教學(xué)設(shè)計(jì)基因突變和基因重組

教學(xué)設(shè)計(jì)基因突變和基因重組1．教材分析

《基因突變和基因重組》是人教版高中生物必修二《遺傳與進(jìn)化》第5章第1節(jié)的內(nèi)容．由于基因重組已經(jīng)在孟德?tīng)柕耐愣闺s交實(shí)驗(yàn)中作過(guò)詳細(xì)的介紹，因此在本節(jié)教學(xué)中不再列為重點(diǎn)內(nèi)容。本節(jié)主要學(xué)習(xí)基因突變的概念、特點(diǎn)和原因，基因突變和基因重組的意義?；蛲蛔兒突蛑亟M是遺傳學(xué)中重要的概念，是學(xué)生學(xué)習(xí)生物的遺傳、變異和進(jìn)化的重要基礎(chǔ)。2．學(xué)情分析

變異對(duì)于高一學(xué)生而言并不陌生。通過(guò)初中生物課的學(xué)習(xí)和日常生活的體驗(yàn)，學(xué)生已經(jīng)初步認(rèn)識(shí)到生物的變異與遺傳物質(zhì)、環(huán)境等有關(guān)。在此基礎(chǔ)上，教師利用學(xué)生極強(qiáng)的求知欲，引導(dǎo)學(xué)生在分子水平上理解基因突變和基因重組的概念、掌握實(shí)質(zhì)。本節(jié)知識(shí)比較抽象，需要學(xué)生具備相當(dāng)強(qiáng)的抽象、空間思維能力和豐富的想象力。要達(dá)到從分子水平上理解和掌握，仍需要教師通過(guò)采取適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生在不斷地探究、思考、分析和討論的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)既定的教學(xué)目標(biāo)。

3．教學(xué)目標(biāo)

（1）知識(shí)與技能

①舉例說(shuō)明基因突變的特點(diǎn)和原因。

②舉例說(shuō)出基因重組。

③說(shuō)出基因突變和基因重組的意義。

（2）過(guò)程與方法

①通過(guò)對(duì)鐮刀型細(xì)胞貧血癥的分析，讓學(xué)生理解基因突變的根本原因。

②整合課內(nèi)外資源，引導(dǎo)學(xué)生思考、探究基因突變和基因重組的意義。（3）情感態(tài)度與價(jià)值觀

引導(dǎo)學(xué)生從生物學(xué)角度對(duì)基因突變和基因重組作科學(xué)的了解，形成正確的科學(xué)價(jià)值觀。

4．教學(xué)重點(diǎn)

⑴基因突變的概念和特點(diǎn)。

⑵基因突變的原因。

5．教學(xué)難點(diǎn)

基因突變和基因重組的意義。

6．教學(xué)程序

6．1陳述導(dǎo)入：

前面我們對(duì)遺傳問(wèn)題進(jìn)行了學(xué)習(xí)、知道了生物的遺傳物質(zhì)主要是DNA，控制生物性狀遺傳的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位是基因，以及遺傳的基本定律和伴性遺傳。(用幻燈片展示幾組發(fā)生基因突變的有趣的圖片，如圖一)那么，變異呢？也同樣如此。在豐富多彩的生物界中，蘊(yùn)含著形形色色的變異現(xiàn)象。今天，我們就來(lái)學(xué)習(xí)這方面的知識(shí)。

圖一

【設(shè)計(jì)意圖】步步導(dǎo)入，吸引學(xué)生的注意力，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。

6．2創(chuàng)設(shè)情景

根據(jù)“問(wèn)題探討”中的事例，教師指導(dǎo)完成相關(guān)問(wèn)題。

【問(wèn)1】句子中一個(gè)字母的改變，可能導(dǎo)致句子的意思發(fā)生怎樣的變化？

【問(wèn)2】如果DNA分子復(fù)制時(shí)發(fā)生類似的錯(cuò)誤，DNA分子攜帶的遺傳信息將會(huì)發(fā)生怎樣的變化？可能對(duì)生物體產(chǎn)生怎樣的影響？

【問(wèn)3】要求學(xué)生對(duì)基因突變有個(gè)大致的了解，從感性上有個(gè)認(rèn)識(shí)。

那么，生活中有哪些基因突變呢？提問(wèn)引入基因突變實(shí)例內(nèi)容。

【設(shè)計(jì)意圖】創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入新課學(xué)習(xí)狀態(tài)。

6．3進(jìn)入新課

6．3．1基因突變

（1）基因突變的概念

大家回顧一下，什么叫基因？基因的分子結(jié)構(gòu)如何？

課件逐步出示基因結(jié)構(gòu)變化示意圖（如圖二），教師對(duì)圖講解基因突變發(fā)生的三種情況。

【強(qiáng)調(diào)】基因結(jié)構(gòu)不管按以上的哪一種情況變化，歸根結(jié)底都是堿基的排列順序發(fā)生了改變，從而改變了遺傳信息，引起生物性狀的變異。

由于DNA分子中發(fā)生的堿基對(duì)的替換、增添或缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變，叫基因突變。那么，基因突變是如何產(chǎn)生的呢？

【設(shè)計(jì)意圖】將堿基對(duì)的替換、增添或缺失形象的用圖片的形式展示，就將抽象的內(nèi)容形象化，最后由一設(shè)問(wèn)引入基因突變的原因。

圖二

圖三

（2）基因突變的原因

課件顯示正常型與鐮刀型細(xì)胞貧血癥的紅細(xì)胞性狀比較圖（如圖三）。

【陳述】鐮刀型貧血癥是一種異常血紅蛋白病。一旦缺氧，患者紅細(xì)胞變成長(zhǎng)鐮刀型，血液的粘性增加，引起紅細(xì)胞的堆積，導(dǎo)致各器官血流的阻塞。而出現(xiàn)脾臟腫大，四肢的骨骼、關(guān)節(jié)疼痛，血尿和腎功能衰竭等癥狀，病重時(shí)，紅細(xì)胞受機(jī)械損傷而破裂產(chǎn)生溶血現(xiàn)象，引起嚴(yán)重貧血而造成死亡。

以人類的鐮刀型細(xì)胞貧血癥為例來(lái)講解基因突變的原因。

【問(wèn)1】鐮刀型貧血癥病人的紅細(xì)胞和正常人的為什么不一樣？

【問(wèn)2】鐮刀型貧血癥病人血紅蛋白中的谷氨酸為什么被纈氨酸取代？

【強(qiáng)調(diào)】鐮刀型細(xì)胞貧血癥發(fā)病的根本原因是控制血紅蛋白會(huì)成的基因中一個(gè)堿基對(duì)發(fā)生了改變，由變成。這些基因突變?nèi)绻窃谧匀粭l件下發(fā)生的叫──自然突變（學(xué)生回答），在人為條件下誘發(fā)產(chǎn)生的叫──誘發(fā)突變（學(xué)生回答）。

【設(shè)計(jì)意圖】明確堿基對(duì)發(fā)生改變與生物性狀發(fā)生改變這一因果關(guān)系。

【問(wèn)3】為什么在強(qiáng)烈的日光下要涂抹防嗮霜，做X射線透視的醫(yī)務(wù)人員要穿防護(hù)衣？

【問(wèn)4】那誘發(fā)突變的人為條件是什么？

【設(shè)計(jì)意圖】引發(fā)學(xué)生質(zhì)疑，激發(fā)學(xué)生探究真相的欲望。要求學(xué)生閱讀課本快速回答并歸納易誘發(fā)生物發(fā)生基因突變并提高基因突變頻率的因素有三類：

①物理因素：包括X射線、紫外線、激光等。

②化學(xué)因素：有亞硝酸、硫酸二乙酯等。

③生物因素：如病毒等。

【問(wèn)5】基因突變呈現(xiàn)什么特點(diǎn)呢？

【設(shè)計(jì)意圖】由此問(wèn)題引入基因突變的特點(diǎn)。

（3）基因突變的特點(diǎn)

教師充分整合課內(nèi)、課外資源做成小資料，借助課件逐步展示，利用設(shè)置問(wèn)題串引導(dǎo)學(xué)生思考，探究并總結(jié)出基因突變的各種特點(diǎn)。

【設(shè)計(jì)意圖】利用小資料實(shí)施探究教學(xué)，學(xué)生對(duì)資料的圖片和內(nèi)容很感興趣，既課堂氣氛活躍又加強(qiáng)學(xué)生繼續(xù)探究的動(dòng)力。

件展示植物整個(gè)發(fā)育的過(guò)程（如圖四）。

【問(wèn)1】請(qǐng)大家思考，基因突變可能發(fā)生在植物個(gè)體發(fā)育的哪些時(shí)期？

【問(wèn)2】自然界中其他的生物會(huì)發(fā)生突變嗎？

【問(wèn)3】以上說(shuō)明突變什么特點(diǎn)呢？

②ppt給出下表常見(jiàn)突變性狀小資料生物種類突變性狀細(xì)菌無(wú)抗藥性—抗藥性家鴿羽毛白色—灰紅色棉花正常枝—短果枝人正常色覺(jué)—色盲果蠅長(zhǎng)翅—?dú)埑崛苏Ｄw色—白化病果蠅紅眼—白眼

【問(wèn)1】家鴿的羽毛白色對(duì)灰紅色屬于什么？

【問(wèn)2】為什么會(huì)出現(xiàn)相對(duì)性狀呢？

【問(wèn)3】其他的生物呢？體現(xiàn)了基因突變的什么特點(diǎn)？

③ppt課件給出下表小資料基因突變率大腸桿菌組氨酸缺陷型基因2×10－６果蠅的白眼基因4×10－5果蠅的褐眼基因3×10－5玉米的皺縮基因1×10－６小鼠的白化基因1×10－5人類色盲基因3×10－5

【問(wèn)1】從表中可知人類色盲基因的突變率是多少？高嗎？

【問(wèn)2】其他生物的基因突變率呢？體現(xiàn)基因突變什么特點(diǎn)？

④給出白化苗和白化病圖片（如圖五），使學(xué)生理解任何一種生物都是長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程的產(chǎn)物，它們與環(huán)境取得了高度的協(xié)調(diào)。

【問(wèn)1】同學(xué)們有沒(méi)有看見(jiàn)過(guò)玉米白化苗？推測(cè)下，白化的玉米苗能正常生長(zhǎng)嗎？為什么？

【問(wèn)2】玉米的白化性狀是有什么決定的？

【問(wèn)3】控制白化性狀的基因是怎么產(chǎn)生的呢？

【問(wèn)4】和玉米白化一樣，人類也有白化病癥，像這些性狀對(duì)生物有益還是有害呢？體現(xiàn)了基因突變的什么特點(diǎn)？

圖五

圖六

⑤課件給出經(jīng)誘變處理的紫色種子產(chǎn)生的子代種子有多種性狀和經(jīng)誘變處理的黑色家鼠產(chǎn)生的子代也有幾種性狀（如圖六）。

【問(wèn)1】大家有見(jiàn)過(guò)這樣的種子嗎？種子的種皮有幾種性狀？

【問(wèn)2】如果要你把這些性狀的基因表示出來(lái)，你會(huì)嗎？

【問(wèn)3】這些等位基因是怎么來(lái)的？說(shuō)明基因突變具有什么特點(diǎn)？

【問(wèn)4】你知道你的血型嗎？感興趣的話可以課下找找相關(guān)資料。

【設(shè)計(jì)意圖】根據(jù)本節(jié)課所學(xué)知識(shí)，學(xué)生可以嘗試解釋生活中的一些現(xiàn)象，做到現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用，提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的興趣和效率。

【歸納】突變特點(diǎn):①普遍性②隨機(jī)性③突變率低④有害性⑤不定向性。

（4）基因突變的意義

教師利用課件，分別鏈接返回到資料③④界面，繼續(xù)進(jìn)行探究。

【問(wèn)1】基因突變的結(jié)果是什么？突變的基因可以遺傳嗎？

【問(wèn)2】新基因產(chǎn)生新性狀對(duì)生物的生存都有害嗎？哪些是有利的？

【問(wèn)3】自然環(huán)境會(huì)選擇哪些個(gè)體生存下來(lái)？

【問(wèn)4】基因突變頻率很低，是不是說(shuō)基因突變產(chǎn)生的變異也很少呢？這體現(xiàn)了上述基因突變的哪種特點(diǎn)？

學(xué)生相互討論，大膽發(fā)表自己對(duì)這些問(wèn)題的看法，教師及時(shí)點(diǎn)撥、肯定并總結(jié)。

【歸納】基因突變的意義：基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物可遺傳變異的根本來(lái)源，是生物進(jìn)化的原材料。

6．3．2基因重組

【設(shè)問(wèn)】“一母生九仔，連母十個(gè)樣”，這種個(gè)體的差異，主要是什么原因產(chǎn)生的?

【設(shè)計(jì)意圖】由此問(wèn)將基因突變順利導(dǎo)入到基因重組部分。

指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)教材和回顧孟德?tīng)栕杂山M合定律。為幫助學(xué)生理解和記憶，教師課件展示減數(shù)分裂過(guò)程圖，并提出下列問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考：

【問(wèn)1】基因重組是基因的重新組合，哪些基因可以進(jìn)行重新組合呢？

【問(wèn)2】非同源染色體在什么時(shí)期重新組合？

【問(wèn)3】減數(shù)第一次分裂后期，同源染色體和等位基因是怎樣變化的？

【問(wèn)4】基因突變產(chǎn)生了新的基因，基因重組有產(chǎn)生新的基因嗎？

教師幫助學(xué)生回憶并總結(jié)基因重組的定義及重組類型。

【強(qiáng)調(diào)】基因重組是指在減數(shù)分裂的過(guò)程中，隨著同源染色體的分離，位于非同源染色體上的非等位基因進(jìn)行重新組合?；蛑亟M產(chǎn)生的根本原因主要有兩方面。一是由于基因的自由組合，即控制兩對(duì)或兩對(duì)以上相對(duì)性狀的等位基因，位于兩對(duì)或兩對(duì)以上同源染色體上，該生物個(gè)體在減數(shù)分裂形成配子時(shí)，非同源染色體上的非等位基因間的自由組合。二是由于位于同源染色體上的原來(lái)連鎖在一條染色體的非等位基因，

在減數(shù)第一次分裂的前期，同源染色體發(fā)生聯(lián)會(huì)時(shí)，非姐妹染色單體之間由于交叉交換，基因也隨之交換。上述二種原因，都能形成基因的重組，而新的重組基因類型又導(dǎo)致了不同相對(duì)性狀的重組，使后代產(chǎn)生變異。

【問(wèn)5】與基因突變相比，基因重組又有何意義呢？

指導(dǎo)學(xué)生閱讀并討論“基因重組”部分的“思考與討論”。

【歸納】基因重組可以產(chǎn)生多種多樣的基因組合的子代，其中有一些子代會(huì)含有適應(yīng)某種環(huán)境變化的基因組合。所以說(shuō)，基因重組是生物變異的來(lái)源之一，是形成生物多樣性的重要原因，對(duì)生物的進(jìn)化具有重要的意義。

【設(shè)計(jì)意圖】教師在學(xué)生回憶減數(shù)分裂的過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)基因重組可能發(fā)生的兩個(gè)可能，讓學(xué)生參與到教學(xué)中來(lái)，自主構(gòu)建知識(shí)體系，體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。

6．4課堂小結(jié)

生物的變異，根據(jù)生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)是否改變，分為可遺傳變異和不可遺傳變異兩類?？蛇z傳變異中的基因突變，是基因分子結(jié)構(gòu)的改變。是在一定的外界條件或者生物內(nèi)部因素的作用下，使得DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的增添、缺失或替換，結(jié)果使基因中的脫氧核苷酸的排列順序發(fā)生改變，最終導(dǎo)致原來(lái)的基因變?yōu)樗牡任换?。染色體變異是下節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容，同學(xué)們課下可以提前去預(yù)習(xí)。

【設(shè)計(jì)意圖】布置課后預(yù)習(xí)任務(wù)，為下節(jié)課的學(xué)習(xí)做好充分準(zhǔn)備。

【強(qiáng)調(diào)】基因突變不同于基因重組，基因重組是基因的重新組合，產(chǎn)生了新的基因型，基因突變是基因結(jié)構(gòu)的改變，產(chǎn)生了新的基因，產(chǎn)生了新的遺傳物質(zhì)。因而基因突變是生物產(chǎn)生變異的根本原因、為生物進(jìn)化最供了最初的原材料。

緊接著教師課件展示列表，學(xué)生快速比較基因突變和基因重組的本質(zhì)、發(fā)生時(shí)間及原因、條件和意義等（表格見(jiàn)板書設(shè)計(jì)）。

【設(shè)計(jì)意圖】使學(xué)生構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)并對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單的反饋糾正。

6．5課堂反饋

【例1】將同一品種的小麥分別種在水肥條件不同的農(nóng)田，其株高等性狀表現(xiàn)出很大差異，這種現(xiàn)象在遺傳學(xué)上稱為（

）

A．遺傳性

B．遺傳重組引起的變異

C．基因突變產(chǎn)生的差異

D．不遺傳的變異

【解析】生物的變異分為不遺傳的變異和遺傳的變異，前者是由于環(huán)境條件的改變引起生物性狀的變異，后者是由于遺傳物質(zhì)改變引起的生物性狀的變異。同一品種的小麥含有相同的遺傳物質(zhì)，若在相同的環(huán)境條件下，其表現(xiàn)出來(lái)的性狀是一樣的。同一品種的小麥在水肥不同的農(nóng)田，其性狀差異是由于環(huán)境條件不同引起的，而非遺傳物質(zhì)改變引起的。若由基因突變引起的，則只限于極少數(shù)個(gè)體出現(xiàn)性狀差異。因?yàn)槠贩N是純合子，也不存在由基因重組和染色體變異導(dǎo)致性狀變異的問(wèn)題。所以是一種不遺傳的變異。答案：D。

【例2】袁隆平培育的雜交水稻聞名世界，從遺傳角度看，和普通水稻相比，雜交水稻增產(chǎn)的原因是

A、基因重組

B、染色體結(jié)構(gòu)改變

C、基因突變

D、人工誘變

【解析】雜交水稻是把具有不同優(yōu)良性狀的水稻雜交，通過(guò)基因重組，形成新的基因型，出現(xiàn)新的性狀組合，從中選出優(yōu)良品種。答案：A。

【設(shè)計(jì)意圖】及時(shí)把握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時(shí)做好教學(xué)反思。

6．6布置作業(yè)

完成課本第84頁(yè)練習(xí)第一、二題。

【設(shè)計(jì)意圖】對(duì)本課所學(xué)內(nèi)容,課后進(jìn)行鞏固