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组成。(学生看教材的思考与讨论,思考并回答问题。)

问:两者有什么区别?

问:氨基酸是由什么决定的?

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?问:大家来比较一下正常与异常的DNA,它们的区别在哪里?

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,那么基因是怎么来决定性状的呢?

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。基因结构的改变除了碱基对的替换,还有没有其他可能?出示基因结构变化示意图,对着图进行讲解。现在请大家自己来总结一下基因突变的概念。

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、水稻高秆→矮秆、果蝇的红眼→白眼等。基因突变是如何产生的呢?学生阅读教材,总结易诱发生物发生基因突变的因素:（1）物理因素:包括X射线、紫外线、激光等。（2）化学因素: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,那么我们应该怎样去认识由于基因突变而引起的变异呢?下面我们就来了解基因突变的特点。出示图片:棉花正常枝→短果枝;水稻高秆矮秆;果蝇长翅→残翅;鸡的直羽→卷羽;人正常色觉一色盲;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。)基因突变发生在什么时期?哪些细胞能发生基因突变?)问:如果突变发生在体细胞中,该性状会不会遗传给后代?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?请大家阅读教材。基因突变频率很低,高等生物中大约十万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频率也不一样。基因突变对生物体究竟好不好呢?大家讨论一下。教师总结:基因突变绝大多数是有害的,但也有少数是有利的,为什么呢?因为任何一种生物都是长期进化过程的产物,它们与环境已经取得了高度协调,如果发生基因突变就可能破坏这种协调关系。因此基因突变对于生物往往有害,但少数是有利的。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。

基因突变往往产生一些新性状,这对生物有什么意义呢?小组讨论并回答。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合。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。大家先回忆一下,黄色圆粒与绿色皱粒作亲本杂交产生后代的过程。P黄色圆粒×绿色皱粒F黄色圆粒↓自交F2黄色圆粒

黄色皱粒

绿色圆粒

绿色皱粒问: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呢?问:它们又是如何产生的呢?

问:基因重组发生在什么情况下?

其实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,从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。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才能实现。丰富多彩的变异是形成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。回答：圆饼形状、具有运输氧气的功能。

回答:有,运输氧气的能力降低,易破裂溶血造成贫血,严重时会导致死亡。答：正常的是谷氨酸、异常的是缬氨酸。答:由信使RNA上的密码子决定的。

答:由DNA上的碱基决定的。答:一个碱基对的改变。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。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。)答:植物、动物和人都可能发生基因突变。答: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中。答:不会,只有生殖细胞的突变才会遗传给后代。答:有的不好,如白化病、色盲;有的好,如小麦矮秆能抗倒伏,微生物抗药性突变等。答：基因突变的意义：是产生新基因的唯一途径是生物变异大的根本来源是生物进化的原材料答:是。在F1减数分裂形成配子时,控制不同性状的基因自由。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。学生举例锻炼学生的观察与思考能力，以实例创设问题情景，引导学生思考利用生活中的实例，帮助学生理解基因发生突变的原因。锻炼学生的合作交流能力通过前面的知识讲述新知识，帮助学生对新知识进行更好的理解。课堂总结这节课我们学习了可遗传变异中的基因突变和基因重组。了解了基因突变的概念、类型、特点和意义以及基因重组的概念、类型、意义。那我们一起来将基因突变和基因重组进行一下比较。学习填表、总结通过对比，给学生以系统和相对完整的知识，并学习用表格的方式进行总结。作业、迁移、评价教材后面的基础判断、选择题巩固课堂知识拓展癌细胞的特点之一是能进行无限增值，医学上通常用一定量的辐射或化学药剂对癌症病人进行放疗或化疗。请分析这种疗法的原理以及可能产生的副作用。课下同学们进行搜集资料并讨论，下节课我们一起来交流。下课搜集资料并讨论加深学生对于新知识的理解，开拓学生的思维，将课本知识与实际联系起来。板书提纲 第五章第一节基因突变和基因重组

一、变异的类型

不可遗传的变异：

表现型=基因型+环境条件

可遗传的变异的类型:

可遗传的变异有三种来源:基因突变、基因重组和染色体变异

二、基因突变

1、实例:镰刀型细胞贫血症概念图

2、基因突变的概念

3、基因突变的特点:普遍性、随机性、不定向性、低频性、少利多害性基因突变的原因

5、基因突变的意义基因重组基因重组的概念基因重组的类型：自由组合和交叉互换

3、基因重组的意义

八、教学反思《基因突变和基因重组》是高中生物教材的重点和难点，在教学过程中学生已有的认知基础较薄弱，教学时应注意由浅入深，降低学生的认知难度。本堂课整体思路明确，教学设计合理；重难点突出，时间分配合理。讲解过程中，将本节课内容以探究活动的方式分成五部分，以小组合作的形式完成，充分发挥了学生在课堂上的主体地位，同时有助于培养学生获取信息、合作探究以及表达能力的培养。

不足之处：由于本节课的课容量较大，在时间安排上稍有紧凑，尤其基因突变讲解有些快，最好之后再安排半节课对本节知识点进行补充讲解。《基因突变和