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2019-2020年高中生物《基因突變和基因重組》教案11 新人教版必修2 一、 教學(xué)目標 1.舉例說明基因突變的特點和原因。 2.舉例說出基因重組。 3.說出基因突變和基因重組的意義。 二、教學(xué)重點和難點 1.教學(xué)重點 （1）基因突變的概念及特點。 （2）基因突變的原因。 2.教學(xué)難點 基因突變和基因重組的意義。 三、教學(xué)策略 本模塊的第1章至第4章，從分子水平闡述了基因的本質(zhì)、基因在細胞中的存在位置、基因的結(jié)構(gòu)和作用等基本問題，第5章則從生物變異入手，從基因和染色體變化的角度來認識生物發(fā)生變異的原因，是第4章《基因的表達》的延續(xù)和拓展。 本節(jié)教學(xué)可用1課時，教學(xué)重點是基因突變。基因重組的實質(zhì)，即基因的自由組合定律，已經(jīng)在孟德爾的豌豆雜交實驗中作過詳細的介紹，因此在本節(jié)教學(xué)中不再列為重點內(nèi)容。本節(jié)在教學(xué)上可以采取以下策略。 1.從科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程切入，設(shè)置問題情境，引導(dǎo)學(xué)生探究。 為了讓學(xué)生更好地理解基因突變的概念，教材不是從概念到概念，而是從實例分析入手，再歸納總結(jié)概念。在教學(xué)過程中，教師也應(yīng)遵循這種符合學(xué)生認知規(guī)律的呈現(xiàn)方式，從現(xiàn)象到概念，從宏觀到微觀來開展教學(xué)活動。 關(guān)于基因突變，教材選用了鐮刀型細胞貧血癥的實例，從現(xiàn)象開始，追根溯源，讓學(xué)生理解基因突變的根本原因是DNA分子的堿基對發(fā)生了變化。這種變化可能會導(dǎo)致生物體的性狀發(fā)生改變。限于篇幅，教材沒有過多地介紹鐮刀型細胞貧血癥的發(fā)現(xiàn)過程（具體過程參見教學(xué)案例）。教學(xué)中，教師可以給學(xué)生適當(dāng)補充一些相關(guān)材料，并結(jié)合“思考與討論”中的問題，讓學(xué)生討論和探究。通過討論，學(xué)生能夠認識到基因突變的本質(zhì)是DNA分子的堿基對發(fā)生了改變，并且能夠進一步理解“基因?qū)π誀畹目刂剖峭ㄟ^控制蛋白質(zhì)合成來實現(xiàn)的”這一基本的生物學(xué)原理。 2.用類比推理的方法引導(dǎo)學(xué)生理解基因突變的類型。 怎樣全面理解DNA分子堿基對的改變可能導(dǎo)致的結(jié)果呢？是不是DNA分子的堿基對發(fā)生改變就一定會導(dǎo)致生物性狀的變化？為了說明這個問題，教師可以先引導(dǎo)學(xué)生閱讀 “問題探討”，討論英文句子中個別字母發(fā)生改變后，對于全句所表達的意思的影響情況。通過分析可以看出，英語句子中一個字母的改變，可能導(dǎo)致句子的意思不變、變化不大和完全改變這三種情況。然后，教師再通過聯(lián)想和類比的方法，結(jié)合不同的密碼子可以對應(yīng)相同的氨基酸的知識，引導(dǎo)學(xué)生推測基因突變與生物性狀改變之間的關(guān)系，從而理解不是所有的基因突變都會導(dǎo)致生物體性狀的改變。所以，基因突變對于生物體來說，有的有害，有的有利，有的既無害也無利。 3.通過生活中的具體事例引導(dǎo)學(xué)生理解抽象的概念。 在學(xué)習(xí)基因突變的原因時，教師可以引用癌癥的病例，介紹癌癥的形成是體細胞發(fā)生基因突變的結(jié)果，然后讓學(xué)生列舉生活中的事例，歸納哪些因素會導(dǎo)致基因突變。例如，射線（X射線、紫外線、γ射線等)容易引發(fā)癌癥，在強烈的日光下暴曬，容易導(dǎo)致皮膚癌；據(jù)報道，在醫(yī)院放射室工作的醫(yī)生容易患癌癥；前蘇聯(lián)的切爾諾貝利核電站發(fā)生核泄漏時，核電站周圍的居民得癌癥的幾率大大增加。 4.以設(shè)問和討論的形式引導(dǎo)學(xué)生思考基因突變和基因重組的意義。 基因突變和基因重組的意義是教學(xué)中的難點。為了理解基因突變是生物變異的根本來源，是生物進化的原始材料，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考下列問題?；蛲蛔兡墚a(chǎn)生新的基因嗎？這些新的基因產(chǎn)生的新性狀對生物的生存有什么意義（有利還是有害）？自然環(huán)境會選擇哪些個體生存下來？通過這些設(shè)問，使學(xué)生理解基因突變最重要的特點是產(chǎn)生了新的基因，原來的基因和新的基因所表達的性狀為自然環(huán)境提供了選擇的材料。基因重組盡管不能產(chǎn)生新的基因，但可以產(chǎn)生不同的生物性狀組合，產(chǎn)生新的基因型。所以說，基因重組為生物的進化提供了可供選擇的材料。 5.以填表的形式引導(dǎo)學(xué)生對比和總結(jié)。 教師在教學(xué)結(jié)束時，可將基因突變和基因重組進行列表總結(jié)，其中的總結(jié)內(nèi)容可由學(xué)生討論回答。 基因突變 基因重組 本質(zhì) 基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)生了新基因，出現(xiàn)了新的性狀。 不同基因的重新組合，不產(chǎn)生新基因，而是產(chǎn)生新的基因型，使不同性狀重新組合。 發(fā)生時間 及原因 細胞分裂間期DNA分子復(fù)制時，由于外界理化因素或自身生理因素引起的堿基對的替換、增添或缺失。 減數(shù)第一次分裂后期中，隨著同源染色體的分開，位于非同源染色體上的非等位基因進行了自由組合。 條件 外界環(huán)境條件的變化和內(nèi)部因素的相互作用。 有性生殖過程中進行減數(shù)分裂形成生殖細胞。 意義 生物變異的根本來源，是生物進化的原材料。 生物變異的來源之一，是形成生物多樣性的重要原因。 發(fā)生可能 突變頻率低，但普遍存在。 有性生殖中非常普遍。 四、答案和提示 （一）問題探討 提示：DNA分子攜帶的遺傳信息發(fā)生了改變。但由于密碼的簡并性，DNA編碼的氨基酸不一定改變。如果氨基酸發(fā)生了改變，生物體的性狀可能發(fā)生改變。改變的性狀對生物體的生存可能有害，可能有利，也有可能既無害也無利。 （二）思考與討論一 1.圖中谷氨酸發(fā)生了改變，變成了纈氨酸。 2.提示：可查看教材表4-1，20種氨基酸的密碼子表。 3.能夠遺傳。突變后的DNA分子復(fù)制，通過減數(shù)分裂形成帶有突變基因的生殖細胞，并將突變基因傳遞給下一代。 （三）思考與討論二 1.223種精子；223種卵細胞。 2.需要有246+1個個體；不可能。 3.提示：可以從染色體上基因的多樣性、減數(shù)分裂過程中配子形成的過程以及基因重組等角度思考。 生物體的性狀是由基因控制的。在減數(shù)分裂形成生殖細胞的過程中，隨著同源染色體的分離，位于非同源染色體上的非等位基因進行重新組合。人的基因約有3萬多個，因此，形成生殖細胞的類型也非常多，由生殖細胞通過受精作用形成的受精卵的類型也就非常多。所以，人群中個體性狀是多種多樣的。 （四）旁欄思考題 因為紫外線和X射線易誘發(fā)基因突變，使人患癌癥。 （五）批判性思維 這種看法不正確。對于生物個體而言，發(fā)生自然突變的頻率是很低的。但是，一個物種往往是由許多個體組成的，就整個物種來看，在漫長的進化歷程中產(chǎn)生的突變還是很多的，其中有不少突變是有利突變，對生物的進化有重要意義。因此，基因突變能夠為生物進化提供原材料。