基因突变教学设计思路

第4章

第4节

基因突变和基因重组

第一课时

基因突变

一、学习目标

1、生命观念：

①通过引导学生对镰刀型细胞贫血病的分析，让学生体验基因突变概念的形成过程。

②自主学习基因突变的原因，举例说出物理因素、化学因素、生物因素。

③小组自学讨论基因突变的特点，举例说明基因突变的普遍性、随机性、不定向性、低频性。

2、科学思维：

①通过对课本中实例的分析，培养学生分析归纳总结的逻辑推理能力。

②通过学生之间相互启发、补充、激发灵感，提高学生合作探究能力

3、科学探究：

①小组合作探究镰刀型细胞贫血症发病的根本原因分析，概述基因突变的实质是基因结构的改变。 ②探究基因中碱基对的替换情况，阐明替换、增添或缺失DNA分子中碱基对都会改变基因结构。

4、生社会责任：

①通过对基因突变原因及特点的逻辑论证过程，不但可以使学生懂得生物界丰富多彩的本质，还

可以对学生进行辨证唯物主义的思想教育。

②通过基因突变与生活联系，使学生能形成关爱生命，热爱生命的态度。

二、教学重点：基因突变的概念和特点

三、教学难点：基因突变的概念

四、材料准备：教学课件、小组活动模拟材料袋、彩色夹子、彩色纸板

五、教学过程：

教学内容

导

入

教师活动

视频：展现2013年日本核泄漏事件，在碘131的辐射下，当地居民患癌率升高，请学生思考原因。

引出基因突变的主体题。

探究活动一：小组合作模拟构建基因突变的类型，从而归纳出基因突变的概念。

教师：癌症患者、地中海贫血症，以及经典例子：镰刀型细胞贫血症，这些看似毫不相关的性状背后与基因突变都有着密切的关系？接下来让我们一起进入今天的探究之旅吧!

学生活动

观看视频

激起学生的探究欲望

案例分析：镰刀型细胞贫血症

展示图片：正常红细胞和镰刀型细胞贫血症患者的红细胞

提问：请谈谈你的探究思路是什么？（联系结构决定功能和中心法则）

1

学生回答不好时，教师点拨

1、镰刀状的红细胞是异常性状

2、基因通过控制蛋白质的合成控制生物的性状。

展示表格：对比分析

学生按照研究思路分析正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白的差异。

提问：正常人和镰刀型细胞贫血症患者的多肽链的片段有什么差异？

教师：氨基酸的不同是因为mRNA中的什么不同？

展示：20种氨基酸的密码子速查盘，并简单讲解使用方法。

教师：密码子又是由谁来决定的呢？

教师：我请一位同学来说一说DNA中对应的碱基序列。

（正常人的DNA推导完成）

提问：血红蛋白中谷氨酸被缬氨酸替代，控制其合成的mRNA、DNA都发生了什么样的变化呢？

表格展示：

缬氨酸密码子

DNA 模板链

非模板链

镰刀型细胞贫血症患者

（可能情况）

教师指出科学家的研究结果，得出结论。

板书1：碱基对 替换

基因结构的改变（本质）

回答：多肽中的谷氨酸被缬氨酸替代

回答：密码子的不同

学生借助密码子速查盘，查找谷氨酸的密码子是GAA,GAG 学生回答：DNA（基因）中模板链上的碱基序列决定的

学生说出答案

学生在学案上填写

学生展示汇总

回答：镰刀型细胞贫血症的发生是由于A//T碱基对替换了T//A碱基对造成的（根本原因）。

核心概念：基因突变的构建

教师：基因中的碱基对还会发生什么变化？我们正常2

人的一段DNA来进行探究。

…-GGG CTT CTT TTT-…

…-CCC GAA GAA AAA-…

提问：在圈定的三个位点范围内，碱基对可能发生哪些变化？

探究活动二：黑板上贴出四种基因突变后的新基因，请学生合作写出转录翻译的过程。看行成的氨基酸序列是否都改变。

教师：小组的同学可以相互讨论一下。

教师可以与小组简单交流。

教师：现在小组汇报你们的讨论结果

积极鼓动小组回答。

教师：刚才大家讨论的这些变化对多肽到底会造成什么影响呢？接下来我们各个小组根据自己组的假设进行模拟实验。

（教师在此期间内融入小组的构建，及时发现典型案例进行拍摄展示。）

教师：有哪些小组做的是替换这种类型？

教师组织小组展示解说

（预期的展示出现替换的三种情况）

预期1：若6号位点的A//T碱基对被G//C碱基对替换，对多肽中的氨基酸有什么影响？为什么？

追问：为什么氨基酸的种类没变？

教师总结：替换不一定引起生物性状的改变。

预期2：若4号位点的G//C碱基对被T//A碱基对替3

分组讨论

回答：替换、增添、缺失

及部分详细情况。

学生小组回答

学生分组动手操作

学生积极参与展示，并解说自己的构建对DNA中的碱基对,mRNA中的密码子，多肽中的氨基酸的影响。

回答：无影响，因为氨基酸的种类没变。

回答:因为一个氨基酸可以对应多种密码子。

回答:提前出现终止密码子，使肽链缩短。

换，对多肽中的氨基酸有什么影响？

教师总结：替换有可能导致翻译的提前终止。

展示结论：

1、替换一定会导致基因结构的改变。

2、替换不一定引起生物性状的改变。

3、替换有可能导致翻译的提前终止。

教师：还有哪些小组做的是增添或缺失类型？

板书2：

教师引导学生类比推理得出结论

提问：请你尝试归纳基因突变的概念？

请同学们把这个重要的概念在书上画下来。（P81）

板书3：碱基对 替换、增添、缺失

基因结构的改变（本质）

提问：基因突变一定都是有害的吗?都能遗传给后代吗？

学生辩证性的寻求到答案。

我们刚才各种各样的构建情况体现出基因突变的不定向性，基因突变发生于DNA的不同位点上，又体现出基因突变的随机性。

板书4：不定向性

随机性

过渡：又是哪些原因引起这些变化呢？

图片：癌症发病率

常州新北区污染图片

（大气污染、水污染）这是咱们常州市的新北区在改造前的废气，废水的大肆排放的景象，从而使得这个区域癌症的发生率增加，而人体癌症的发生与基因突变有着密切的关系，又有哪些因素诱发基因突变呢？

教师：阅读书本P81最后一个自然段及右栏思考题，4

学生展示并解说

回答：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，叫做基因突变。

学生在自己的亲身体验中，加深了对基因突变特点的了解。

基因突变的原因

回答：自发突变，诱发突变

回答：物理因素（X射线、紫外线及其他辐射）、化学因素（亚硝酸盐、碱基类似物等）、生物因素（乙型肝炎病毒、疱疹病毒）

回答：期望踊跃

并思考下面几个问题

1、

基因突变又哪几种类型？

2、

说出诱发基因突变的三种类型并举出例子。

学生回答跟随板书，教师举些例子。

板书5：物理因素，化学因素，生物因素

追问：为了降低癌症的发生，为了我们的健康，你有哪些建议？

基因突变的特点

（预计的答案：少吸烟，少吃油炸食物，夏天打遮阳伞，涂防晒霜，少用手机……）

学生：等位基因

基因突变的意义

板书6：普遍性

低频性

不定向性

随机性

教师：基因突变能产生等位基因，就能形成新的基因型，产生新的基因型，形成新的性状，是生物变异的根本来源，为生物的进化提供最初的原材料，也是生物多种多样的根本原因。

5 学生在书上画下

（理论上的意义）

教师：另外基因突变的不定向性为育种工作提供了很好的选种材料，其中的人工诱变育种形成的太空南

瓜，太空辣椒等太空蔬菜已悄然进入我们的生活中，

并慢慢地影响着我们的生活。

（实践中的应用：人工诱变育种）

板书7：意义

教师：总结概念图（查下资料，规范些）

结束语：基因的故事未完待续，以后的篇张由你们续写......

学生归纳诱变育种的优缺点

学生踊跃

学生畅想

六、板书设计

1.

概念

DNA分子中发生碱基对的替换.增添.缺失，而引起的基因结构的改变，叫做基因突变

2.发生时期：细胞分裂间期

3.原因

6

4.特点：普遍性、随机性、不定向性、低频性、多害少利性

5.意义

七、教学反思

本节知识非常抽象，在学习时一定注意从现象开始，追根溯源，联系所学过的有关知识去理解基因突变这个概念。在学习基因突变时，重点是带领学生学习基因突变的基本概念，研究内涵即基因结构的改变，外延是碱基对的增添、缺失和替换。在研究分析镰刀型贫血症病因时，学生结合基因的结构和基因对性状控制的相关知识，能够理解基因突变导致基因结构改变，进而改变mRNA上的密码子种类，再推到蛋白质上氨基酸种类的改变，最终影响到蛋白质的结构和生物体的性状。这样前后知识相联系，不仅有助于新知识的学习和理解，也能帮助复习已学内容，构建知识体系。随后立刻提出个问题，基因突变一定会导致生物体性状改变吗？借助课件，给学生分析了其中一种情况，由于一种氨基酸有多种密码子，所以基因发生突变后，所编码的氨基酸也可能不发生改变。要求学生们在课后思考其他可能的情况。这样达到拓展学生思维，提升学生生物素养。

总之，教师的教不能像过去那样仅仅是为了把知识告诉学生、让学生机械地记住，而是帮助他们发现问题、分析问题、解决问题，让学生能通过自己的思考、与已学知识进行联系联系，进而理解新知识、掌握新知识、运用新知识，真正培养出学生的能力和素养。教师还要努力！

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