陜西省石泉縣高中生物 第四章 遺傳的分子基礎(chǔ) 4.4 基因突變和基因重組教案 蘇教版必修2.doc

4.4基因突變和基因重組課標依據(jù)基因突變和基因重組，基因工程的概述教材分析。這節(jié)課的重點和難點就集中于基因突變這個知識點，要通過多種途徑來加深對基因突變的內(nèi)涵和外延的理解。學(xué)情分析本節(jié)課內(nèi)容包含了兩種可遺傳變異基因突變和基因重組，而基于前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了自由組合定律和減數(shù)分裂知識，學(xué)生們對于基因重組已經(jīng)有了一定的了解，在這個知識點處理上應(yīng)注重對學(xué)生實際理解能力和圖形分析能力的培養(yǎng)，通過實踐提高學(xué)生的認知能力。三維學(xué)目標知識與能力1、 基因突變的產(chǎn)生外在原因.特點及意義。2、 掌握基因重組的概念.來源.意義，會辨別不同情況下的基因重組。 過程與方法（1）借助示意圖的觀察和對問題的思考，提高學(xué)生判斷.推理等能力。（2）通過對“遺傳信息究竟如何表達？”的探究，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和創(chuàng)造性思維。（3）引導(dǎo)學(xué)生從遺傳現(xiàn)象得出基因與性狀的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生分析歸納問題的能力。情感態(tài)度與價值觀1. 通過分析引起基因突變的外部原因培養(yǎng)學(xué)生正確的生活態(tài)度，珍惜愛護生命。2. 2.認同基因簡并性保持生物性狀穩(wěn)定性的意義，以及基因突變.基因重組對生物多樣性形成的積極意義。 教學(xué)重難點教學(xué)重點：1. 基因突變發(fā)生的概念.原因及特點。2.基因重組的來源以及減數(shù)第一次分裂后期和交叉互換后對應(yīng)的的基因變化圖。 教學(xué)難點：基因突變及基因重組的意義。教法與學(xué)法針對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標，選擇的教學(xué)方法為：情境教學(xué)法.問題教學(xué)法.小組討論法.學(xué)生分析歸納法。教學(xué)資源教學(xué)流程大體為：提出問題觀察現(xiàn)象分析探索得出結(jié)論。 針對學(xué)生的認知規(guī)律，由熟悉到陌生，我對教材做了調(diào)整，先學(xué)習(xí)基因重組，再進行基因突變的學(xué)習(xí)。 教學(xué)過程設(shè)計 師生活動設(shè)計意圖 批注 課時1導(dǎo)入：（呈現(xiàn)水毛茛圖片），為什么在水中和空氣中，葉片的形狀差距這么大呢？這種變異可以遺傳么？如果是遺傳物質(zhì)改變，會不會遺傳給后代呢？學(xué)生活動：學(xué)生觀察分析，說出環(huán)境引起的是不可以遺傳的變異，而遺傳物質(zhì)的改變一般可以遺傳的變異。教師點撥總結(jié)：變異分為不可遺傳的變異和可遺傳的變異，（教師點撥）：可遺傳的變異包括基因重組.基因突變和染色體變異。這節(jié)課我們來探討基因突變和基因重組這兩種變異。（1） 基因重組（2） 教師活動：多媒體呈現(xiàn)多幅圖片圖片1：“一母生九子，連母十個樣”圖片2： 美國一對夫婦和6個孩子的照片圖片3：我們一家三口（丈夫.兒子和我）的照片（3） 學(xué)生觀察，討論教師問：生物子代與親代之間.子代與子代之間的個體差異又稱為什么現(xiàn)象？學(xué)生回答：父母的遺傳物質(zhì)的重新組合。教師導(dǎo)出基因重組概念1.基因重組：是指在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。圖片4：本班中的兩個雙胞胎（王晶和王瑩）的照片學(xué)生們很感興趣，教師順勢指出同卵雙胞胎性狀非常相似，基本相同。教師問：那么，基因重組是如何實現(xiàn)的呢？（出示減數(shù)分裂的圖片和學(xué)案上設(shè)計的交叉互換圖）學(xué)生任務(wù)：重溫基因的自由組合定律及減數(shù)分裂的知識，完成學(xué)案上交叉互換后的基因重新組合情況，歸納產(chǎn)生基因重組原因。2.基因重組的來源（1）減數(shù)第一次分裂時非同源染色體上的非等位基因的自由組合（2）減數(shù)第一次分裂時非姐妹染色單體上等位基因的交叉互換設(shè)置問題情景：如何理解人群中個體性狀是多種多樣的？（多媒體出示擁擠的人群）人的體細胞中有23對染色體，請你根據(jù)自由組合定律計算，一位父親可能產(chǎn)生多少種染色體組成不同的精子，一位母親可能產(chǎn)生多少子種染色體組成不同的卵細胞？學(xué)生任務(wù)：計算.分析后得到都是2 23 種。指導(dǎo)學(xué)生通過計算總結(jié)：3.基因重組的意義：可以產(chǎn)生多種多樣的基因組合的子代，其中有一些子代有含有適應(yīng)某種環(huán)境變化的基因組合。因此，基因重組是形成生物多樣性的來源之一，對生物進化具有重要意義?！驹O(shè)計意圖】通過生動的圖片和身邊的人（我和本班同學(xué)的照片）的真實照片來導(dǎo)入新課的學(xué)習(xí)，學(xué)生們非常感興趣。并且我做了大膽地內(nèi)容調(diào)整，把同學(xué)們已經(jīng)有一定知識基礎(chǔ)的可遺傳變異基因重組放到基因突變這個知識點之前進行學(xué)習(xí)，學(xué)生們由自由組合定律和減數(shù)分裂的熟悉的知識入手，可以迅速地理解掌握基因重組這個知識，然后就可以集中花大部分時間在基因突變這個知識的學(xué)習(xí)上了。（二）基因突變游戲?qū)牖蛲蛔儗W(xué)習(xí)：教師帶領(lǐng)學(xué)生做了一個游戲，把學(xué)生分成5排，給每排第一個學(xué)生發(fā)一個紙條，上面都寫了一句英文句子THE CAT SAT ON THE MAT。由每排第一個同學(xué)看完句子記住后口頭往后傳，每次只說一遍，每排最后一個同學(xué)回報結(jié)果，出來的結(jié)果千奇百怪，有的同學(xué)丟了一個單詞或一個字母，有的增添了字母，我又讓學(xué)生來當(dāng)評委給這幾個句子找毛病，學(xué)生們利用了英語上學(xué)的知識找出了錯誤。順勢，教師導(dǎo)出：字母好比是堿基對，句子好比是DNA片段，那么堿基對的增添.缺少或替換會不會影響句子本來的意思呀？學(xué)生異口同聲的說：會。教師又問：那么剛才我們傳遞句子的過程是指什么過程呀？學(xué)生思考回答：DNA復(fù)制過程。教師又問：那么堿基對的增添.缺少或替換從根本上改變了什么呀？學(xué)生思考回答：基因的堿基對排列順序。（教師點撥：基因結(jié)構(gòu)改變。）1.基因突變的概念：DNA分子中發(fā)生堿基對的替換.增添和缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。2.實質(zhì)：基因結(jié)構(gòu)的改變3.發(fā)生時期：細胞分裂間期（有絲分裂.減數(shù)第一次分裂前的間期）【設(shè)計意圖】通過游戲來導(dǎo)入，充分發(fā)揮了直觀教學(xué)的作用，學(xué)生們在親身實踐中發(fā)現(xiàn)了基因突變這個抽象的概念就類似英語學(xué)習(xí)中句子中單詞的拼寫出了問題，并能發(fā)現(xiàn)基因突變發(fā)生的時期是DNA復(fù)制過程，也就是分裂間期。教師發(fā)問過渡：那么基因突變又分為什么樣的類型呢？一定可以遺傳給后代么？突變后一定會引起生物性狀的改變么？資料呈現(xiàn)：1910年，一位美國黑人青年由于發(fā)燒和肌肉疼痛到醫(yī)院看病，醫(yī)生檢查發(fā)現(xiàn)，他患的是當(dāng)時人們尚未認識的一種特殊的貧血病鐮刀型細胞貧血癥。（附正常紅細胞和異常紅細胞的圖片）教師闡述:我們知道，正常人的紅細胞是圓餅狀的，而鐮刀型細胞貧血癥患者的紅細胞卻是彎曲鐮刀狀的。這樣的紅細胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴重時會導(dǎo)致死亡。這種病是怎樣形成的呢？我們一起來探究。教師多媒體呈現(xiàn)：血紅蛋白分子的部分氨基酸順序正常纈氨酸組氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸賴氨酸異常纈氨酸組氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸纈氨酸谷氨酸賴氨酸學(xué)習(xí)任務(wù)：找出鐮刀型細胞貧血癥患者血紅蛋白分子異常的原因。學(xué)生對比回答:谷氨酸被纈氨酸替換。學(xué)生借助學(xué)案和密碼子表分析推測相應(yīng)的DNA分子的堿基片段發(fā)生了什么變化？學(xué)生分析后回答：T/A 被 A/T取代。教師總結(jié)： 直接原因：蛋白質(zhì)中氨基酸被替換 根本原因：堿基對替換教師設(shè)計模型，利用磁條構(gòu)建的脫氧核苷酸在磁性黑板上排成一個含有8個堿基對的DNA片段。學(xué)生活動：以小組為單位展開活動，隨機在這個基因片段中增添.缺失或替換一個堿基對，并分別記錄下轉(zhuǎn)錄后的mRNA，推測出這三種情況下對性狀的影響情況并對比影響程度的大小。得出：一般情況下，增添或缺失一個堿基對引起的基因突變影響大于替換引起的基因突變。教師布置課下進一步探究任務(wù)：是不是增添或缺失的堿基對越多對性狀影響越大呢？【設(shè)計意圖】通過模型的構(gòu)建過程，充分發(fā)揮了直觀教學(xué)的作用，學(xué)生們在親身實踐中發(fā)現(xiàn)了基因突變發(fā)生的幾種情況，突破了這個抽象的概念，并利用了前面轉(zhuǎn)錄和翻譯的知識來解決分析了基因突變的幾種情況對性狀的影響。思考：基因突變一定可以遺傳給后代么？學(xué)生結(jié)合有性生殖知識總結(jié)出：基因突變?nèi)舭l(fā)生在配子中，將會遺傳給后代，發(fā)生在體細胞中的基因突變，一般是不能夠遺傳的。（教師補充：發(fā)生在植物體細胞中的基因突變，如何能夠遺傳？-無性繁殖.營養(yǎng)繁殖）教師引出：突變后一定會引起生物性狀的改變么？學(xué)生分析學(xué)案中發(fā)生以下情況是否還有引起鐮刀型細胞貧血癥呢？ 學(xué)生合作:轉(zhuǎn)錄寫出密碼子并查密碼子表得出兩種密碼子決定的都是谷氨酸，不會引起性狀改變。教師點撥：由于一種氨基酸可能有幾種密碼子，這一現(xiàn)象稱做密碼子簡并，以致DNA分子堿基對的替換不一定會導(dǎo)致生物性狀的變化。【設(shè)計意圖】通過小組討論和分析，讓學(xué)生們發(fā)現(xiàn)問題并結(jié)合以前的知識來解決現(xiàn)在的問題，提高了學(xué)生分析解決問題的能力和自我獲取知識的能力。引入下一知識內(nèi)容：如果人體某些細胞基因突變，有可能發(fā)展為癌細胞。癌癥就是原癌基因與抑癌基因的突變逐漸積累的結(jié)果。設(shè)置問題情境：在生活中有什么因素容易引發(fā)癌癥，從而發(fā)生基因突變呢？學(xué)生思考.討論.舉例說明：物理因素：在強日光照射下容易得皮膚癌；在醫(yī)院放射室工作的醫(yī)生容易得癌癥等化學(xué)因素：咸菜等腌制食品必須檢測亞硝酸鹽的含量，亞硝酸鹽含量過多可能會致癌等)教師總結(jié)誘發(fā)基因突變的因素：4.外因： 物理因素：紫外線.X射線.激光等化學(xué)因素：亞硝酸鹽.堿基類似物等生物因素：某些病毒.細菌的代謝產(chǎn)物等內(nèi)因： DNA復(fù)制過程中出錯。【設(shè)計意圖】通過分析引起基因突變的外部原因培養(yǎng)學(xué)生正確的生活態(tài)度，珍惜愛護生命。教師提問：基因突變的特點有哪些？學(xué)生閱讀學(xué)案上資料：資料1：自然界中，流感病毒可分為甲.乙.丙三型；肺炎雙球菌的種類有有莢膜和無莢膜類型；豌豆種子的圓滑和皺縮；番茄的紅果和黃果；小麥的高桿和矮桿；果蠅的白眼和紅眼；雞的玫瑰冠和單冠；兔的白毛和黑毛；正常綿羊和短腿安康羊；正常人和白化病病人等。用幻燈片展示10幅各種生物相對性狀的圖片教師提示：注意觀察以上展示的相對性狀發(fā)生在什么生物上？例子中列舉了病毒.細菌.動植物和人的一些相對性狀，說明以上的生物體都有可能發(fā)生基因突變，基因突變在生物界中是廣泛存在的。師生共同總結(jié)：基因突變的第一個特征：普遍性資料2：基因突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期；可以發(fā)生在細胞內(nèi)不同的DNA分子上；同一DNA分子的不同部位。學(xué)生閱讀材料，總結(jié)出基因突變的第二個特征：隨機性資料3： 以基因A為例，它不但可以突變成為a1，而且還可能突變?yōu)閍2.a3等一系列的等位基因。如:控制小鼠毛色的基因可以突變成黃色基因，也可以突變成黑色基因。學(xué)生分析.討論，教師總結(jié).拓展：基因的突變方向并不確定，基因與其一系列的等位基因之間的關(guān)系，是可以相互轉(zhuǎn)化的。教師畫出黑板圖：師生共同小結(jié)基因突變的第二個特點：不定向性資料4：幾種生物不同基因的自然突變率生物名稱突變類型突變頻率單 位大腸桿菌組氨酸缺陷型210 6每個配子的突變頻率玉米皺縮種子110 5 每個配子的突變頻率果蠅白眼410 5每個配子的突變頻率小鼠粉紅色眼3510 6每個配子的突變頻率人軟骨發(fā)育不全510 5每個配子的突變頻率教師提示：以上表格中各種生物的突變頻率的數(shù)量級在什么范圍？學(xué)生分析：各種生物的突變頻率的數(shù)量級別在105到106，說明頻率極低。師生共同歸納：基因突變的第三個特征：低頻性設(shè)置問題情景，引導(dǎo)學(xué)生思考.分析：生物發(fā)生基因突變以后的性狀對生物的生存有何影響？展示4個幻燈片，引導(dǎo)探究：殘翅果蠅 .短腿安康羊.白化病病人.鐮刀型細胞貧血癥的患者圖片。教師提示：任何一種生物都是長期進化過程的產(chǎn)物，它們與環(huán)境條件之間已經(jīng)取得了高度的協(xié)調(diào)。如果發(fā)生基因突變，就有可能破壞這種協(xié)調(diào)關(guān)系，所以基因突變一般是對生物的生存是有害的。師生共同歸納：基因突變多害少利性。設(shè)置問題情景，引導(dǎo)學(xué)生思考.分析：生物發(fā)生的基因突變一般是利少害多，這是絕對的嗎？學(xué)生拓展思維訓(xùn)練，閱讀資料，分析問題：材料5：非洲是瘧疾猖獗的地區(qū)。瘧疾是一種經(jīng)按蚊傳播而引起的寄生蟲病，惡性瘧疾發(fā)病常侵犯內(nèi)臟，嚴重者或醫(yī)治不及時會引起病人的死亡。鐮刀型貧血癥是一種溶血性貧血癥，嚴重時會導(dǎo)致死亡，在非洲黑人中發(fā)病率最高，是一種在20世紀才被人們發(fā)現(xiàn)的常染色體隱性遺傳病。在非洲具有鐮刀型細胞貧血癥突變基因的個體（即雜合體）不表現(xiàn)鐮刀型貧血癥的癥狀，因為該個體能同時合成正常和異常的血紅蛋白，但卻對瘧疾具有較強的抵抗力。師生共同總結(jié)歸納：基因突變而產(chǎn)生的性狀對生物生存的有害或有利是相對而言的，應(yīng)視環(huán)境條件而定。提出思考題：既然突變一般利少害多，自然條件下基因突變的頻率很低，基因突變能否成為生物的進化提供原材料呢？資料6：在適宜的條件下，生長12天的大腸桿菌培養(yǎng)物的濃度約為每毫升10 9個細胞，DNA復(fù)制的錯誤率約為10 9，也就是每連接10 9 個核苷酸才可能發(fā)生一個錯誤。在含有10 9 個細胞的培養(yǎng)物中，由于DNA的差錯就可能發(fā)生幾百萬個突變，可能包含大腸桿菌基因的上千種變異形式。學(xué)生分析：基因突變頻率低是針對個體水平而言，但在進化時，并不是考慮生物個體。教師總結(jié)：一個物種在漫長的進化歷程中，由許多個體構(gòu)成物種，在物種這個水平上，生物發(fā)生的基因突變是不少的，其中也有不少的有利變異，這對于生物的進化是很有意義的。教師提問：普遍發(fā)生的基因突變有何意義？引導(dǎo)學(xué)生思考.分析：基因突變能產(chǎn)生新基因嗎?新基因的產(chǎn)生對生物生存有意義嗎？自然環(huán)境會選擇哪個個體留存下來？基因突變對生物進化有何意義？學(xué)生思考回答：6.基因突變的意義：基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來源，是生物進化的原始材料。教師點撥：基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑這個意義?！驹O(shè)計意圖】通過閱讀資料獲取有用的信息，創(chuàng)設(shè)問題情境引導(dǎo)學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)和小組合作來總結(jié)歸納出基因突變的特點和意義。課堂總結(jié)：我們學(xué)習(xí)了兩種可遺傳變異，它們有何異同呢？列表對比：基因突變和基因重組的比較項目基因突變基因重組本質(zhì)發(fā)生時期發(fā)生原因意義1、 通過圖片導(dǎo)入新課可以吸引學(xué)生的注意力。 2、 圖片展示、學(xué)生帶著問題觀察，教師再做補充說明有利于學(xué)生理解抽象概念。及時小結(jié)有利于學(xué)會形成系統(tǒng)的知識框架。利用小故事過渡到下一個知識點，使學(xué)生學(xué)習(xí)新概念更有激情。學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并總結(jié)特點有利于學(xué)會歸納思維的培養(yǎng)。課堂總結(jié)既可以總結(jié)本節(jié)課的重點，同時也可以回顧整節(jié)課。當(dāng)堂檢測有效練習(xí)1構(gòu)成人體的核酸有兩種，構(gòu)成核酸的基本單位核苷酸有多少種？堿基有多少種？ A2種 4種 B4種 4種C5種 5種 D8種 5種2細胞內(nèi)與遺傳有關(guān)的物質(zhì)，從復(fù)雜到簡單的結(jié)構(gòu)層次是 ADNA染色體脫氧核苷酸基因 B染色體脫氧核苷酸DNA基因 CDNA染色體基因脫氧核苷酸 D染色體DNA基因脫氧核苷酸3下列哪一組物質(zhì)是RNA的組成成分 A脫氧核糖核酸和磷酸 B脫氧核糖、堿基和磷酸 C核糖、堿基和磷酸 D核糖、嘧啶和核酸4DNA分子的解旋發(fā)生在 過程中 A復(fù)制 B轉(zhuǎn)錄 C翻譯 D復(fù)制和轉(zhuǎn)錄5果蠅的遺傳物質(zhì)由 種核苷酸組成 A2 B4 C5 D86. 一個DNA分子可以轉(zhuǎn)錄出多少種多少個 mRNA A一種一個 B一種多個C多種多個 D無數(shù)種無數(shù)個7煙草、煙草花葉病毒、T2噬菌體中含有 的物質(zhì)，下列敘述正確的是 A核酸的種類依次是2、1、2 B核苷酸的種類依次是8、5、4 C五碳糖的種類依次是2、2、1D含N堿基的種類依次是5、4、48. mRNA上有25的腺嘌呤，35的尿嘧 啶，則轉(zhuǎn)錄該mRNA的DNA分子上腺嘌呤占堿基總數(shù)的A50% B25%C30%D35%板書設(shè)計51基因突變和基因重組一.基因重組1.概念：在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合2.產(chǎn)生的原因（1）減數(shù)第一次分裂時非同源染色體上的非等位基因的自由組合（2）減數(shù)第一次分裂時非姐妹染色單體上等位基因的交叉互換3.基因重組的意義基因重組是生物變異的來源之一，對生物的進化具有重要的意義。二、基因突變1.基因突變的概念DNA分子中發(fā)生堿基對的替換.增添.缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變，叫做基因突變2.實質(zhì)：基因結(jié)構(gòu)的改變3.發(fā)生時期：細胞分裂間期（有絲分裂.減數(shù)第一次分裂前的間期）4.基因突變的原因 誘變因素的種類物理因素：紫外線、X射線、激光等化學(xué)因素：亞硝酸鹽、堿基類似物等生物因素：某些病毒、細菌的代謝產(chǎn)物等5.基因突變的特點普遍性、隨機性、不定向性自然狀態(tài)下基因突變的頻率很低多害少利性6.基因突變的意義教學(xué)反思第一課時建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認為：在學(xué)習(xí)的過程中，獲得知識的多少取決于學(xué)習(xí)者根據(jù)經(jīng)驗去建構(gòu)有關(guān)知識的能力，而不取決于學(xué)習(xí)者記憶和背誦教師講授內(nèi)容的能力。對知識的真正理解只能是學(xué)習(xí)者自身基于自身的經(jīng)驗背景建構(gòu)起來的。要想讓學(xué)生獲得更多.更牢固的知識，必須調(diào)動學(xué)生的積極性，讓其主動探索.體驗，僅僅依靠語言的傳遞是不夠的。生物學(xué)科屬于自然科學(xué)學(xué)科，在學(xué)習(xí)的過程中，根據(jù)新課標要求，要積極倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)研究精神。本節(jié)知識非常抽象，在學(xué)習(xí)時一定注意從現(xiàn)象開始，追根溯源，聯(lián)系所學(xué)過的有關(guān)知識去理解基因突變這個概念。第二課時在學(xué)習(xí)基因突變時，重點是帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)基因突變的基本概念，研究內(nèi)涵即基因結(jié)構(gòu)的改變，外延是堿基對的增添.缺失和替換。結(jié)合基因的結(jié)構(gòu)和基因?qū)π誀羁刂频南嚓P(guān)知識，教師以多種多樣的教學(xué)方式讓學(xué)生自己研究基因突變是否一定會帶來性狀的改變。第三課時任何事件的發(fā)生總是有內(nèi)因和外因在共同起作用，基因突變也不例外。引起基因突變的外界因素有三類：物理因素.化學(xué)因素和生物因素。對于這三種因素的作用，我們可以通過分析一些實例來進行歸納總結(jié)。備注