基因突变优秀教案案例

第五章

基因突变及其他变异

第1节

基因突变和基因重组

——————基因突变

一、学习目标

1、知识目标：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。

③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。

④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。

⑤说出基因突变与生物进化的关系。

2、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通过学生之间相互启发、补充、激发灵感，提高学生合作探究能力。

3、情感态度与价值观目标

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。

③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、白板（6块）

五、教学过程：

教学内容

导

入

教师活动

视频：展现几个情景，斯芬克斯猫（加拿大无毛猫），

太空蔬菜，癌症村，镰刀型细胞贫血症。（最后视频定格于一幅组合画面：普通猫与无毛猫、普通南瓜与太空南瓜、正常人与癌症患者、正常细胞与镰刀型细胞贫血症。）

教师：无毛猫、太空南瓜、癌症患者、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

学生回答不好时，教师点拨

展示图片：正常红细胞和镰刀型细胞贫血症患者的红1、镰刀状的红细胞

细胞是异常性 状

提问：请谈谈你的探究思路是什么？（联系中心法则）

2、基因通过控

制蛋白质的合

成控制生物的

性状。

回答：多肽中

的谷氨酸被缬

氨酸替代

1

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：

镰刀型细胞贫血症患者

（可能情况）

缬氨酸密码子

DNA 模板链

非模板链

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：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？

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

2

分组讨论

回答：替换、增添、缺失

及部分详细情况。

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

3 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。

学生展示并解说

回答：DNA分

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）

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

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

过渡：又是哪些原因引起这些变化呢？

图片：癌症村

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，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？

教师：新北区在最近的7,8年内，针对该区环境中的三废污染特别是水体污染、大气污染出台了一系列文件。现在的新北区环境优美，碧水蓝天，为常州市的绿色生态贡献了自己的一份力量。

4

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

（预计的答

基因突变的特点

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。

（理论上的意义）

学生在书上画下

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）

5

板书7：意义

教师：总结概念图（查下资料，规范些）

结束语：

学生踊跃

6

基因突变的特点及人过渡：基因突变不仅给人们带来灾

工有变育种

难，也给人们带来了福音，人工诱变育种正在慢慢地影响着我们的生活。

展示图片：太空南瓜

教师：只要南瓜种子到太空遨游过

后，就能发生基因突变吗？只要发

生了基因突变就能变成太空南瓜

吗？当然没有那么简单，下面就让我们看看基因突变有哪些特点？

教师：请同学们阅读书本P82的第回答：普1、2、3自然段，概括基因突变的遍性

特点？

图片：植物、动物、人等生物的基因突变。

表格：自发突变频率

展示资料： 不同物种不同基因的自发突变率

回答：低7

物种

基因

自发突变率

频性

人类

色盲基因

3×10-5

玉米

皱缩基因

1×10-6

小鼠

白化基因

1×10-5

白眼基因

4×10-5

果蝇

褐眼基因

3×10

-5杏红眼基因

3×10-5

大肠杆菌

组氨酸缺陷2×10-4

型基因

回答：不教师：依据表格中的信息你能得出定向性基因突变的哪些特点？

果蝇眼色遗传示意图，箭头图

随机性

（产生等位基因新的基因）

8

教师：若用射线处理南瓜变成太空

南瓜，辣椒变成太空辣椒，不但个体肥硕，营养价值也很高。这就是人工诱变育种。

结合书本P100的内容，思考：

原理

优点

9

缺点

实例

普遍性、

不定向性、低频性

资料分析：

（1）蝇的突变体在21℃气温下，生

活能力很差，但当温度上升到25℃时，生活能力大大提高。

（2）镰刀型细胞贫血症主要流行于

非洲疟疾猖獗的地区，具有一个镰刀型细胞贫血症的个体（杂合子）并不表现镰刀型细胞贫血症的症状，并对疟疾具有较强的抵抗力。

这两则资料说明了什么？

计算：一个中等大果蝇群体中约有回答：等位基因，可逆性

108个个体，每个果蝇有104对基因，

假定每个基因的突变率都是10-5，对

回答：基因突变有于这个种群来说会有多少个基因发生突变？

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害有利的相对性

回答：虽然一个基因的突变频率很低，但对一个种群来说突变数却很大。

基因突变的意义

教师：阅读书本P82左侧的旁栏思考题，小组讨论。

回答：略

提问：

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