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1、整合资料运用探究进行“基因突变和基因重组”的教学设计安徽省芜湖市第十二中学吴志强 1教材分析基因突变和基因重组是人教版高中生物必修二遗传与进化第5章第1节的内容由于基因重组已经在孟德尔的豌豆杂交实验中作过详细的介绍，因此在本节教学中不再列为重点内容。本节主要学习基因突变的概念、特点和原因，基因突变和基因重组的意义。基因突变和基因重组是遗传学中重要的概念，是学生学习生物的遗传、变异和进化的重要基础。2学情分析变异对于高一学生而言并不陌生。通过初中生物课的学习和日常生活的体验，学生已经初步认识到生物的变异与遗传物质、环境等有关。在此基础上，教师利用学生极强的求知欲，引导学生在分子水平上理解基因突变
2、和基因重组的概念、掌握实质。本节知识比较抽象，需要学生具备相当强的抽象、空间思维能力和丰富的想象力。要达到从分子水平上理解和掌握，仍需要教师通过采取适当的教学策略，引导学生在不断地探究、思考、分析和讨论的过程中实现既定的教学目标。3教学目标（1）知识与技能举例说明基因突变的特点和原因。举例说出基因重组。说出基因突变和基因重组的意义。（2）过程与方法通过对镰刀型细胞贫血症的分析，让学生理解基因突变的根本原因。整合课内外资源，引导学生思考、探究基因突变和基因重组的意义。（3）情感态度与价值观引导学生从生物学角度对基因突变和基因重组作科学的了解，形成正确的科学价值观。4教学重点基因突变的概念和特点。
3、基因突变的原因。5教学难点基因突变和基因重组的意义。6教学程序61陈述导入：前面我们对遗传问题进行了学习、知道了生物的遗传物质主要是DNA，控制生物性状遗传的遗传物质的结构和功能的基本单位是基因，以及遗传的基本定律和伴性遗传。 (用幻灯片展示几组发生基因突变的有趣的图片，如图一)那么，变异呢？也同样如此。在丰富多彩的生物界中，蕴含着形形色色的变异现象。今天，我们就来学习这方面的知识。 图一【设计意图】步步导入，吸引学生的注意力，明确学习目标。62创设情景根据“问题探讨”中的事例，教师指导完成相关问题。【问1】句子中一个字母的改变，可能导致句子的意思发生怎样的变化？【问2】如果DNA分子复制时发
4、生类似的错误，DNA分子携带的遗传信息将会发生怎样的变化？可能对生物体产生怎样的影响？【问3】要求学生对基因突变有个大致的了解，从感性上有个认识。那么，生活中有哪些基因突变呢？提问引入基因突变实例内容。【设计意图】创设问题情景，引导学生进入新课学习状态。63进入新课631基因突变（1）基因突变的概念大家回顾一下，什么叫基因？基因的分子结构如何？课件逐步出示基因结构变化示意图（如图二），教师对图讲解基因突变发生的三种情况。【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。由于DNA分子中发生的碱基对的替换、增添或缺失，而引起
5、的基因结构的改变，叫基因突变。那么，基因突变是如何产生的呢？【设计意图】将碱基对的替换、增添或缺失形象的用图片的形式展示，就将抽象的内容形象化，最后由一设问引入基因突变的原因。 图二 图三（2）基因突变的原因课件显示正常型与镰刀型细胞贫血症的红细胞性状比较图（如图三）。【陈述】镰刀型贫血症是一种异常血红蛋白病。一旦缺氧，患者红细胞变成长镰刀型，血液的粘性增加，引起红细胞的堆积，导致各器官血流的阻塞。而出现脾脏肿大，四肢的骨骼、关节疼痛，血尿和肾功能衰竭等症状，病重时，红细胞受机械损伤而破裂产生溶血现象，引起严重贫血而造成死亡。以人类的镰刀型细胞贫血症为例来讲解基因突变的原因。【问1】镰刀型贫血
6、症病人的红细胞和正常人的为什么不一样？【问2】镰刀型贫血症病人血红蛋白中的谷氨酸为什么被缬氨酸取代？【强调】镰刀型细胞贫血症发病的根本原因是控制血红蛋白会成的基因中一个碱基对发生了改变，由变成 。这些基因突变如果是在自然条件下发生的叫自然突变（学生回答），在人为条件下诱发产生的叫诱发突变（学生回答）。【设计意图】明确碱基对发生改变与生物性状发生改变这一因果关系。【问3】为什么在强烈的日光下要涂抹防嗮霜，做X射线透视的医务人员要穿防护衣？【问4】那诱发突变的人为条件是什么？【设计意图】引发学生质疑，激发学生探究真相的欲望。要求学生阅读课本快速回答并归纳易诱发生物发生基因突变并提高基因突变频率的因
7、素有三类：物理因素：包括X射线、紫外线、激光等。化学因素：有亚硝酸、硫酸二乙酯等。生物因素：如病毒等。【问5】基因突变呈现什么特点呢？【设计意图】由此问题引入基因突变的特点。（3）基因突变的特点教师充分整合课内、课外资源做成小资料，借助课件逐步展示，利用设置问题串引导学生思考，探究并总结出基因突变的各种特点。【设计意图】利用小资料实施探究教学，学生对资料的图片和内容很感兴趣，既课堂气氛活跃又加强学生继续探究的动力。课件展示植物整个发育的过程（如图四）。【问1】请大家思考，基因突变可能发生在植物个体发育的哪些时期？【问2】自然界中其他的生物会发生突变吗？【问3】以上说明突变什么特点呢？ppt给出
8、下表常见突变性状小资料生物种类突变性状细菌无抗药性抗药性家鸽羽毛白色灰红色棉花正常枝短果枝人正常色觉色盲果蝇长翅残翅人正常肤色白化病果蝇红眼白眼【问1】家鸽的羽毛白色对灰红色属于什么？【问2】为什么会出现相对性状呢？【问3】其他的生物呢？体现了基因突变的什么特点？ppt课件给出下表小资料基因突变率大肠杆菌组氨酸缺陷型基因210果蝇的白眼基因4105果蝇的褐眼基因3105玉米的皱缩基因110小鼠的白化基因1105人类色盲基因3105【问1】从表中可知人类色盲基因的突变率是多少？高吗？【问2】其他生物的基因突变率呢？体现基因突变什么特点？给出白化苗和白化病图片（如图五），使学生理解任何一种生物都是
9、长期进化过程的产物，它们与环境取得了高度的协调。【问1】同学们有没有看见过玉米白化苗？推测下，白化的玉米苗能正常生长吗？为什么？【问2】玉米的白化性状是有什么决定的？【问3】控制白化性状的基因是怎么产生的呢？【问4】和玉米白化一样，人类也有白化病症，像这些性状对生物有益还是有害呢？体现了基因突变的什么特点？图五 图六课件给出经诱变处理的紫色种子产生的子代种子有多种性状和经诱变处理的黑色家鼠产生的子代也有几种性状（如图六）。【问1】大家有见过这样的种子吗？种子的种皮有几种性状？【问2】如果要你把这些性状的基因表示出来，你会吗？【问3】这些等位基因是怎么来的？说明基因突变具有什么特点？【问4】你知
10、道你的血型吗？感兴趣的话可以课下找找相关资料。【设计意图】根据本节课所学知识，学生可以尝试解释生活中的一些现象，做到现学现用，提高学生课堂学习的兴趣和效率。【归纳】突变特点:普遍性随机性突变率低有害性不定向性。（4）基因突变的意义教师利用课件，分别链接返回到资料界面，继续 进行探究。【问1】基因突变的结果是什么？突变的基因可以遗传吗？【问2】新基因产生新性状对生物的生存都有害吗？哪些是有利的？【问3】自然环境会选择哪些个体生存下来？【问4】基因突变频率很低，是不是说基因突变产生的变异也很少呢？这体现了上述基因突变的哪种特点？学生相互讨论，大胆发表自己对这些问题的看法，教师及时点拨、肯定并总结。
11、【归纳】基因突变的意义：基因突变是新基因产生的途径，是生物可遗传变异的根本来源，是生物进化的原材料。632基因重组【设问】“一母生九仔，连母十个样”，这种个体的差异，主要是什么原因产生的?【设计意图】由此问将基因突变顺利导入到基因重组部分。指导学生自学教材和回顾孟德尔自由组合定律。为帮助学生理解和记忆，教师课件展示减数分裂过程图，并提出下列问题引导学生思考：【问1】基因重组是基因的重新组合，哪些基因可以进行重新组合呢？【问2】非同源染色体在什么时期重新组合？【问3】减数第一次分裂后期，同源染色体和等位基因是怎样变化的？【问4】基因突变产生了新的基因，基因重组有产生新的基因吗？教师帮助学生回忆并
12、总结基因重组的定义及重组类型。【强调】基因重组是指在减数分裂的过程中，随着同源染色体的分离，位于非同源染色体上的非等位基因进行重新组合。基因重组产生的根本原因主要有两方面。一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。二是由于位于同源染色体上的原来连锁在一条染色体的非等位基因， 在减数第一次分裂的前期，同源染色体发生联会时，非姐妹染色单体之间由于交叉交换，基因也随之交换。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。【问5】
13、与基因突变相比，基因重组又有何意义呢？指导学生阅读并讨论“基因重组”部分的“思考与讨论”。【归纳】基因重组可以产生多种多样的基因组合的子代，其中有一些子代会含有适应某种环境变化的基因组合。所以说，基因重组是生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因，对生物的进化具有重要的意义。【设计意图】教师在学生回忆减数分裂的过程中，引导学生发现基因重组可能发生的两个可能，让学生参与到教学中来，自主构建知识体系，体现学生的主体地位。64课堂小结生物的变异，根据生物体内的遗传物质是否改变，分为可遗传变异和不可遗传变异两类。可遗传变异中的基因突变，是基因分子结构的改变。是在一定的外界条件或者生物内部因素的作用下，使得DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或替换，结果使基因中的脱氧核苷酸的排列顺序发生改变，最终导致原来的基因变为它的等位基因。染色体变异是下节课学习的内容，同学们课下可以提前去预习。【设计意图】布置课后预习任务，为下节课的学习做好充分准备。【强调】基因突变不同于基因重组，基因重组是基因的重新组合，产生了新的基因型，基因突变是基因结构的改变，产生了新的基因，产生了新的遗传物质。因而基因突变是生物产生变异的根本原因、为生物进化最供了最初的原材料。紧接着教师课件展示列表，学生快速比较基因突变和基因
