第五章第一节《基因突变和基因重组》的教学设计
教学基本流程 一、创设情景，导入新课 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。 图5--1正常红细胞和异常红细胞的图片 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。 二、基因突变探究 提出学习任务一：找出镰刀型细胞贫血症患者血红蛋白分子异常的真正原因。 思考与讨论：1-3 1、以下是血红蛋白分子的部分氨基酸顺序，请找出发生了变化的氨基酸： 氨基酸顺序：1号 — 2号 — 3号 — 4号 — 5 号 — 6号 — 7号 — 8号 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— 2、氨基酸是由DNA分子决定的，由此可推测相应的DNA分子的碱基片段发生了什么变化？完成下面镰刀型细胞贫血症病因的图解。 蛋白质 正常 异常 氨基酸 谷氨酸 缬氨酸
C T T C T DNA
3、从分子水平上讨论和说明镰刀型细胞贫血症的真正病因 直接原因：氨基酸被替换 根本原因：碱基对替换 4、设置问题情景：一个碱基对的变化就可导致生物性状变化吗？（教师引导学生回顾密码子的兼并性的现象，培养发散思维） 结合镰刀型细胞贫血症的实例，尝试总结基因突变的概念。 三、基因突变 1、 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、方式：碱基对的替换、增添和缺失。 3、实质：基因结构的改变 4、发生时期：细胞分裂间期（有丝分裂、减数第一次分裂前的间期） 5、对后代影响：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。（但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）比如皮肤癌、肺癌、肝癌不遗传。 设置情景，癌细胞是体细胞发生基因突变的结果，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： 四、突变的原因 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、碱基类似物等 ③生物因素：某些病毒、细菌的代谢产物等 内因： 碱基变化。(DNA) 教师分析：在前面的学习中，我们知道了相对性状是由等位基因控制，而等位基因的产生与基因突变密切相关，下面我们以一些生物的相对性状为例，学习基因突变的特征。 提出学习任务二：学生阅读材料，总结归纳基因突变的特点 P82阅读 四．特点 资料1： 自然界中，流感病毒可分为甲、乙、丙三型；肺炎双球菌的种类有有荚膜和无荚膜类型；豌豆种子的圆滑和皱缩；番茄的红果和黄果；小麦的高杆和矮杆；果蝇的白眼和红眼；鸡的玫瑰冠和单冠；兔的白毛和黑毛；正常绵羊和短腿安康羊；正常人和白化病病人等。 用幻灯片展示10幅各种生物相对性状的图片 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？例子中列举了病毒、细菌、动植物和人的一些相对性状，说明以上的生物体都有可能发生基因突变，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
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4长幻灯片，引导探究：残翅果蝇 、短腿安康羊、白化病病人、镰刀型细胞贫血症的患者图片。 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：基因突变利少害多。 设置问题情景，引导学生思考、分析：生物发生的基因突变一般是利少害多，这是绝对的吗？ 学生拓展思维训练，阅读资料，分析问题： 提供材料5：非洲是疟疾猖獗的地区。疟疾是一种经按蚊传播而引起的寄生虫病，恶性疟疾发病常侵犯内脏，严重者或医治不及时会引起病人的死亡。镰刀型贫血症是一种溶血性贫血症，严重时会导致死亡，在非洲黑人中发病率最高，是一种在20世纪才被人们发现的常染色体隐性遗传病。在非洲具有镰刀型细胞贫血症突变基因的个体（即杂合体）不表现镰刀型贫血症的症状，因为该个体能同时合成正常和异常的血红蛋白，但却对疟疾具有较强的抵抗力。 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。 提出思考题：既然突变一般利少害多，自然条件下基因突变的频率很低，基因突变能否成为生物的进化提供原材料呢？ 提供资料6：在适宜的条件下，生长1～2天的大肠杆菌培养物的浓度约为每毫升10 9个细胞，DNA复制的错误率约为10— 9，也就是每连接10 9 个核苷酸才可能发生一个错误。在含有10 9 个细胞的培养物中，由于DNA的差错就可能发生几百万个突变，可能包含大肠杆菌基因的上千种变异形式。 学生分析：基因突变频率低是针对个体水平而言，但在进化时，并不是考虑生物个体。 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。 五、基因突变的意义 提出思考题，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： 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。 展示狗由于基因重组而产生的毛色变异的图片，导入下一个学习内容：基因重组。 六、基因重组 学生分析图片资料，师生共同归纳基因重组的概念 1、概念：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 重温基因的自由组合定律 提出学习任务三：重温基因自由组合定律，理解基因重组的本质。 下图所示是某雄性动物正在进行分裂的细胞图，请据图回答：
A a B b 1 2 3 4 1、在细胞分裂中一定要分离的染色体是 ， 在细胞分裂中一定要自由组合的染色体是 ，发生染色体分离和自由组合的时期是 分裂 时期。 2、图中可以重组的基因有 ，它们的关系是 基因，它们发生重组的原因是 。 3、在四分体时期， 有时会发生交叉互换，导致 基因伴随染色单体的交换而交换。 提供复习的材料：非姐妹染色单体的交叉互换（等位基因的互换）的图片，引导学生在解决基因重组产生原因的问题时，实现减数分裂过程中染色体和基因之间关系的知识迁移。 师生共同归纳产生基因重组原因： （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 设置问题情景：如何理解人群中个体性状是多种多样的？ 提出学习任务四：通过计算，理解基因重组对子代多样性产生的意义 人的体细胞中有23对染色体，请你根据自由组合定律计算，一位父亲可能产生多少种染色体组成不同的精子，一位母亲可能产生多少子种染色体组成不同的卵细胞？ 教师、学生计算分析：都是2 23 钟。 指导学生通过计算总结：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。 七、基因重组的意义 设置问题情景： 1、基因重组能产生新基因吗? 2、新基因型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、基因重组对生物进化有何意义？ 师生共同总结：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。 提出学习任务五：基因突变和基因重组的比较 基因突变和基因重组的比较
八、板书设计 第 1 节 基因突变和基因重组 一、基因突变的实例 二、基因突变的概念 DNA分子中发生碱基对的替换、增添、缺失，而引起的基因结构的改变，叫做基因突变 三、基因突变的原因 正常基因
诱变因素的种类 ②化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物等 ③生物因素：某些病毒、细菌的代谢产物等 突变基因 四、基因突变的特点 1、基因突变的普遍性 2、基因突变的随机性、不定向性 3、自然状态下基因突变的频率很低 五、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。 六、基因重组 1、概念：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 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 七、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。 |
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