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1、2022年高一生物基因突变和基因重组教学设计一、教材解析本节在引言部分指出生物的变异具有普遍性，变异可以分为可遗传的变异和不遗传的变异，可遗传的变异有三种来源，即基因突变、基因重组和染色体变异。本小节介绍了基因突变的概念、意义和特点，人工诱变在育种上的应用，以及基因重组的概念和意义，教材从实例引入基因突变的概念，是为了学生便于理解抽象的概念。在介绍基因突变的普遍性、随机性、自然突变率低、有害性和不定向性时，教材也举了具体的实例。设计的旁栏思考题和小资料，也有利于学生加深对基因突变特点的理解。人工诱变在育种上有重要用途，可通过教材介绍的我国在诱变育种方面所取得的成就，对学生进行爱国主义教育。本小
2、节内容与其他章节的联系：（1）基因突变与DNA的复制有关；（2）基因重组与生物的生殖和发育中的减数分裂有关。二、目标解析1、举例说明基因突变的特点和原因2、举例说出基因重组。3、说出基因突变和基因重组的意义。2、过程与方法三、教学问题诊断1.从科学发现的过程切入，设置问题情境，引导学生探究。为了让学生更好地理解基因突变的概念，教材不是从概念到概念，而是从实例分析入手，再归纳总结概念。在教学过程中，教师也应遵循这种符合学生认知规律的呈现方式，从现象到概念，从宏观到微观来开展教学活动。关于基因突变，教材选用了镰刀型细胞贫血症的实例，从现象开始，追根溯源，让学生理解基因突变的根本原因是DNA分子的碱
3、基对发生了变化。这种变化可能会导致生物体的性状发生改变。限于篇幅，教材没有过多地介绍镰刀型细胞贫血症的发现过程（具体过程参见教学案例）。教学中，教师可以给学生适当补充一些相关材料，并结合“思考与讨论”中的问题，让学生讨论和探究。通过讨论，学生能够认识到基因突变的本质是DNA分子的碱基对发生了改变，并且能够进一步理解“基因对性状的控制是通过控制蛋白质合成来实现的”这一基本的生物学原理。2.用类比推理的方法引导学生理解基因突变的类型。怎样全面理解DNA分子碱基对的改变可能导致的结果呢？是不是DNA分子的碱基对发生改变就一定会导致生物性状的变化？为了说明这个问题，教师可以先引导学生阅读 “问题探讨”
4、，讨论英文句子中个别字母发生改变后，对于全句所表达的意思的影响情况。通过分析可以看出，英语句子中一个字母的改变，可能导致句子的意思不变、变化不大和完全改变这三种情况。然后，教师再通过联想和类比的方法，结合不同的密码子可以对应相同的氨基酸的知识，引导学生推测基因突变与生物性状改变之间的关系，从而理解不是所有的基因突变都会导致生物体性状的改变。所以，基因突变对于生物体来说，有的有害，有的有利，有的既无害也无利。3.通过生活中的具体事例引导学生理解抽象的概念。在学习基因突变的原因时，教师可以引用癌症的病例，介绍癌症的形成是体细胞发生基因突变的结果，然后让学生列举生活中的事例，归纳哪些因素会导致基因突
5、变。例如，射线（X射线、紫外线、射线等)容易引发癌症，在强烈的日光下暴晒，容易导致皮肤癌；据报道，在医院放射室工作的医生容易患癌症；前苏联的切尔诺贝利核电站发生核泄漏时，核电站周围的居民得癌症的几率大大增加。4.以设问和讨论的形式引导学生思考基因突变和基因重组的意义。基因突变和基因重组的意义是教学中的难点。为了理解基因突变是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料，教师可以引导学生思考下列问题。基因突变能产生新的基因吗？这些新的基因产生的新性状对生物的生存有什么意义（有利还是有害）？自然环境会选择哪些个体生存下来？通过这些设问，使学生理解基因突变最重要的特点是产生了新的基因，原来的基因和新的基
6、因所表达的性状为自然环境提供了选择的材料。基因重组尽管不能产生新的基因，但可以产生不同的生物性状组合，产生新的基因型。所以说，基因重组为生物的进化提供了可供选择的材料。5.以填表的形式引导学生对比和总结。四、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图复习什么是性状？性状是由什么决定的？学生回答复习巩固引入性状表现除与遗传物质有关外，还与什么有关？性状由亲代传递到子代时，会不会一成不变呢？当然不会，或多或少都会存在差异，这又为什么呢？那么生物的变异又是如何产生的呢？又有什么特点呢？学生思考后回答：问题探究，激发学生积极思维和求知欲望新课新课新课基因突变和基因重组1变异的类型运用多媒体（幻灯片）展示
7、让一个图片。上图是一个普通的玉米种子在萌发长成植株的过程中，水、肥、光特别充足，所结种子大而饱满，但这样的种子种下去，结出的却是普通种子；下图是太空椒（普通青椒种子邀游过太空后培育而成）与普通青椒对比，果实明显增大，种植下去，仍然是肥大果实。提问：籽粒饱满的种子与普通种子相比，太空椒与普通青椒相比，形状有明显的差异，这是为什么？提问：把子粒饱满的种子种下去，长出的种子是不是粒大饱满？提问：把肥大的青椒种下去，长出的是不是肥大青椒？提问：这两个问题说明了什么？可见生物的变异有这样两种类型。那什么情况下的变异不遗传，什么情况下的变异可遗传？我们知道生物的表现型与基因型和外界环境条件有关。像玉米这样
8、，子粒饱满是由于水、肥和光充足引起，也就是外界环境条件引起的，这种变异是不遗传的。而太空椒邀游过太空，宇宙辐射改变了遗传物质，因此这个变异性状就是可遗传的。可遗传的变异是生物变异的主要类型。它的来源主要有三方面：基因突变、基因重组和染色体变异。设问：那么，什么是基因突变？基因突变是怎么产生的？又怎么导致生物变异呢？2基因突变下面一段录像是关于正常的红细胞基因突变形成镰刀型细胞贫血症的内容，我们先来看一下提问：从片子中我们看到正常红细胞是什么形状？有什么功能？提问：镰刀型细胞贫血症的红细胞呈镰刀状，对功能的完成有没有影响？是什么原因使正常红细胞变成镰刀型红细胞？讲述：分子生物学研究表明：是基因突
9、变的结果让我们来看镰刀型细胞贫血症病因的图解大家知道，性状是由蛋白质来体现的，我们先来看正常血红蛋白与镰刀型血红蛋白的氨基酸的组成。提问：两者有什么区别？（回答：正常的是谷氨酸，异常的是缬氨酸）提问：氨基酸是由什么决定的？（回答：由信使RNA上的密码子决定的。）提问：构成信使RNA上的密码子的那些碱基又是由什么决定的呢？（回答：由DNA上的碱基决定的。）提问：大家来比较一下正常与异常的DNA，它们的区别在哪里？（回答：一个碱基对的改变。）提问： DNA上一个碱基对发生了改变，最终导致了镰刀型细胞贫血症。我们知道性状是由基因控制的，基因是怎么来决定性状的？（回答：基因是由脱氧核苷酸组成的，脱氧核
10、苷酸的排列顺序代表了遗传信息，基因控制生物性状就是要把特定的遗传信息通过转录和翻译反映到具体的蛋自质结构上。）讲述：我们看控制血红蛋白的DNA上一个碱基对改变，使得该基因脱氧核苷酸的排列顺序发生了改变（教师引导学生回答），也就是基因结构改变了，最终控制血红蛋白的性状也会发生改变，所以红细胞就由圆饼状变为镰刀状了。设问：基因结构改变除了碱基对的替换，还会不会有其它可能？学生分析后答出DNA分子中碱基对数目的改变也会导致基因结构的改变。当DNA中碱基对增加或减少时，对性状的表现有没有影响。要求学生写出此过程。现在大家来总结基因结构的改变包括哪些变化？（回答：DNA碱基对替换、增添和缺失。）教师作总
11、结：基因脱氧核苷酸顺序代表了遗传信息，顺序变了，遗传信息也变了，通过转录、翻译形成的蛋白质也就发生了改变，性状自然会发生改变。可见，基因结构改变会使生物发生变异。现在请大家自己来总结出基因突变的概念。讲述：基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变基因突变使一个基因变成它的等位基因，并且通常会引起一定的表现型变化。下面让我们来看几个基因突变的图片（ppt展示）。玉米高茎矮茎、普通羊短腿羊、正常人白化病提问：基因突变往往产生了一些新性状，这对生物有什么意义？由于基因突变产生的新性状是生物从未有过的性状，因此它是生物变异的根本来源，也为生物进化提供了最初的原材料。但生物的变异不只是由基因突变引起的，
12、我们怎样去认识由于基因突变而引起的变异？下面我们就来了解基因突变的特点。先来看几幅图片（ppt展示）：（正常棉花短果枝；水稻高杆矮杆；果蝇长翅残翅；家鸽羽毛白色灰红色；人正常色觉色盲；正常人白化病），这些图片，有植物，动物，还有人的例子，你们认为突变有什么特点？讲述：植物、动物和人都可能发生基因突变。这也说明基因突变在生物界是普遍存在的。无论是低等生物，还是高等动植物以及人，都可以发生基因突变。这种突变在自然条件下发生的叫自然突变，在人为条件下诱发产生的叫诱发突变。基因突变是发生在什么时期？哪些细胞能发生基因突变？其实基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期和生物体的任何细胞。我们以植物个体发
13、育过程为例（展示ppt），个体发育的起点是受精卵，经过分裂形成胚，种子萌发长成一个新个体，其间任何时期任何细胞都可能发生突变，大家特别注意看，叶芽和花芽部位突变以及引起突变性状的表现部位。提问：基因突变发生的时期与突变性状的表现有什么关系？（回答：突变发生的时期越早，表现突变的部分越多，突变发生的时期越晚，表现突变的部分越少。）提问：如果突变发生在体细胞，该性状会不会遗传给后代？讲述：既然任何生物发育的任何时期任何细胞都可能发生突变，那是不是突变很容易发生也会很多呢？请大家阅读教材内容。讲述：基因突变率很低，高等生物中大约有十万个到一亿个生殖细胞中才会有一个生殖细胞发生基因突变，低等生物，细菌
14、、噬菌体突变频率更低，同一种生物不同的基因突变率也不一样。设问：基因突变对生物体究竟好不好呢？教师总结：绝大多数是有害的，但也有少数有利，为什么呢？因为任何一种生物都是长期进化过程的产物，它们与环境已经取得了高度协调。如果发生基因突变就可能破坏这种协调关系。因此基因突变对于生物往往有害，但少数是有利的。我们能不能只让它进行有利的突变呢？这不行。因为基因突变是不定向的。一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。例如（ppt展示），控制小鼠毛色的灰色基因（A）可以突变成黄色基因（AY），也可以突变成黑色基因（a)。但是，每一个基因的突变，都不是没有任何限制的。例如，小鼠毛色基因的突变能不能突变成毛的长短呢？不能（回答），只限定在色素的范围内，不会超出这个范围。（以上五点是基因突变的特点，在进行讨论时，教师要适时根据具体情况引导，正确了解基因突变的特点，就能正确地认识基因突变引起的变异）学生思考后回答学生反思学生对应教材作记号学生观看学生对应教材学生看作书回答对照课件做好笔记完善图解
