資源簡介

基因突變和基因重組教學設計
設計思路
學習內(nèi)容分析
本節(jié)課主要講解了可遺傳變異中的基因突變和基因重組。關于基因突變，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。這種變化可能會導致生物體的性狀發(fā)生改變。又從多個角度分析了基因突變的影響因素，進而分析了基因突變的特點以及意義。關于基因重組，教材簡單的解釋了兩種類型，這與減數(shù)分裂有一定聯(lián)系，較為簡單。對于基因重組的意義，可以通過舉例子讓學生體會并掌握。
學習者分析
前面第一章第二節(jié)和第二章第一節(jié)已經(jīng)分別學習了自由組合定律減數(shù)分裂的相關知識，學生們對于基因重組已經(jīng)有了一定的了解，這個知識點處理上可以通過展示基因重組兩種類型讓學生們體會到基因重組的過程。這節(jié)課的重點和難點集中于基因突變，要通過多種途徑來加深對基因突變的理解。
教學目標
1、生命觀念：通過學習基因突變和重組及探究過程,有助于學生形成相應的生命信息觀、結(jié)構(gòu)功能觀和對立統(tǒng)一觀。
2、科學思維：通過了解基因突變與重組,認同生物學中因果關系的復雜性，學習和研究生物學需要擯棄簡單機械的線性決定論的思維模式，嘗試對復雜事物進行多角度、多因素的分析，發(fā)展學生的科學思維和方法。
3、科學探究：通過“思考討論”教學，學生在科學探究的過程和方法方面會獲得豐富的啟示，還會在科學態(tài)度、探索精神、合作精神、創(chuàng)新精神等方面多有感情，于潛移默化中受到照陶和感染。
4、社會責任：理解基因突變與重組的重要意義，并把這些科學知識應用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學領域中，為預防和治療某些疾病做貢獻，增強為人類的發(fā)展作貢獻的社會責任感。
教學重難點
1、重點
（1）基因突變發(fā)生的概念原因及特點。
（2）基因重組的來源以及減數(shù)第一次分裂后期和交叉互換后對應的的基因變化圖。
2、難點：基因突變及基因重組的意義。
方法和策略
講授法、演示法、討論法、示范模仿法、發(fā)現(xiàn)法
媒體使用
用多媒體展示教學圖片與PPT
教學過程
教學環(huán)節(jié) 教師的組織和指導 學生行為 教學意圖
（課前準備） 發(fā)給學生導學案，讓學生提前預習 學生預習導學案 有助于學生更好的理解所學知識
導入 (呈現(xiàn)水毛茛圖片) ，為什么在水中和空氣中，葉片的形狀差距這么大呢 這種變異可以遺傳么 如果是遺傳物質(zhì)改變，會不會遺傳給后代呢 教師點撥總結(jié):變異分為不可遺傳的變異和可遺傳的變異，可遺傳的變異又包括基因重組、基因突變和染色體變異。 這節(jié)課我們一起來探討基因突變和基因重組這兩種變異。 學生觀察分析，說出環(huán)境引起的是不可以遺傳的變異，而遺傳物質(zhì)的改變一般引起的是可以遺傳的變異。 引發(fā)學生思考，激起學生興趣，導入新課
知識點1、基因突變 游戲?qū)牖蛲蛔儗W習:教師帶領學生做了一個游戲，把學生分成5排，給每排第一個學生發(fā)一個紙條，上面都寫了一句英文句子THE CAT SAT ON THE MAT。由每排第-個同學看完句子記住后口頭往后傳，每次只說一遍，每排最后一個同學回報結(jié)果，出來的結(jié)果千奇百怪，有的同學丟了一個單詞或一個字母，有的增添了字母，之后又讓學生來當評委給這幾個句子找毛病，學生們利用了英語上學的知識找出了錯誤。之后教師導出:字母好比是堿基對，句子好比是DNA片段，那么堿基對的增添缺少或替換會不會影響句子本來的意思呀 教師又問:那么剛才我們傳遞句子的過程是指什么過程呀 師又問:那么堿基對的增添缺少或替換從根本上改變了什么呀 資料呈現(xiàn): 1910年，一位美國黑人青年由于發(fā)燒和肌肉疼痛到醫(yī)院看病，醫(yī)生檢查發(fā)現(xiàn)，他患的是當時人們尚未認識的一種.特殊的貧血病——鐮刀型細胞貧血癥。
(附正常紅細胞和異常紅細胞的圖片)教師闡述:我們知道，正常人的紅細胞是圓餅狀的，而鐮刀型細胞貧血癥患者的紅細胞卻是彎曲鐮刀狀的。這樣的紅細胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴重時會導致死亡。這種病是怎樣形成的呢 我們一起來探究。 教師多媒體呈現(xiàn):血紅蛋白分子的部分氨基酸順序 教師總結(jié):
直接原因:蛋白質(zhì)中氨基酸被替換
根本原因:堿基對替換 教師引出概念： 基因突變的概念: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(jié)構(gòu)的改變。
2.實質(zhì):基因結(jié)構(gòu)的改變
3.發(fā)生時期:細胞分裂間期(有絲分裂減數(shù)、第一次分裂前的間期) 教師發(fā)問過渡:那么基因突變又分為什么樣的類型呢 一定可以遺傳給后代么 突變后一定會引起生物性狀的改變么 教師設計模型，利用磁條構(gòu)建的脫氧核苷酸在磁性黑板上排成一個含有8個堿基對的DNA片段。
教師布置課下進一步探究任務:是不是增添或缺失的堿基對越多對性狀影響越大呢 思考:基因突變一定可以遺傳給后代么 教師補充:發(fā)生在植物體細胞中的基因突變，如何能夠遺傳 —無性繁殖、營養(yǎng)繁殖 教師引出:突變后一定會引起生物性狀的改變么 教師點撥:由于一種氨基酸可能有幾種密碼子，這一現(xiàn)象稱做密碼子簡并，以致DNA分子堿基對的替換不一定會導致生物性狀的變化。 引入下一知識內(nèi)容:如果人體某些細胞基因突變，有可能發(fā)展為癌細胞。癌癥就是原癌基因與抑癌基因的突變逐漸積累的結(jié)果。 設置問題情境:在生活中有什么因素容易引發(fā)癌癥，從而發(fā)生基因突變呢 教師總結(jié)誘發(fā)基因突變的因素:
外因:①物理因素:紫外線、X射線、激光等②化學因素:亞硝酸鹽堿基類似物等③生物因素:某些病毒.細菌的代謝產(chǎn)物等
內(nèi)因:DNA復制過程中出錯。 教師提問:基因突變的特點有哪些 材料1、用幻燈片展示10幅各種生物相對性狀的圖片 教師提示:注意觀察以上展示的相對性狀發(fā)生在什么生物上 例子中列舉了病毒、細菌、動植物和人的一些相對性狀，說明以上的生物體都有可能發(fā)生基因突變，基因突變在生物界中是廣泛存在的。
師生共同總結(jié): 基因突變的第一個特征:普遍性 材料2、基因突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期;可以發(fā)生在細胞內(nèi)不同的DNA分子上;同一DNA分子的不同部位。 材料3、以基因A為例，它不但可以突變成為a,而且還可能突變?yōu)閍1a2等一系列的等位基因。如:控制小鼠毛色的基因可以突變成黃色基因，也可以突變成黑色基因。 教師總結(jié)拓展:基因的突變方向并不確定，基因與其一系列的等位基因之間的關系，是可以相互轉(zhuǎn)化的。 師生共同小結(jié)基因突變的第三個特點:不定向性 材料4、多媒體展示幾種生物不同基因的自然突變率
教師提示:以上表格中各種生物的突變頻率的數(shù)量級在什么范圍 師生共同歸納:基因突變的第三個特征:低頻性
設置問題情景，引導學生思考。分析:生物發(fā)生基因突變以后的性狀對生物的生存有何影響
展示4個幻燈片展示殘翅果蠅、短腿安康羊、白化病病人、鐮刀型細胞貧血癥的患者圖片。引導學生探究 教師提示:任何一種生物都是長期進化過程的產(chǎn)物，它們與環(huán)境條件之間已經(jīng)取得了高度的協(xié)調(diào)。如果發(fā)生基因突變，就有可能破壞這種協(xié)調(diào)關系，所以基因突變一般是對生物的生存是有害的。
師生共同歸納:基因突變多害少利性。
設置問題情景，引導學生思考。分析:生物發(fā)生的基因突變一般是利少害多，這是絕對的嗎 材料5、非洲是瘧疾猖獗的地區(qū)。瘧疾是一種經(jīng)按蚊傳播而引起的寄生蟲病，惡性瘧疾發(fā)病常侵犯內(nèi)臟，嚴重者或醫(yī)治不及時會引起病人的死亡。鐮刀型貧血癥是一種溶血性貧血癥，嚴重時會導致死亡，在非洲黑人中發(fā)病率最高，是一種在20世紀才被人們發(fā)現(xiàn)的常染色體隱性遺傳病。在非洲具有鐮刀型細胞貧血癥突變基因的個體(即雜合體)不表現(xiàn)鐮刀型貧血癥的癥狀，因為該個體能同時合成正常和異常的血紅蛋白，但卻對瘧疾具有較強的抵抗力。 師生共同總結(jié)歸納:基因突變而產(chǎn)生的性狀對生物生存的有害或有利是相對而言的，應視環(huán)境條件而定。
提出思考題:既然突變一般利少害多，自然條件下基因突變的頻率很低，基因突變能否成為生物的進化提供原材料呢 .
材料6、在適宜的條件下，生長1-2天的大腸桿菌培養(yǎng)物的濃度約為每毫升109個細胞，DNA復制的錯誤率約為10-9，也就是每連接109個核苷酸才可能發(fā)生一個錯誤。在含有109個細胞的培養(yǎng)物中，由于DNA的差錯就可能發(fā)生幾百萬個突變，可能包含大腸桿菌基因的上千種變異形式。 教師總結(jié):一個物種在漫長的進化歷程中，由許多個體構(gòu)成物種，在物種這個水平上，生物發(fā)生的基因突變是不少的，其中也有不少的有利變異，這對于生物的進化是很有意義的。
教師提問:普遍發(fā)生的基因突變有何意義 引導學生思考分析：①基因突變能產(chǎn)生新基因嗎 ②新基因的產(chǎn)生對生物生存有意義嗎 ③自然環(huán)境會選擇哪個個體留存下來？④基因突變對生物進化有何意義 教師點撥:基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑這個意義。 學生回答：會 學生思考回答: DNA復制過程。 學生思考回答:基因的堿基對排列順序。(教師點撥:基因結(jié)構(gòu)改變。) 學生思考 嘗試找出鐮刀型細胞貧血癥患者血紅蛋白分子異常的原因。學生分析后回答:T//A被A//T取代。 學生思考 學生活動:以小組為單位展開活動，隨機在這個基因片段中增添、缺失或替換一個堿基對，并分別記錄下轉(zhuǎn)錄后的mRNA,推
測出這三種情況下對性狀的影響情況并對
比影響程度的大小得出:一般情況下，增添或缺失一個堿基對引起的基因突變影響大于替換引起的基因突變。 學生結(jié)合有性生殖知識總結(jié)出:基因突變?nèi)舭l(fā)生在配子中，將會遺傳給后代，發(fā)生在體細胞中的基因突變，一般是不能夠遺傳的。 學生合作:轉(zhuǎn)錄寫出密碼子并查密碼子表得出兩種密碼子決定的都是谷氨酸，不會引起性狀改變。 學生思考.討論舉例說明:
物理因素:在強日光照射下容易得皮膚癌;在醫(yī)院放射室工作的醫(yī)生容易得癌癥等
化學因素:咸菜等腌制食品必須檢測亞硝酸鹽的含量，亞硝酸鹽含量過多可能會致癌等 學生總結(jié)出基因突變的第二個特征:隨機性 學生討論分析 學生分析:各種生物的突變頻率的數(shù)量級別在10-5到10-6，說明頻率極低。 學生拓展思維訓練，閱讀資料，分析問題 學生分析:基因突變頻率低是針對個體水平而言，但在進化時，并不是考慮生物個體。 學生思考回答:
基因突變的意義:基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來源，是生物進化的原始材料。 通過游戲來導入，充分發(fā)揮了直觀教學的作用，學生們在親身實踐中發(fā)現(xiàn)了基因突變這個抽象的概念就類似英語學習中句子中單詞的拼寫出了問題,并能發(fā)現(xiàn)基因突變發(fā)生的時期是DNA復制過程，也就是分裂間期。 通過模型的構(gòu)建過程，充分發(fā)揮了直觀教學的作用，學生們在親身實踐中發(fā)現(xiàn)了基因突變發(fā)生的幾種情況，突破了這個抽象的概念，并利用了前面轉(zhuǎn)錄和翻譯的知識來解決分析了基因突變的幾種情況對性狀的影響。 通過小組討論和分析，讓學生們發(fā)現(xiàn)問題并結(jié)合以前的知識來解決現(xiàn)在的問題，提高了學生分析解決問題的能力和自我獲取知識的能力。 通過分析引起基因突變的外部原因培養(yǎng)學生正確的生活態(tài)度，珍惜愛護生命。 通過閱讀資料獲取有用的信息，創(chuàng)設問題情境引導學生通過自主學習和小組合作來總結(jié)歸納出基因突變的特點和意義
知識點2：基因重組 教師活動:多媒體呈現(xiàn)多幅圖片
圖片1:“一母生九子，連母十個樣”
圖片2:美國一對夫婦和6個孩子的照片
圖片3:我們一家三口(丈夫、兒子和我)的照片 教師問:生物子代與親代之間，子代與子代之間的個體差異又稱為什么現(xiàn)象 教師導出基因重組概念：
1.基因重組:是指在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。
圖片4:兩個雙胞胎的照片
學生們很感興趣，教師順勢指出同卵雙胞胎性狀非常相似，基本相同。
教師問:那基因重組是如何實現(xiàn)的呢(出示減數(shù)分裂的圖片和學案上設計的交叉互換圖) 基因重組的來源 減數(shù)第一次分裂時非同源染色體上的非等位基因的自由組合
(2)減數(shù)第一次分裂時非姐妹染色單體上等位基因的交叉互換
設置問題情景:如何理解人群中個體性狀是多種多樣的 (多媒體出示擁擠的人群)人的體細胞中有23對染色體，請你根據(jù)自由組合定律計算，一位父親可能產(chǎn)生多少種染色體組成不同的精子，一位母親可能產(chǎn)生多少種染色體組成不同的卵細胞 教師指導學生通過計算總結(jié) 3.基因重組的意義:可以產(chǎn)生多種多樣的基因組合的子代，其中有一些子代有含有適應某種環(huán)境變化的基因組合。因此，基因重組是形成生物多樣性的來源之一,對生物進化具有重要意義。 學生觀察，討論 學生回答:父母的遺傳物質(zhì)的重新組合 學生任務:重溫基因的自由組合定律及減數(shù)分裂的知識，完成學案上交叉互換后的基因重新組合情況，歸納產(chǎn)生基因重組原因。 學生任務:計算分析。 通過生動的圖片和真實照片來導入新課的學習，學生們非常感興趣。學生們由自由組合定律和減數(shù)分裂的熟悉的知識入手，可以迅速地理解掌握基因重組這個知識。
總結(jié) 學習了兩種可遺傳變異,它們有何異同呢 （列表） 填寫表格 鞏固學生所學知識
課后作業(yè) 復習所學內(nèi)容完成課后練習
板書提綱
基因突變和基因重組
1、基因突變
（1）概念：DNA分子中發(fā)生堿基對的替換.增添.缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變，叫做基因突變
（2）實質(zhì):基因結(jié)構(gòu)的改變
（3）發(fā)生時期:細胞分裂間期(有絲分裂、減數(shù)第一次分裂前的間期)
（4）基因突變的原因：
誘變因素的種類：
①物理因素:紫外線、X射線、激光等
②化學因素:亞硝酸鹽、堿基類似物等
③生物因素:某些病毒、細菌的代謝產(chǎn)物
（5）基因突變的特點：普遍性、隨機性、不定向性、自然狀態(tài)下基因突變的頻率很低、多害少利性
（6）基因突變的意義
基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來源，是生物進化的原始材料。
2、基因重組
（1）概念:在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合
（2）產(chǎn)生的原因
①減數(shù)第一次分裂時非同源染色體上的非等位基因的自由組合
②減數(shù)第一次分裂時非姐妹染色單體上等位基因的交叉互換
（3）基因重組的意義
基因重組是生物變異的來源之一，對生物的進化具有重要的意義。
教學反思
建構(gòu)主義學習理論認為:在學習的過程中，獲得知識的多少取決于學習者根據(jù)經(jīng)驗去建構(gòu)有關知識的能力，而不取決于學習者記憶和背誦教師講授內(nèi)容的能力。對知識的真正理解只能是學習者自身基于自身的經(jīng)驗背景建構(gòu)起來的。要想讓學生獲得更多.更牢固的知識，必須調(diào)動學生的積極性，讓其主動探索體驗，僅僅依靠語言的傳遞是不夠的。生物學科屬于自然科學學科，在學習的過程中，根據(jù)新課標要求，要積極倡導探究式學習，從而提高學生的學習能力，培養(yǎng)研究精神。本節(jié)知識非常抽象，在學習時一定注意從現(xiàn)象開始，追根溯源，聯(lián)系所學過的有關知識去理解基因突變這個概念。
(1)在學習基因重組的概念時，應聯(lián)系減數(shù)分裂的染色體變化。同時注意與基因突變進行比較，可采用列表方式，使兩種變異之間的區(qū)別與聯(lián)系更加清晰。
(2)在學習基因突變時，重點是帶領學生學習基因突變的基本概念，研究內(nèi)涵即基因結(jié)構(gòu)的改變，外延是堿基對的增添、缺失和替換。結(jié)合基因的結(jié)構(gòu)和基因?qū)π誀羁刂频南嚓P知識，教師以多種多樣的教學方式讓學生自己研究基因突變是否一定會帶來性狀的改變。在學習基因突變的本質(zhì)時，要聯(lián)系DNA復制和基因表達的有關知識。在DNA復制過程中，DNA分子的解旋使堿基對暴露，因而使堿基對易發(fā)生替換.增添或缺失引起基因突變。突變后的基因成為一個新的基因，即原基因的等位基因。該基因在表達時，由于引起mRNA上密碼子的改變使組成蛋白質(zhì)的氨基酸種類和數(shù)目都可能發(fā)生變化，生物體的性狀也可能發(fā)生改變。但由于一種氨基酸有多種密碼子，所以基因發(fā)生突變后，所編碼的氨基酸也可能不發(fā)生改變。
(3)任何事件的發(fā)生總是有內(nèi)因和外因在共同起作用，基因突變也不例外。引起基因突變的外界因素有三類:物理因素、化學因素和生物因素。對于這三種因素的作用，我們可以通過分析一些實例來進行歸納總結(jié)。

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