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2019-2020年高中生物《基因突變和基因重組》教案15 新人教版必修2 一、教材分析 《基因突變和基因重組》是人教版高中生物必修二《遺傳與進化》第5章第1節(jié)的教學內容，主要學習基因突變的概念、特點和原因，基因突變和基因重組的意義。 二、教學目標 （一）知識方面 1.舉例說明基因突變的概念、原因、特點； 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）能力方面 1.學會數(shù)據(jù)處理，類比推理等科學方法； 2.培養(yǎng)學生自學能力，發(fā)散思維及綜合能力。 （三）情感態(tài)度價值方面 1.在基因突變的學習中懂得生物界在豐富多彩的本質，從而進行辯證唯物主義的思想教育； 2.在基因突變的學習中懂得如何確立健康的生活方式。 3．引導學生從生物學角度對基因突變和基因重組作科學的了解，形成正確的科學價值觀，激發(fā)學生的責任感。 三、教學重點難點 重點：1．基因突變的概念及特點。2．基因突變的原因。 難點： 基因突變和基因重組的意義。 四、學情分析 生物的變異現(xiàn)象對于學生而言并不陌生，通過初中生物課的學習學生已經初步認識到生物的變異首先與遺傳物質有關，其次與環(huán)境有關本節(jié)在此基礎上進一步引導學生學習遺傳物質究竟是如何引起生物的變異的。 五、教學方法 1．學案導學：見后面的學案。 2．新授課教學基本環(huán)節(jié)：預習檢查、總結疑惑→情境導入、展示目標→合作探究、精講點撥→反思總結、當堂檢測→發(fā)導學案、布置預習 六、課前準備 1．學生的學習準備：預習本節(jié)問題探討及基因突變的實例。 2．教師的教學準備：多媒體課件制作，課前預習學案，課內探究學案，課后延伸拓展學案。 七、課時安排：1課時 八、教學過程 (一)預習檢查、總結疑惑 檢查落實了學生的預習情況并了解了學生的疑惑，使教學具有了針對性。 （二）情景導入、展示目標。 引言：前面我們對遺傳問題進行了學習,知道了主要的遺傳物質是DNA，控制生物性狀遺傳的遺傳物質的結構和功能的基本單位是基因，以及遺傳的二個基本定律和伴性遺傳。 生物性狀是由什么決定的呢？（答：由遺傳物質決定的。） 性狀表現(xiàn)除與遺傳物質有關外，還與什么有關？（答：與外界條件有關）性狀由親代傳遞到子代時，會不會一成不變呢？當然不會，或多或少都會存在差異，這又為什么呢？（答：這是因為生物體不僅具有遺傳還具有變異。） 在豐富多彩的生物界中，蘊含著形形色色的變異現(xiàn)象。那么生物的變異又是如何產生的呢？又有什么特點呢？今天，我們就來學習這方面的知識。 檢查學生預習情況并讓學生把預習過程中的疑惑說出來。 設計意圖：步步導入，吸引學生的注意力，明確學習目標。 （三）合作探究、精講點撥。 探究1.基因突變的實例 講述：生物的變異有兩種類型。那什么情況下的變異不遺傳，什么情況下的變異可遺傳？我們知道生物的表現(xiàn)型與基因型和外界環(huán)境條件有關。像玉米這樣，子粒飽滿是由于水、肥和光充足引起，也就是外界環(huán)境條件引起的，這種變異是不遺傳的。而太空椒邀游過太空，宇宙輻射改變了遺傳物質，因此這個變異性狀就是可遺傳的。 可遺傳的變異是生物變異的主要類型。它的來源主要有三方面：基因突變、基因重組和染色體變異。 那么，什么是基因突變？基因突變是怎么產生的？又怎么導致生物變異呢？下面一些圖片是關于正常的紅細胞基因突變形成鐮刀型細胞貧血癥的內容，我們先來看一下 （學生閱書第80—81頁后回答鐮刀型細胞貧血癥是怎樣引起的一種遺傳?。坑懻摬⒒卮饐栴}）。 問：從片子中我們看到正常紅細胞是什么形狀？有什么功能？ （答：圓餅形狀，運輸氧氣功能。） 問：鐮刀型細胞貧血癥的紅細胞呈鐮刀狀，對功能的完成有沒有影響？ （答：有，運氧氣能力降低，易破裂溶血造成貧血，嚴重時會導致死亡。） 講述：那么又是什么原因使正常紅細胞變成鐮刀型紅細胞？分子生物學研究表明是基因突變的結果。讓我們來看鐮刀型細胞貧血癥病因的圖解。 大家知道，性狀是由蛋白質來體現(xiàn)的，我們先來看正常血紅蛋白與鐮刀型血紅蛋白的氨基酸的組成（學生看課文81頁討論并回答問題）。 問：兩者有什么區(qū)別？（答：正常的是谷氨酸，異常的是纈氨酸） 問：氨基酸是由什么決定的？（答：由信使RNA上的密碼子決定的。） 問：構成信使RNA上的密碼子的那些堿基又是由什么決定的呢？（答：由DNA上的堿基決定的。） 問：大家來比較一下正常與異常的DNA，它們的區(qū)別在哪里？ （答：一個堿基對的改變。） 問：DNA上一個堿基對發(fā)生了改變，最終導致了鐮刀型細胞貧血癥。我們知道性狀是由基因控制的，基因是怎么來決定性狀的？ （答：基因是由脫氧核苷酸組成的，脫氧核苷酸的排列順序代表了遺傳信息，基因控制生物性狀就是要把特定的遺傳信息通過轉錄和翻譯反映到具體的蛋白質結構上。） 講述：我們看控制血紅蛋白的DNA上一個堿基對改變，使得該基因脫氧核苷酸的排列順序發(fā)生了改變（教師引導學生回答），也就是基因結構改變了，最終控制血紅蛋白的性狀也會發(fā)生改變，所以紅細胞就由圓餅狀變?yōu)殓牭稜盍?。基因結構改變除了堿基對的替換，還會不會有其它可能？ 大家回顧一下，什么叫基因？基因的分子結構如何？出示基因結構變化示意圖，對圖講解。 現(xiàn)在請大家自己來總結出基因突變的概念。 （答：DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失而引起的基因結構的改變叫基因突變。） 講述：基因突變是染色體的某一個位點上基因的改變，基因突變使一個基因變成它的等位基因，并且通常會引起一定的表現(xiàn)型變化。如棉花正常枝→短果枝、普通羊→短腿羊、正常人→白化病、水稻高桿→矮桿、果蠅的紅眼→白眼等。 那么基因突變是如何產生的呢？ 探究2.基因突變的原因 學生閱讀書本81頁自己總結易誘發(fā)生物發(fā)生基因突變并提高基因突變頻率的因素有三類： （1）物理因素：包括X射線、紫外線、激光等； （2）化學因素：有亞硝酸、堿基類似物等。 （3）生物因素：如病毒和某些細菌等 生物的變異不只是由基因突變引起的，我們怎樣去認識由于基因突變而引起的變異？下面我們就來了解基因突變的特點。 探究3.基因突變的特點 出示圖片：棉花正常枝→短果枝；水稻高桿→矮桿；果蠅長翅→殘翅；雞的直羽→卷羽；人正常色覺→色盲；正常人→白化病。這些圖片，有植物，動物，還有人的例子，你們認為突變有什么特點？（可讓學生進行討論，用具體實例來說出各特點。） （答：植物、動物和人都可能發(fā)生基因突變。） 基因突變是發(fā)生在什么時期？哪些細胞能發(fā)生基因突變？ （答：其實基因突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期和生物體的任何細胞。） 問：如果突變發(fā)生在體細胞，該性狀會不會遺傳給后代？ （答：不會，只有生殖細胞的突變才會遺傳給后代） 既然任何生物發(fā)育的任何時期任何細胞都可能發(fā)生突變，那是不是突變很容易發(fā)生呢？請大家閱讀書本第82頁第4段的內容。（通過一問一答的形式明確） 基因突變率很低，高等生物中大約有十萬個到一億個生殖細胞中才會有一個生殖細胞發(fā)生基因突變，低等生物，細菌、噬菌體突變頻率更低，同一種生物不同的基因突變率也不一樣。 基因突變對生物體究竟好不好呢？大家討論一下。 我們能不能只讓它進行有利的突變呢？這不行。因為基因突變是不定向的。一個基因可以向不同的方向發(fā)生突變，產生一個以上的等位基因?；蛲蛔兊奶攸c有：①普遍性、②隨機性、③低頻性（突變率低）、④多數(shù)有害性、⑤不定向性。（在進行討論時，教師要適時根據(jù)具體情況引導，正確了解基因突變的特點，就能正確地認識基因突變引起的變異） 基因突變往往產生了一些新性狀，這對生物有什么意義？ 探究4．基因突變的意義 學生閱讀書本82頁第5段思考討論基因突變的意義。 探究5.基因重組 其實生物變異不只是由基因突變引起的，基因重組也會造成生物變異。那么基因重組造成的生物變異又是在什么情況下發(fā)生的呢？又有什么特點呢？接下來我們就來學習基因重組。什么是基因重組呢？基因重組是控制不同性狀的基因重新組合。關于基因重組我們在前面學習自由組合定律時已經接觸過這方面的知識。大家先回顧一下，黃色圓粒與綠色皺粒作親本雜交，產生后代的過程。 問：F２除了黃色圓粒、綠色皺粒以外還有兩種親本所沒有的新性狀：黃色皺粒、綠色圓粒，這兩種性狀與親本相比是不是變異性狀？ （答：是。） 問：它們又是如何產生的呢？ （答：在F１減數(shù)分裂形成配子時，控制不同性狀的基因自由組合形成的。） 問：基因重組可以發(fā)生在什么情況下？ （答：減數(shù)分裂形成配子時非同源染色體上的非等位基因自由組合） 基因重組還可以發(fā)生在減數(shù)分裂四分體時期，由于同源染色體的非姐妹染色單體之間常常發(fā)生局部互換，而造成控制不同性狀的基因重新組合（教師引導回答。） 請大家舉出基因重組的例子。（回答：略） 大家舉出的例子有好多，要強調的是這些基因重組的變異必須通過有性生殖過程實現(xiàn)。豐富多彩的變異形成了生物多樣性的重要原因之一。因此對生物進化具有十分重要的意義。 （四）反思總結，當堂檢測。 教師組織學生反思總結本節(jié)課的主要內容，并進行當堂檢測。 教師列表總結基因突變和基因重組的本質、發(fā)生時間及原因、條件和意義等。 基因突變 基因重組 本質 基因的分子結構發(fā)生改變，產生了新基因，出現(xiàn)了新的性狀。 不同基因的重新組合，不產生新基因，而是產生新的基因型，使不同性狀重新組合。 發(fā)生時間及原因 細胞分裂間期DNA分子復制時，由于外界理化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。 設計意圖：引導學生構建知識網(wǎng)絡并對所學內容進行簡單的反饋糾正。（課堂實錄） （五）發(fā)導學案、布置預習。 我們已經學習了基因突變和基因重組，那么，可遺傳的變異還有染色體變異，在下一節(jié)課我們一起來學習染色體變異。這節(jié)課后大家可以先預習這一部分，著重分析染色體變異的類型。并完成本節(jié)的課后練習及課后延伸拓展作業(yè)。 設計意圖：布置下節(jié)課的預習作業(yè)，并對本節(jié)課鞏固提高。教師課后及時批閱本節(jié)的延伸拓展訓練。 九、板書設計 第五章　基因突變和其他變異 第一節(jié)　基因突變和基因重組 一．基因突變： 1．基因突變的實例： 2．基因突變的概念：3．基因突變的原因：4．基因突變的特點： 5．基因突變的意義： 二.基因重組： 1．概念： 2．類型： 3．意義： 三.基因突變與基因重組的區(qū)別 十、教學反思 1．本節(jié)根據(jù)具體的事例和學生已掌握的知識來設置問題，符合學生特點，調動了學生思維的積極性，在尋求問題答案的同時，既獲得了知識，又提高了能力； 2.把重點難點突破分解成一個個較小的問題，深入淺出，事半功倍，較好地完成了本節(jié)的教學任務。 3．基因突變的時間分配比基因重組的時間需要的多些 在后面的教學過程中會繼續(xù)研究本節(jié)課，爭取設計的更科學，更有利于學生的學習，也希望大家提出寶貴意見，共同完善，共同進步!