基因突变优秀公开课教案

《基因突变和基因重组》教学设计

一、教材分析和学情分析

本节课内容涉及到两种可遗传的变异，基因突变和基因重组，这也为第五章生物进化理论的学习打下基础。而基于前面已经学习了减数分裂和基因的自由组合定律知识，学生对于基因重组已经有了一定的了解，在这个知识点处理上应注重通过实践提高学生的认知能力。这节课的重点和难点就在于基因突变这个知识点。

二、教学目标及重难点

知识目标

1.从分子水平分析基因突变发生的时间，内因，推导出基因突变概念。

2.基因突变的产生外在原因、特点及意义。

3.掌握基因重组的概念、来源、意义，会辨别不同情况下的基因重组。 4.能从多个方面区分基因突变和基因重组。

能力目标

1.结合减数分裂过程，学会用图示形式表示发生基因重组的原因，培养学生的作图和识图能力。

2.借助示意图的观察和对问题的思考，提高学生判断推理等能力。

3.通过游戏、模型演示推出基因突变概念的过程，锻炼学生小组合作探究的能力。

情感态度价值观目标

1.通过分析引起基因突变的外部原因培养学生正确的生活态度，珍爱生命。

2.认同基因的简并性对保持生物性状稳定性的意义，以及基因突变和基因重组对生物多样性形成的积极意义。

重点

1.基因突变的概念、发生原因及特点。

2.基因重组的来源及交叉互换后对应的基因变化图。

难点

基因突变和基因重组的区别及意义。

三、教学方法及教具

针对教学内容和教学目标，选择的教学方法为：情境教学法、小组讨论法、学生分析归纳法。

教具：多媒体、游戏纸条

四、课时安排 1课时

五、教学过程

导入：呈现一家几口图片，通过图片看到父母与子女之间、兄弟姐妹之间存在差异。

学生活动：学生回忆表现型和基因型的关系。

教师点拨总结：变异分为不可遗传的变异和可遗传的变异，可遗传的变异包括基因重组、基因突变和染色体变异。这节课我们来探讨基因突变和基因重组这两种变异。

（一）基因突变

游戏导入基因突变学习：教师带领学生进行传话游戏，把学生分成5组，给每组第一个学生发一张纸条，上面都写了一个英文句子：THE CAT SAT ON THE MAT。由每组第一个同学看完句子记住后口头往后传，每次只说一遍，每排最后一个同学到黑板上书写听到的内容，发现有的同学丢了一个单词或一个字母，有的增添了字母，顺势，教师导出：字母好比是碱基对，句子好比是DNA片段，那么碱基对的增添、缺失或替换会不会影响句子本来的意思呀？

学生异口同声的说：会。

教师又问：那么刚才我们的传话过程是类似于之前学过的什么过程？

学生思考回答：DNA复制过程。

教师又问：那么碱基对的增添、缺失或替换从根本上改变了什么？

学生思考回答：基因的碱基对排列顺序。（教师点拨：基因结构改变。）

1、基因突变的概念：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。

2、实质：基因结构的改变

3、发生时期：细胞分裂间期（有丝分裂和减数第一次分裂前的间期）

教师发问过渡：那么基因突变又分为什么样的类型呢？一定可以遗传给后代么？突变后一定会引起生物性状的改变么？

资料呈现：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的贫血病──镰刀型细胞贫血症。（附正常红细胞和异常红细胞的图片）

教师阐述: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患者的红细胞却是弯曲镰刀状的。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。这种病是怎样形成的呢？我们一起来探究。

教师多媒体呈现：血红蛋白分子的部分氨基酸顺序

正常……缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—赖氨酸—

异常……缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—缬氨酸—谷氨酸—赖氨酸—

学习任务：找出镰刀型细胞贫血症患者血红蛋白分子异常的原因。

学生对比回答:谷氨酸被缬氨酸替换。

学生借助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？

学生分析后回答：T//A 被 A//T取代。

教师总结：

直接原因：蛋白质中氨基酸被替换

根本原因：碱基对的替换

学生活动：以小组为单位展开活动，随机在一个基因片段中增添、缺失或替换一个碱基对，并分别记录下转录后的mRNA，推测出这三种情况对生物性状的影响，并对比影响程度的大小。得出：一般情况下，增添或缺失一个碱基对引起的基因突变影响大于替换引起的基因突变。

思考：基因突变一定可以遗传给后代么？

学生结合有性生殖知识总结出：基因突变若发生在配子中，将会遗传给后代，发生在体细胞中的基因突变，一般是不能够遗传的。（教师补充：发生在植物体细胞中的基因突变，如何能够遗传？---无性繁殖、营养繁殖）

教师引出：突变后一定会引起生物性状的改变么？

学生分析发生以下情况是否还会引起镰刀型细胞贫血症呢？

学生合作:转录写出密码子并查密码子表得出两种密码子决定的都是谷氨酸，不会引起性状改变。

教师点拨：由于一种氨基酸可能有几种密码子，以致DNA分子碱基对的替换不一定会导致生物性状的变化。

引入下一知识内容：如果人体某些细胞基因突变，有可能发展为癌细胞。癌症就是原癌基因与抑癌基因的突变逐渐积累的结果。

设置问题情境：在生活中有什么因素容易引发癌症，从而发生基因突变呢？

学生思考.讨论.举例说明：

物理因素：在强日光照射下容易得皮肤癌；在医院放射室工作的医生容易得癌症等

化学因素：咸菜等腌制食品必须检测亚硝酸盐的含量，亚硝酸盐含量过多可能会致癌等

教师总结诱发基因突变的因素：

4、外因：

①物理因素：紫外线、X射线、激光等

②化学因素：亚硝酸盐、黄曲霉素等

③生物因素：某些病毒等

内因： DNA复制过程中出错。

【设计意图】通过分析引起基因突变的外部原因培养学生正确的生活态度，珍惜爱护生命。

教师提问：基因突变的特点有哪些？

学生阅读资料：

资料1：

玉米正常苗和白化苗；正常绵羊和短腿安康羊；正常人和白化病病人等。

教师提示：注意观察以上展示的相对性状发生在什么生物上？基因突变在生物界中是广泛存在的。

师生共同总结：基因突变的第一个特征：普遍性

资料2：

基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期；可以发生在细胞内不同的DNA分子上；同一DNA分子的不同部位。

学生阅读材料，总结出基因突变的第二个特征：随机性

资料3：

以基因A为例，它不但可以突变成为a1，而且还可能突变为a2.a3等一系列的等位基因。如:控制小鼠毛色的基因可以突变成黄色基因，也可以突变成黑色基因。

学生：分析、讨论，教师总结。拓展：基因的突变方向并不确定，基因与其一系列的等位基因之间的关系，是可以相互转化的。

教师画出黑板图：

师生共同小结基因突变的第二个特点：不定向性

资料4：几种生物不同基因的自然突变率

生物名称

大肠杆菌

型

玉米

皱缩种子

1×10 —5

突变类型

组氨酸缺陷突变频率

2×10 —6

单

位

每个配子的突变频率

每个配子的突变频率

果蝇

白眼

4×10 — 5

每个配子的突变频率

小鼠

粉红色眼

3．5×10 —6

每个配子的突变频率

人

全

软骨发育不5×10 — 5

每个配子的突变频率

教师提示：以上表格中各种生物的突变频率的数量级在什么范围？

学生分析：各种生物的突变频率的数量级别在10—5到10—6，说明频率极低。

师生共同归纳：基因突变的第三个特征：低频性

设置问题情景，引导学生思考.分析：生物发生基因突变以后的性状对生物的生存有何影响？

展示幻灯片，白化苗和白化病。

教师提示：任何一种生物都是长期进化过程的产物，它们与环境条件之间已经取得了高度的协调。如果发生基因突变，就有可能破坏这种协调关系，所以基因突变一般是对生物的生存是有害的。

师生共同归纳：基因突变多害少利性。

师生共同总结归纳：基因突变而产生的性状对生物生存的有害或有利是相对而言的，应视环境条件而定。

5、基因突变的特点（学生总结）

教师总结：一个物种在漫长的进化历程中，由许多个体构成物种，在物种这个水平上，生物发生的基因突变是不少的，其中也有不少的有利变异，这对于生物的进化是很有意义的。

教师提问：普遍发生的基因突变有何意义？

引导学生思考.分析：

①基因突变能产生新基因吗?

②新基因的产生对生物生存有意义吗？

③自然环境会选择哪个个体留存下来？

④基因突变对生物进化有何意义？

学生思考回答：

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。

教师点拨：基因突变是新基因产生的途径这个意义。

（二）基因重组

教师活动：多媒体呈现图片：一母生九子，连母十个样

学生观察，讨论

教师问：生物子代与亲代之间，子代与子代之间的个体差异的原因是什么？

学生回答：遗传物质的重新组合。

教师导出基因重组概念

1、基因重组：是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。

教师问：那么，基因重组是如何实现的呢？（出示减数分裂的图片和交叉互换图）

学生任务：重温基因的自由组合定律及减数分裂的知识，完成学案上交叉互换后的基因重新组合情况，归纳产生基因重组原因。

2、基因重组的来源

（1）减数第一次分裂时非同源染色体上的非等位基因的自由组合

（2）减数第一次分裂时非姐妹染色单体上等位基因的交叉互换

3.基因重组的意义：可以产生多种多样的基因组合的子代，其中有一些子代有含有适应某种环境变化的基因组合。因此，基因重组是形成生物多样性的来源之一，对生物进化具有重要意义。

课堂总结：我们学习了两种可遗传变异，它们有何异同呢？列表对比：

基因突变和基因重组的比较

项目

本质

发生时期

发生原因

意义

基因突变

基因重组

六、板书设计

5．1基因突变和基因重组

一、基因突变

1.基因突变的概念

替换.增添.缺失，基因结构的改变

2.实质：基因结构的改变

3.发生时期：细胞分裂间期

4.基因突变的原因

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

新基因产生的途径，生物变异的根本来源，生物进化的原始材料

二.基因重组

1.概念：有性生殖，控制不同性状的基因的重新组合

2.产生的原因

（1）减数第一次分裂时非同源染色体上的非等位基因的自由组合

（2）减数第一次分裂时非姐妹染色单体上等位基因的交叉互换

3.基因重组的意义

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。

七、教学反思

生物学科属于自然科学学科，在学习的过程中，根据新课标要求，要积极倡导探究式学习，从而提高学生的学习能力，培养研究精神。对知识的真正理解只能是学习者自身基于自身的经验背景建构起来的，要想让学生获得更多、更牢固的知识，必须调动学生的积极性，让其主动探索体验，仅仅依靠语言的传递是不够的。本节知识较为抽象，在学习时一定注意从现象开始，联系所学过的有关知识去理解基因突变这个概念。

（1）在学习基因重组的概念时，应联系减数分裂的染色体变化。同时注意与基因突变进行比较，可采用列表方式，使两种变异之间的区别与联系更加清晰。

（2）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。结合基因的结构和基因对性状控制的相关知识，教师以多种多样的教学方式让学生自己研究基因突变是否一定会带来性状的改变。在学习基因突变的本质时，要联系DNA复制和基因表达的有关知识。