基因突变优秀教案内容

《基因突变》教学设计

教学目标

知识与技能：

1.说出可遗传的变异和不遗传的变异，并能说出引起两种变异的原因；

2.结合一个例子，说出生物的性状既受遗传物质的控制，又受环境因素的影响；

3.说出遗传育种的几种方法，以及突变的特点。

过程与方法：

通过镰刀型细胞贫血症的病因示意图和碱基对的增添级缺失示意图，培养学生分析判断问题的能力

。在讲解基因突变的原因和特点时，设置相应的问题，引导学生进行思考。

情感态度与价值观：

1.让学生认识到生物界丰富多彩的本质。

2.关注高科技给人类社会带来的影响；能用科学的态度和方法来解释生活现象。

教学重难点

重点1. 基因突变的概念 2．基因突变的原因

难点

：基因突变的概念

教学工具

多媒体

教学过程

师：大千世界，无奇不有。你们听说过纯白色的狮子吗？你们听说过有两个拱嘴四只眼睛的猪吗？你们听说过手指没有指纹的人吗？你们听说过有类似于大象脸庞的人吗？

生：没有。

师：那，现在听说了吧？

生：（兴奋状态）

师：为什么世界上会有这些异常的生物存在呢？答案就在今天要学习的内容中。今天我们到底要学习什么内容呢？今天就学习生物的变异。）究竟何为变异？一个母亲生下五个儿女，请同学们思考一下：这五个儿女长得和他母亲一样吗？

生：不一样。

师：那，这五姊妹长得一样吗？

生：不一样。

师：变异在自然界中是普遍存在的，不论是父母与子女，还是亲兄弟亲姐妹，甚至是双胞胎都会在性状上有差异。生物体的亲代与子代之间以及子代不同个体之间所表现出来的性状差异叫变异。变异有两种类型，分别是不可遗传的变异和可遗传的变异。不可遗传的变异仅仅由于环境因素的影响造成的，而生物体内的遗传物质没有发生变化。例如：一对双胞胎兄弟，一个生活在城市，一个生活在农村，在城市的皮肤白，在农村的皮肤黑，正是由于环境的改变，造成了他们肤色上的差异。

师：再比如，一个长相平凡的女子，经过整容手术后变成了美女，这种美丽能够遗传给她的后代吗？

生：不能。

师：肯定不能，因为她的基因并没有发生改变。现有的美丽不能够遗传给她的子女。

师：现在，我们知道了，可遗传变异是因为生物的遗传物质没有发生改变，所以即使产生了变异，也不能够遗传下去。以此类推，可遗传变异能够遗传下去主要是由于什么物质发生改变而引起的？

生：遗传物质发生了改变。

师：由此可见，可遗传的变异和不可遗传的变异最本质的区别在于遗传物质是否发生了改变。这里需要强调的是，在生殖细胞内遗传物质的改变才能遗传下去，那么，生殖细胞包括哪些细胞呢？（板书生殖细胞的种类并讲述：生殖细胞有：精、卵原细胞，初级精、卵母细胞，次级精、卵母细胞和精子与卵细胞）在自然界中，由于生殖细胞遗传物质改变而引起的可遗传的变异是生物变异的主要类型。那，是什么机理导致了遗传物质发生改变呢？可遗传变异的来源主要有三方面：基因突变、基因重组和染色体变异。先说基因突变，什么是基因突变呢？基因突变是怎么产生的？又怎么导致生物变异呢？

师：大家看书本80页的图,从图中我们看到正常红细胞是什么形状？它有什么功能？

师：圆饼形状，运输氧气功能。

师：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？

生：有，运氧气能力降低，易破裂溶血造成贫血，严重时会导致死亡。

师：那么又是什么原因使正常红细胞变成镰刀型红细胞？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病因的图解。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的组成。

师：两者有什么区别？

生：正常的是谷氨酸，异常的是缬氨酸。

师：氨基酸是由什么决定的？

生：由信使RNA上的密码子决定的。

师：（板书对应的RNA碱基排列顺序）构成信使RNA上的密码子的那些碱基又是由什么决定的呢？

生：由DNA上的碱基决定的。

师：（板书DNA上想对应的碱基顺序）大家来比较一下正常与异常的DNA，它们的区别在哪里？

生：一个碱基对发生改变。

师： 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，基因表达是通过哪两个过程来决定性状的？

生：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上

师：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改变，所以红细胞就由圆饼状变为镰刀状了。基因结

构改变除了碱基对的替换，还会有DNA碱基对的增添和缺失。我们一起来看看碱基对增添和缺失的示意图（出示基因结构变化示意图，对图讲解。）

师（总结）：我们知道，基因脱氧核苷酸顺序代表了遗传信息，基因结构不管按以上的哪一种情况变化，归根结底都是碱基的排列顺序发生了改变，从而改变了遗传信息，引起生物性状的变异。可见，基因结构改变会使生物发生变异。现在请同学们勇敢的来总结出基因突变的概念。

生：（同学起来讲述他对基因突变定义的理解）

师（归纳）：由于DNA分子中发生了碱基对的增添、缺失或者改变而引起的基因结构的改变，就叫做基因突变。

师：那，基因突变到底发生在什么时期呢？先来回顾一下前面学习过的知识，在有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期，什么物质要进行复制？

生：DNA。

师：这时候以什么为模板？

生：DNA的双链为模板。

师：用什么物质为原料？按照什么原则进行复制？

生：游离的脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则进行复制。

师：在正常情况下，碱基互补配对是不会发生差错的，可是人有失足，马有失蹄，在一些物质的影响下，细胞也会有出错的时候，所以碱基在配对过程中难免会发生差错，从而导致了基因分子结构的改变。由此看来，基因突变发生在哪个时期？

生：有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期。

师：其实在DNA复制的时候，碱基配对很难发生错配，可当某些特殊的物质出现，它们会影响碱基的配对，从而引起突变。我们把这些引起突变的因素分成三类，一类是物理因素，比如说具有高能量、短波长的激光、X射线。举个例子，在医院的放射科工作的医务人员，长期接触高能量的放射源---钴。为了保证它们的身体健康，它们每年要进行一次体检，并且每年一定要休假2-4周。第二类是化

学因素，比如说亚硝酸盐、碱基类似物。一般在腌制品，如香肠、腊肉中含亚硝酸盐较多，所以为了身体健康，要少吃腊肉、香肠和泡菜等腌制品。再如：香烟中的尼古丁、焦油等物质能够诱发基因突变，据报道称：平均每吸15支烟，体内细胞就突变一次。导致DNA的突变，只要有一次突变是致癌的，那么吸烟者就变成了癌症患者。第三类是生物因素，包括病毒和某些致病细菌。（分类的同时板书）无论外界的因素对遗传物质产生什么影响，要发生基因突变还有一个最为重要的原因，就是基因本身的原因，简称内因。内因包括脱氧核苷酸的数量、种类和排列顺序的改变。那，基因突变的实质是什么呢？基因突变的本质是染色体的某一个位点上基因发生了改变，从而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。比如aa突变成Aa，AA突变成Aa。如上突变的结果就是产生了新的基因型，可能产生新的表现型，为什么说是可能产生新的表现型呢？比如说现在AA突变成了Aa，它的表现型有没有发生改变？

生：没有。

师：所以说，不是所有的基因突变都能够引起表现型的改变。基因突变往往产生了一些新性状，这对生物有什么意义？由于基因突变产生的新性状是生物从未有过的性状，因此它是生物变异的根本来源，也为生物进化提供了最初的原材料。但生物的变异不只是由基因突变引起的，我们怎样去认识由于基因突变而引起的变异？下面我们就来了解基因突变的特点。在自然条件下发生的突变叫自然突变，而在人为条件下诱发产生的叫诱发突变。现在我们所要学习的基因突变的特点指的是自然突变下的特点。无论是低等生物，还是高等动植物以及人，都可以发生基因突变。比如细菌产生抗药性的突变，水稻突变产生糯性，孔雀突变产生纯白色的羽毛等等。正是因为基因突变广泛存在于生物界，所以它具有普遍性。基因突变不仅可以发生在任何生物个体中，还可以发生在生物个体发育的任何时期和生物体的任何部位乃至任何细胞。我们以植物个体发育过程为例（板书），个体发育的起点是受精卵，经过分裂形成胚，种子萌发长成一个新个体，其间任何时期任何细胞都可能发生突变。如果叶芽在发育的早期发生基因突变，那么这个叶芽长成的枝条，上面着生的叶、花、果实都有可能和其它枝条的不一样。但如果突变发生在花芽分化时，将来可能只有一朵花或者一个花序上出现变异。由此可见，突变发生的时期越早，表现突变的部分越多，突变发生的时期越晚，表

现突变的部分越少。但是突变发生在叶芽还是花芽呢？我们不得而知，因为基因突变的特点之一是：突变是随机发生的，不能预测。

师：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？根据调查，基因突变频率很低，高等生物中大约有十万个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率也不一样。由上述材料，你们能够分析出基因突变的另一个特点吗？是什么？

生：基因突变具有低频性。

师：基因突变对生物体究竟有利还是有害呢？大家讨论一下，看看是有利还是有害，举个例子支持你的观点。

生：有的不好。如白化病、色盲；有的好，如小麦矮杆能抗倒伏，微生物抗药性突变等。

师：总体看来，基因突变绝大多数是有害的，但也有少数有利，为什么是多害呢？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。比如说我们南方一般的农作物是不耐旱的，经不起干旱。现在西南地区的旱情已经持续了大半年，没有水，农作物不能够生长，产量下降，要是这个时候，产生了基因突变，突变产生了抗旱基因，这种突变就是有利的。师：（引导思考）同学们想想，我们能不能只让它进行有利的突变呢？

生：这不行。

师：肯定行不通！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，产生一个以上的等位基因。例如：控制小鼠毛色的灰色基因（A）可以突变成黄色基因（a1），也可以突变成黑色基因（a2），甚至突变成白色基因（a3）。但是，每一个基因的突变，都不是没有任何限制的。（以上五点是基因突变的特点，在进行讨论时，教师要适时根据具体情况引导，正确了解基因突变的特点，就能正确地认识基因突变引起的变异）

师：（前后照应）本节课的内容已经学习结束了。现在，我们一起回到刚开始上课时讲的四种怪生物：白毛狮子、没有指纹的手和两个拱嘴四只眼睛的猪以及有一张类似于大象脸庞的人的相关问题，为什么自然界中会有这些异常的生物出现

呢？同学们，你们找到答案了吗？

生：基因突变的结果。

课后小结

小结：到此为止，我们主要掌握的内容有生物变异的类型、来源；基因突变的概念和基因突变的特点及其意义。变异氛围可遗传变异和不可遗传的变异，来源有基因突变、基因重组和染色体变异；基因突变是由于DNA分子中发生碱基对的增添，缺失或改变而引起的基因结构改变。基因突变的特点有：①普遍性②随机性③低频性④多利少害性⑤不定向性。

板书

5．1基因突变

一、基因突变

1.基因突变的概念

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.实质：基因结构的改变

3.发生时期：细胞分裂间期（有丝分裂.减数第一次分裂前的间期）

4.基因突变的原因 诱变因素的种类

①物理因素：紫外线、X射线、激光等

②化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物等

③生物因素：某些病毒、细菌的代谢产物等

5.基因突变的特点

普遍性、随机性、不定向性

自然状态下基因突变的频率很低

多害少利性

6.基因突变的意义

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。