高中生物基因突变与基因重组课教案教学设计

《5.1基因突变与基因重组》教学设计(一)情境导入,引出标题播放电影《蜘蛛侠》的片段，吸引学生学习生物的爱好，提问学生影片男主角为什么会变成一种蜘蛛侠，从而引出本章章题：变异，并展示变异的概念。(二)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。那什么状况下的变异不遗传,什么状况下的变异可遗传?我们懂得生物的体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、肥和光充足引发,也就是外界环境条件引发的,这种变异是不遗传的。而太空椒邀游过太空,宇宙辐射变化了它的遗传物质,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重要类型。它的来源重要有三方面: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?又怎么造成生物变异呢?下面的图片是有关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。(学生阅读教材第80~81页后讨论并回答镰刀型细胞贫血症是如何引发的一种遗传病。)问:从图片中我们看到正常红细胞是什么形状?有什么功效?(答:圆饼形状,含有运输氧气的功效。)问:镰刀型细胞贫血症的红细胞呈镰刀状,对功效的完毕有无影响?(答:有,运输氧气的能力减少,易破裂溶血造成贫血,严重时会造成死亡。)讲述:那么是什么因素使正常红细胞变成镰刀型红细胞的化呢?分子生物学研究表明是基因突变的成果。让我们来看镰刀型细胞贫血症病因的图解，大家懂得,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构成。(学生看教材第81页的思考与讨论,思考并回答下列问题。)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:一种碱基对的变化。)问:DNA上一种碱基对发生了变化,最后造成了镰刀型细胞贫血症。我们懂得性状是由基因控制的,那么基因是怎么来决定性状的呢?(答:基因是由脱氧核苷酸构成的,脱氧核苷酸的排列次序代表了遗传信息,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构造上）。讲述:我们看控制血红蛋白的DNA上一种碱基对变化,使得该基因脱氧核苷酸的排列次序发生了变化(教师引导学生回答),也就是基因构造变化了,最后控制血红蛋白的性状也会发生变化,因此红细胞就由圆饼状变为镰刀状了。基因构造的变化除了碱基对的替代,尚有无其它可能?大家回想一下,什么叫基因?基因的分子构造如何?出示基因构造变化示意图,对着图进行解说。现在请大家自己来总结一下基因突变的概念(答:DNA分子中发生碱基对的替代、增添和缺失,而引发的基因构造的变化,叫基因突变。)讲述:基因突变是染色体的某一种位点上基因的变化,基因突变使一种基因变成它的等位基因,并且普通会引发一定的体现型变化。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?探究2:基因突变的因素学生阅读教材第81页,总结易诱发生物发生基因突变的因素:(1)物理因素:涉及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发的,那么我们应当如何去认识由于基因突变而引发的变异呢?下面我们就来理解基因突变的特点。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,尚有人的例子,你们认为突变有什么特点?(可让学生进行讨论,用品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。)基因突变发生在什么时期?哪些细胞能发生基因突变?(答:基因突变能够发生在生物个体发育的任何时期和生物体的任何细胞中。)问:如果突变发生在体细胞中,该性状会不会遗传给后裔?(答:不会,只有生殖细胞的突变才会遗传给后裔。)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?请大家阅读教材第82页第4段的内容。基因突变频率很低,高等生物中大概十万到一亿个生殖细胞中才会有一种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同。基因突变对生物体终究好不好呢?大家讨论一下。(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。)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?由于任何一种生物都是长久进化过程的产物,它们与环境已经获得了高度协调,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。由于基因突变是不定向的。一种基因能够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。(在进行讨论时,教师要适时据具体状况来引导,对的理解基因突变的特点,就能对的地认识基因突变引发的变异。）基因突变往往产生某些新性状,这对生物有什么意义呢?探究4:基因突变的意义学生阅读教材第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发的,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状况下的呢?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。大家先回想一下,黄色圆粒与绿色皱粒作亲本杂交产生后裔的过程。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,尚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?(答:是。)(答:在F1减数分裂形成配子时,控制不同性状的基因自由。)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:基因重组发生在什么状况下?(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。)基因重组还能够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经常发生局部交换,从而造成控制不同性状的基因重新组