資源簡介

5.1基因突變和基因重組的教案
【教材分析】
本節課內容是人教版高中生物教材必修2《遺傳與進化》中第5章第一節《基因突變和基因重組》。該部分是學生在學習了基因指導蛋白質的合成和基因表達與性狀的關系這些內容的基礎上設置的，本節課內容包括基因突變的實例、原因和意義以及基因重組。
【學情分析】
生物的變異現象對于學生而言并不陌生。通過前面生物課的學習，學生已經初步認識到生物的變異與遺傳物質有關，也和環境有關。基因突變是遺傳學中重要的概念，是學生學習生物的遺傳、變異和進化的基礎，其中的基因突變是生物變異這部分教學內容中的一個重點知識。由于該部分的知識比較抽象，需要學生具備相當強的抽象、空間思維能力和豐富的想象力。雖然學生在本模塊前面的教學內容中遇到類似的情況，通過學習提高了能力，但要達到從分子水平上理解和掌握，仍需要教師通過采取適當的教學策略，引導學生在不斷地探究、思考、分析和討論的過程中實現教學目標。
【教學目標】
1、知識目標：基因突變的特點、原因和意義。
2、技能目標：從生物的具體外在性狀分析入手，學生以原有知識結構為基礎動腦分析事物現象背后的一般規律。
3、素養目標：認知科學研究是不斷深入的，是一個從宏觀到微觀，從現象到本質而后又從微觀到宏觀、本質到現象的認知過程，要樹立科學的認知觀和發展觀。
【教學重難點】
1、教學重點
（1）基因突變的概念、原因及特點。
（2）細胞癌變的原因及癌細胞的特點
（3）基因重組
2、教學難點
（1）細胞癌變的原因
（2）基因重組的類型
【新課導入】
給同學們展示航天育種成果，可以看出與普通果實對比，航天育種的果實明顯增大，種植下去，仍然是肥大果實。
討論
1.航天育種的生物學原理是什么
2.如何看待基因突變所造成的結果
【新課講解】
基因突變的實例
介紹基因突變的實例——鐮刀型細胞貧血癥
積極思維：正常血紅蛋白究竟出了什么問題？
1．從圖中我們看到正常紅細胞是什么形狀，有什么功能？
圓餅形狀。運輸氧氣功能
2．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？
有，運輸氧氣能力降低，易破裂溶血造成貧血，嚴重時會導致死亡
那么又是什么原因使正常的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。讓我們來看看鐮刀型細胞貧血癥病因的圖解。
直接原因：正常血紅蛋白第6位上的谷氨酸被纈氨酸取代。
病因：鐮刀型細胞貧血癥是由__DNA分子中堿基對替換__引起的一種遺傳病。
基因突變可否遺傳？如何遺傳？
可以遺傳。突變后的DNA分子復制，通過減數分裂形成帶有突變基因的生殖細胞，并將突變基因傳給下一代。
1．基因突變的概念：
由于DNA分子中發生堿基對的替換、增添和缺失，而引起的基因堿基序列的改變。
2．基因突變的主要時期：細胞分裂間期
（1）有絲分裂間期（體細胞）：但一般不能傳給后代
（2）減數第一次分裂間期（生殖細胞）：可以通過受精作用直接傳給后代
3．細胞癌變
人和動物細胞中的DNA上本來就存在與癌變相關的基因：原癌基因和抑癌基因。一般來說，原癌基因表達的蛋白質是細胞正常的生長和增殖所必需的，這類基因一旦突變或過量表達而導致相應蛋白質活性過強，就可能引起細胞癌變。相反，抑癌基因表達的蛋白質能抑制細胞的生長和增殖，或者促進細胞凋亡，這類基因一旦突變而導致相應蛋白質活性減弱或失去活性，也可能引起細胞癌變。
基因突變的原因
（1）外部因素（誘發突變）：
A．物理因素：X射線、激光等
B．化學因素：亞硝酸和堿基類似物等
C．生物因素：病毒和某些細菌等
討論：
能不能列舉一些實例來說明這些因素確實會導致基因突變？
案例一：
在第二次世界大戰臨近結束的1945年8月，美國先后向日本廣島和長崎投下了兩顆原子彈，造成約10．6萬人死亡，約13萬人受傷。
在戰后的20多年里，廣島和長崎先后出生了數以百計死胎和智障、肢體畸型的新生兒。
案例二：
北京市民李發君的妻子朱繼榮2002年8月初買了一輛新車作為上下班的交通工具，9月底就發現身上有大量出血點。10月經正規醫院診斷為重癥再生障礙性貧血（白血病），治療5個月后宣告治療無效病逝。
由于苯中毒可導致重癥再生障礙性貧血，朱也是繼買車后才出現病癥，于是李在中國室內裝飾協會下屬室內環境監測中心進行車內空氣檢測，確認車內苯超標后，認為罪魁禍首就是這輛新車。
如果沒有這些因素，基因突變會不會發生？
但是，再沒有這些外來因素的影響時，基因突變也會由于DNA分子復制偶爾發生錯誤，DNA的堿基組成發生改變等原因自發產生。
（2）內部因素（自發突變）：
A．復制偶發錯誤
B．堿基組成改變
為什么在強烈的日光下要涂抹防曬霜，做X射線透視的醫務人員要穿防護服？
因為紫外線和X射線易誘發基因突變，使人患癌癥。
有關基因突變的敘述，正確的是（C）
A．不同基因突變的頻率是相同的
B．基因突變一定會引起生物性狀的改變
C．一個基因可以向多個方向突變
基因突變的意義
有關基因突變的敘述，正確的是（C）
A．不同基因突變的頻率是相同的
B．基因突變一定會引起生物性狀的改變
C．一個基因可以向多個方向突變
為何基因突變對生物體而言，多數為有害突變？
打破生物對環境的適應性
這樣的話基因突變對生物豈不是沒有意義？
產生新基因→引發生物變異→為進化提供原始材料
基因重組
1.基因重組的概念
在生物體進行有性生殖過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。
基因重組的類型
①自由組合型 ②互換型
①自由組合型
發生時期：減數第一次分裂后期
現象：非同源染色體自由組合
結果：非等位基因自由組合
②互換型
發生時期：減數第一次分裂前期 （四分體時期）
現象：同源染色體的非姐妹染色單體之間發生互換
結果：等位基因之間發生交換
3.基因重組的結果
產生與親代不同的新的基因型。
4.基因重組的意義
有性生殖過程中的基因重組使產生的配子種類多樣化，進而產生基因組合多樣化的子代，其中一些子代可能會含有適應某種變化的、生存所必需的基因組合，因此有利于物種在一個無法預測將會發生什么變化的環境中生存。
意義：基因重組是生物變異的來源之一，是生物多樣性的原因之一，對生物的進化具有重要意義。
基因重組的應用
雜交育種：我國是最早養殖和培育金魚的國家，將透明鱗和正常鱗的金魚雜交，得到五花魚；將朝天眼和水泡眼的金魚雜交得到朝水泡眼。正因為基因突變、基因重組以及人工選擇，才會出現色彩斑斕、形態各異的金魚，極大豐富了人們的生活。
基因工程：基因工程是指按照人們的愿望，通過轉基因等技術賦予生物新的遺傳特性，創造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品。
【板書】
5.1基因突變和基因重組
一、基因突變的實例
鐮狀細胞貧血
細胞癌變
二、基因突變的原因
物理因素、化學因素和生物因素
三、基因突變的意義
基因突變是變異的根本來源，為生物進化提供豐富的原材料。
四、基因重組
意義：基因重組是生物變異的來源之一，對生物進化具有重要意義。
【課后反思】
本節課是關于基因突變和基因重組的內容。從知識結構上講，如果對于蛋白質的組成多樣性的三點：1、氨基酸的種類多樣；2、氨基酸的數量多樣；3、氨基酸的排列順序多樣。還有關于基因指導蛋白質的合成的，轉錄、翻譯的知識都要有聯系的話。本節課很容易突破。但是實際教學中，學生對以前知識學習不牢固。導致教學過程十分的困難。
下來后，認真反思一下幾點：1、對導學案再次進行修改把知識聯系都寫到學案上2、再簡單一點，問題探究就要求學生理解概念，不要求學生應用概念解決問題。基因突變和基因重組的判別是常考點。精選近幾年來高考試題，鞏固和加深對知識的理解，發揮好高考對教學的指導作用，做到和考試大綱的接軌。每節課的教學任務要當堂完成，不增加學生課外負擔。在本節內容小結時通過列表比較這兩類變異的本質、發生時間、意義及可能性，給學生以系統和比較完的認識。

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