复习与测试优质课教案

基因突变和基因重组的教学设计

李琼兰 武定一中

一、教材分析

本节课选自人教版高中《生物（必修）2：遗传与进化》第5章第1节的内容，本节的教学内容组成为基因突变的实例、基因突变的原因和特点及基因重组。本模块的第1章至第4章，从分子水平阐述了基因的本质、基因在细胞中的存在位置、基因的结构和作用等基本问题，第5章则从生物变异入手，从基因和染色体变化的角度来认识生物发生变异的原因，是第4章的延续和拓展，又是学习第6章《从杂交育种到基因工程》、第7章《现代生物进化理论》奠定了基础。

二、学情分析

生物的变异现象学生并不陌生，而且通过前面章节的学习学生已经初步知道生物所表现出的性状是由基因型和环境共同决定的，又基于前面对自由组合定律和减数分裂的学习，学生们对基因重组有了一定的认识。本节在此基础上，进一步引导学生学习遗传物质究竟是如何引起生物的变异的，这些变异的特点和对生物个体和进化的意义。

学生已经初步掌握了科学探究的一般方法，具备了一定通过资料获取信息的能力，因此本节可完全可以通过问题引领学生自主学习基因突变的概念和特点，基因重组的类型和意义。学生对与生活联系密切的实际问题有着浓厚兴趣，本节课可以通过对生活实际中问题分析，进一步激发学生学习生物的兴趣。

三、教学目标

知识目标：

1、举例说明基因突变的特点和原因

2、举例说出基因重组

3、说出基因突变和基因重组的意义

能力目标： 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．通过学生之间的讨论学习，提高学生合作—探究的能力。

情感态度与价值观目标：

1、通过资料分析，体验科学研究的过程及其在生产实践上的应用，认识生物科学的价值，使学生能形成关爱生命，热爱生命的态度。

2．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，还可以对学生进行用辨证唯物主义的观点认识生物体和生物界的思想教育。

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四、教学重点、难点 重点：1．基因突变的概念及特点

2．基因突变的原因

难点：基因突变和基因重组的意义

五、教学策略及方法

1、本节课的教学策略为：

①

课前指导学生看书预习并填写学习资料，自主建构知识网络，了解自身的知识缺陷；

②

从实例分析入手,教师适当举例以问题形式层层递进引导，按照认知的规律从现象到本质，从宏观到微观来归纳总结概念；

③

引导学生运用类比推理的方法，理解基因突变和生物性状改变的关系，总结基因突变的类型；

④

通过生活中的具体事例引导学生理解抽象的概念；

⑤

以设问的形式引导学生通过问题探究和小组合作学习思考基因突变和重组的意义；

⑥

用填表的形式引导学生进行知识的对比和总结，有效小练进行巩固和加深理解。

2、教法：

讲授法、指导读书法、演示法、

问答法

3、学法：

自主学习法、小组合作学习法、讨论法

六、课时安排

1课时

七、教学过程

新课导入

教师活动

【介绍】DNA的准确复制保证了遗传信息的稳定遗传，而在代代相传的过程中会不会发生变化呢？发生的这种变化就是变异，生活中存在着很多变异现象：（图片展示）

1、甘蓝由于环境的改变导致性状改变；

2、红色花的后代变成蓝紫色花，变异性状的后代为何仍然是蓝紫色花呢？

【强调】可遗传的变异不是由于环境因素的影响而引起的性状改变，而是由于生殖细胞内的遗传物质的改变引起的，因而能够遗传给后代。

【归纳】变异的类型

学生活动

思考回答

观看图片，思考回答

记笔记

教学意图

通过多媒体展示图片，引起学生兴趣的同时进入变异这个主题

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基因突变的实例

【介绍】1910年，一位美国黑人青年由于发烧和肌肉疼痛到医院看病，医生检查发现，他患的是当时人们尚未认识的一种特殊病——镰刀型细胞贫血症。我们知道正常人的红细胞是圆饼状的，而镰刀型细胞贫血症的患者红细胞却是弯曲镰刀状的（图片展示），这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。1982年，人们发现该病是一种分子病（血红蛋白结构异常），最终发现了它的病因。

【问1】镰刀型细胞贫血症是怎样引起的一种遗传病？

【思考】蛋白质是由氨基酸构成的这是正常血红蛋白的氨基酸排序，下面这是异常血红蛋白的氨基酸排序（图片展示：氨基酸的排序），请同学们观察氨基酸的排列顺序找出哪一个氨基酸发生了改变？

【强调】镰刀型细胞贫血症的直接原因是血红蛋白中的一个氨基酸被替换。

【思考】研究发现，这个氨基酸的变化是由于控制合成血红蛋白分子的DNA的碱基序列发生了改变，查密码子表分析推测相应的DNA分子的碱基片段发生了什么变化？（完成课本81页思考与讨论第二题）。

【强调】镰刀型细胞贫血症的根本原因是控制血红蛋白合成的基因中一个碱基对被替换。

【问2】在基因突变的类型中，碱基对除了替换还会发生什么样的变化？

小组学习分析课本80页问题探讨，回答问题

教师指导：字母好比是碱基对，句子好比是DNA片段，那么碱基对的增添.缺少或替换会不会影响句子本来的意思呀？

出示基因结构变化示意图，对图讲解。

学生对比回答：谷氨酸被缬氨酸替换。

学生分析后回答：T//A 被

A//T取代

学生分析回答：碱基对的增添和缺失。

【强调】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。

通过展现科学发现的过程，引导学生从现象到本质，探索基因突变的本质。

学生通过小组合作

学习培养合作的意识。

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【问3】碱基对的几种改变方式，一定会引起蛋白质的改变吗？

【讲解】当发生替换时，由于密码子的简并性，蛋白质中的氨基酸可能发生变化，也可能不发生变化；当发生增添时，除肽链长度发生改变外，插入点以后的氨基酸一般都会发生变化。当发生缺失时，除肽链长度发生改变外，缺失点以后的氨基酸一般都会发生变化。碱基对的改变不一定会引起蛋白质的改变。碱基对的替换引起蛋白质的改变最小。

请根据以上实例，教师和学生一起总结基因突变的概念。

【小结】基因突变最易发生于DNA分子复制过程中。基因突变的本质是基因结构的改变，产生了新基因，出现新性状。

基因突变若发生在配子中，则能遗传给后代；基因突变若发生在体细胞中，一般不能遗传给后代，但植物可以通过无性生殖遗传给后代。

基因突变的原因和特点

培养学生的发散思维，为学习基因突变的特点做准备。

以想像和类比的形式引导学生总结基因突变的概念，并对其特征有出不的认识。

【问题4】基因突变是如何产生的呢？

单个学生作利用生活教师指导：如果人体某些细胞基因突变，有可答：物理因素、实例帮助能发展为癌细胞。癌症就是原癌基因与抑癌基化学因素和生学生理解因的突变逐渐积累的结果。在生活中有什么因物因素。

基因突变素容易引发癌症，结合课本81页仔细阅读，

的原因。

找出基因突变的原因。

【归纳】外因：物理因素：紫外线.X射线.激

光；化学因素：亚硝酸盐.碱基类似物等；生

物因素：某些病毒.细菌的代谢产物等；内因：

由于DNA分子复制偶尔发生错误、DNA的碱基

组成发生改变等。

基因突变作为生物变异的重要来源，它有哪些学生思考归纳

特点呢？（教师指导学生归纳）

学生通过【归纳】①普遍性②随机性③稀有性④有害性自己思考⑤不定向性

归纳总结基因突变的意义：基因突变是新基因产生的途基因突变径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原的特点，培

4 学生思考回答：不一定，当发生替换时，一个氨基酸可由多个密码子决定。

学生思考总结

材料。

养学生归纳的能力

基因重组

【问题5】什么叫基因重组？

学生齐读基因【强调】基因重组只是生物个体的基因型发生重组的概念

了改变，出现了亲代没有的新的基因组合，而基因本身的结构并没有改变。

【讲解】基因重组产生的根本原因主要有两方

面，一方面是由于基因的自由组合，即控制两对或两对以上相对性状的等位基因，位于两对或两对以上同源染色体上，该生物个体在减数

分裂形成配子时，非同源染色体上的非等位基

因间的自由组合。

另一方面是在减数分裂第一次分裂的前期，同源染色体联会后，非姐妹染色单体之间由于交叉而交换，基因也随着交换。

上述二种原因，都能形成基因的重组，而新的重组基因类型又导致了不同相对性状的重组，使后代产生变异。所以基因重组也是生物变异的来源之一，对生物的进化也具有重要的意义。

引导阅读思考

总列表比较基因突变和基因重组

填写表格、归结

纳记忆

学生已经对基因重组有一定的认识，让学生阅读概念加深理解。

基因重组产生的根本原因对于学生来说考虑的不够全面，教师进行全面的讲解让学生有更全面的认识。

对知识点的对比，不5

仅给学生系统的进行复习，同时也方便学生记忆

课典型例题

堂反馈

作课本84页基础题

业

【典型例题】

1．将同一品种的小麦分别种在水肥条件不同的农田，其株高等性状表现出很大差异，这种现象在遗传学上称为（

）

A．遗传性

B．遗传重组引起的变异

C．基因突变产生的差异

D．不遗传的变异

解析：生物的变异分为不遗传的变异和遗传的变异，前者是由于环境条件的改变引起生物性状的变异，后者是由于遗传物质改变引起的生物性状的变异。

同一品种的小麦含有相同的遗传物质，若在相同的环境条件下，其表现出来的性状是一样的。同一品种的小麦在水肥不同的农田，其性状差异是由于环境条件不同引起的，而非遗传物质改变引起的。若由基因突变引起的，则只限于极少数个体出现性状差异。因为品种是纯合子，也不存在由基因重组和染色体变异导致性状变异的问题。所以是一种不遗传的变异。答案：D 2．基因突变大多数都有害的原因是（

B）

A．基因突变形成的大多是隐性基因

B．基因突变破坏了生物与环境之间形成的均衡体系

C．基因突变形成的表现效应往往比基因重组更为明显

D．基因突变对物种的生存和发展有显著的负作用

解析：如果对基因突变的有害性理解不深刻，易选C和D，因基因突变后，性状改变确定非常显著，而且往往对个体生存确实不利；但表现效应明显不一定导致有害，虽然基因突变大多有害，可是对生物的进化具有重要的意义。故C、D不合题意。A项中的隐性基因不一定就有害，何况基因突变是不定向的。只有B项叙述才是真正导致有害性的原因。

该题重在分析供选项之间隐含的微妙关系，必须应用基础知识作出推理，确定正确答案。

3．用一定剂量的秋水仙素处理某种霉菌，诱发了基因突变，秋水仙素最有可能在下列哪项过程中起作用？（

）

A．有丝分裂间期

B．有丝分裂全过程

C．受精作用过程

D．减数分裂第一次分裂间期

解析：基因突变最易发生于DNA分子复制过程中，即细胞有丝分裂间期（导致体细胞发生突变）或减数分裂第一次分裂间期（导致生殖细胞发生突变）。当然，对有性生殖的动、植物，只有生殖细胞中的基因突变才能影响到子代性状的变化。霉菌的繁殖方式是无性生殖（孢子生殖），它不进行减数分裂。

该题是关于基因突变发生时期的应用题，属于化学诱变的范围。考查学生对知

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识的迁移能力。

答案：A

4．根据图示分析人类镰刀型细胞贫血症的病因，并回答：

（1）请给予图中①②③以特定的含义：

①__________；②__________；③__________。

（2）患镰刀型细胞贫血症的根本原因是，

控制__________合成的___________________，从而改变了遗传信息。

（3）镰刀型细胞贫血症是常染色体上隐性遗传病，

该隐性致病基因在图中对应的碱基组成为__________；

正常基因在图中对应的组成为______。

（4）根据镰刀型细胞贫血症的发病率和表现特征，

说明基因突变具有__________和__________的特点。

解析：镰刀型细胞贫血症的病因是由于病人的血红蛋白分子的一条多肽链上，有一个氨基酸的种类发生了改变，即由正常的谷氨酸变成了异常的缬氨酸，根本原因是合成血红蛋白分子的遗传物质DNA的碱基序列发生了改变，就是发生了基因突变，由

突变成

。

答案：（1）①基因突变

②CAT

③GUA

（2）血红蛋白

DNA碱基序列发生了改变

（3）

八、板书设计

第5章第1节

基因突变和基因重组

一、变异的类型：

（4）突变率低

有害性

可遗传的变异有三种来源：基因突变、基因重组和染色体变异

二、基因突变

1、实例：镰刀型细胞贫血症

2、基因突变的概念

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3、基因突变的原因

4、基因突变的特点：普遍性、随机性、不定向性、低频性、少利多害性

5、基因突变的意义：基因突变是新基因产生的途径，是变异的根本来源，是生物进化的原始材料

三、基因重组

1：概念：生物体在有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合

2：类型

3：意义 基因重组是生物变异的来源之一，对生物的进化具有重要的意义。

九、教后反思

本节课中如何在前面遗传的物质基础上引导学生对基因突变和基因重组的理解进入一个新的平台是本次教学思考的主要问题。在对教学资源进行整合的基础上，立足课本。在学习基因突变时，带领学生学习基因突变的基本概念，关键是理解概念而不是从概念到概念的学习。从碱基对的增添、缺失和替换中的相关理解及突变的结果原因和特点等进行系统的理解和深入学习。同时结合基因的结构和基因对性状控制的相关知识让学生研究基因突变是否一定会影响生物的性状。在学习基因重组的过程中，结合减数分裂的相关知识学习，在自己摸索的过程中实现对基因重组知识的理解和掌握，在此过程中锻炼了学生的自主学习能力。在题型练习的设置中要结合学生的实际学情，对学生的基础知识进行巩固和再理解。总之本次课无论是在学生的活动积极性上，还是教师的适当引导中都配合的相对满意。

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