教學(xué)設(shè)計2：基因突變

課題：

基因突變科目：

生物教學(xué)對象：高一課時：1

一、教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)是人教版生物必修2《遺傳與進化》的第五章《基因突變及其他變異》的第一節(jié)內(nèi)容。本章內(nèi)容既是對前四章內(nèi)容合乎邏輯的延續(xù)，又是學(xué)習(xí)第六章《從雜交育種到基因工程》和第七章《現(xiàn)代生物進化理論》的重要基礎(chǔ)。本節(jié)從實例入手，通過對鐮刀型細胞貧血癥的分析，引入基因突變的概念，然后詳細闡述基因突變的原因和特點。二、教學(xué)目標（1）知識目標1．概述基因突變的實質(zhì)是基因結(jié)構(gòu)的改變。2．闡明增添、缺失或替換ＤＮＡ分子中堿基對都會改變基因結(jié)構(gòu)。3．舉例說明基因突變的普遍性、隨機性、不定向性、低頻性。4．說出基因突變與生物進化的關(guān)系。（2）能力目標1．通過對課本中實例的分析，培養(yǎng)學(xué)生分析歸納總結(jié)的邏輯推理能力。2．通過學(xué)生之間相互啟發(fā)、補充、激發(fā)靈感，提高學(xué)生合作探究能力。3．精心設(shè)計訓(xùn)練和反饋，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。（3）情感態(tài)度與價值觀目標1．通過引導(dǎo)學(xué)生對鐮刀型細胞貧血病的分析，讓學(xué)生體驗基因突變概念的形成過程。2．通過對基因突變原因及特點的邏輯論證過程，不但可以使學(xué)生懂得生物界豐富多彩的本質(zhì)，還可以對學(xué)生進行辨證唯物主義的思想教育。3．通過基因突變與生活聯(lián)系，使學(xué)生能形成關(guān)愛生命，熱愛生命的態(tài)度。三、學(xué)習(xí)者特征分析通過每次月考、及學(xué)生期中、期末考試及學(xué)生課堂表現(xiàn)，了解到學(xué)生經(jīng)過近一學(xué)年的學(xué)習(xí)，已經(jīng)初步掌握了科學(xué)探究的一般方法，具備了一定通過資料獲取信息的能力，具備了一定的生物知識，對“基因是什么”、“基因在哪里”和“基因如何起作用”等問題已有了基本的認識。本節(jié)在此基礎(chǔ)上，進一步引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)遺傳物質(zhì)究竟是如何引起生物的變異的，這些變異的特點和對生物個體和進化的意義。四、教學(xué)策略選擇與設(shè)計“135課堂互動課堂”中提出“以課堂教學(xué)改造為突破口，實現(xiàn)教學(xué)方式與學(xué)習(xí)方式的變革，全面提高課堂教學(xué)效益”?！耙詥栴}為主線、以自主為核心、以互動為平臺”確定為本課教學(xué)設(shè)計的設(shè)計理念，為了真正落實這一理念，始終貫徹“知識問題化，問題活動化”本節(jié)可完全可以通過問題引領(lǐng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)基因突變的概念和特點。學(xué)生對與生活聯(lián)系密切的實際問題有著濃厚興趣，本節(jié)課通過對生活實際中鐮刀型細胞貧血比病的分析，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣并便于理解抽象的概念。在介紹基因突變的普遍性、隨機性、自然突變率低、有害性和不定向性時，也舉了具體的實例，便于學(xué)生理解。五、教學(xué)重點及難點1．教學(xué)重點（1）基因突變的概念和特點（2）基因突變與形狀變異的關(guān)系。2．教學(xué)難點基因突變的概念六、教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖引入：我們來做個游戲，我手里的紙上有一句話，我只給第一個同學(xué)看，讓他往后傳，傳的過程中只能說一遍（找一句話讓學(xué)生傳遞，我們只能說一遍）組織學(xué)生活動我們把這句話比作DNA片段，一個字看做一個堿基對，傳話過程看做DNA復(fù)制過程，最后意思變了——DNA（基因）結(jié)構(gòu)變了，變成幾種意思了？基因在傳遞信息的過程中也會出現(xiàn)這些情況，以堿基對為單位，多了，少了，換了，而引起基因結(jié)構(gòu)改變，這就是今天我們要學(xué)習(xí)的基因突變。接下來，同學(xué)看課本P80-81，并完成導(dǎo)學(xué)卡自主學(xué)習(xí)問題。學(xué)生游戲：充當傳話筒，最后一位同學(xué)將結(jié)果說出來，與第一位同學(xué)看到的做個比較通過游戲引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而可以理解基因突變的原因新課：一、基因突變的實例

同學(xué)們，在感冒發(fā)燒的時候，你怎么做？如果持續(xù)發(fā)燒呢，醫(yī)生會建議查血。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)，他的紅細胞不正常。正常人的紅細胞是什么樣的？（看課本P80填學(xué)案，并回答）1．紅細胞是什么形狀？有什么功能？（答案：中間微凹的圓餅狀，運輸氧氣）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？（容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴重時死亡）引言：什么原因使正常紅細胞變成鐮刀型紅細胞？知識鏈接：細胞變形是的直接原因（生命活動的體現(xiàn)者）是什么，那根本是什么呢？基因與蛋白質(zhì)之間有什么樣的關(guān)系，基因怎樣控制蛋白質(zhì)合成？（回答：基因是由脫氧核苷酸組成的，脫氧核苷酸的排列順序代表了遺傳信息，基因控制生物性狀就是要把特定的遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄和翻譯反映到具體的蛋自質(zhì)結(jié)構(gòu)上。）3．健康者的血紅蛋白與鐮刀型血紅蛋白的氨基酸的組成，兩者有什么區(qū)別？（答案：正常的是谷氨酸，異常的是纈氨酸）4．氨基酸是由什么決定的？（答案：由信使RNA上的密碼子決定的。）5．構(gòu)成信使RNA上的密碼子的那些堿基又是由什么決定的呢？（答案：由DNA上的堿基決定的。）6．大家來比較一下正常與異常的DNA，它們的區(qū)別在哪里？（答案：一個堿基對的改變。）任務(wù)一：完成鐮刀型細胞貧血癥病因的分析圖解。

任務(wù)二：按圖解說明鐮刀型細胞貧血癥的病因。

（回答：鐮刀型細胞貧血癥是由于血紅蛋白基因中一個堿基對的替換導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)的改變，引起了性狀的改變。該實例進一步說明基因?qū)π誀畹目刂剖峭ㄟ^控制蛋白質(zhì)合成來實現(xiàn)的。

）質(zhì)疑：除了堿基對的替換外，還有哪些變化會引起基因結(jié)構(gòu)的改變？教師不點評學(xué)生回答，幻燈展示練習(xí)：

7．下面已經(jīng)給出正常的DNA分子的堿基序列，當堿基分別發(fā)生如下變化時，翻譯成的氨基酸序列將如何變化?①第6個位點上的堿基G被堿基A或堿基C所替代；②第13個位點上的C發(fā)生了缺失；第14．15兩個堿基發(fā)生缺失；第14．15．16三個堿基都發(fā)生缺失；?③第14個位點和第15個位點之間插入一個堿基G；插入兩個堿基G、A；插入三個堿基G、A、C。

問題：從中你能得出哪些結(jié)論？

（回答：①DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添或缺失，都能引起基因結(jié)構(gòu)的改變。

②堿基對的替換不一定會引起氨基酸排列順序的改變

③缺失或增加1個堿基或2個堿基比缺失3個堿基的影響大。小結(jié)：基因中堿基對的替換、增添和缺失都會引起基因結(jié)構(gòu)改變?；蛲蛔兊膶嵸|(zhì)就是基因結(jié)構(gòu)的改變。）8．討論：基因結(jié)構(gòu)改變一定會導(dǎo)致性狀改變嗎？突變都能遺傳給下一代嗎？

（不一定，密碼子的兼并性。發(fā)生在配子能傳給下一代，體細胞突變一般不能遺傳。但植物突變可通過無性繁殖傳遞。人體某些體細胞基因的突變，有可能發(fā)展為癌細胞。）

二、基因突變的原因和特點1．基因突變的原因（知識鏈接：細胞癌變的原因）（1）癌變的原因是什么？（回答：物理因素、化學(xué)因素、生物因素）細胞癌變的實質(zhì)是什么？（回答：元癌基因突變，被激活。）基因突變的原因：外因：物理因素、化學(xué)因素、生物因素；內(nèi)因：DNA復(fù)制偶而發(fā)生錯誤、DNA的堿基組成發(fā)生改變。2．基因突變的特點（展示資料，探討基因突變的特征）資料一：1935年，美國科學(xué)家聯(lián)合英國科學(xué)家在非洲大陸對11270種植物進行了檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在過去的7年間，98．7%的植物都曾發(fā)生過突變；但就其中任何一種植物而言，在自然狀態(tài)下，發(fā)生一次變異的幾率為1/1988。

（普遍性和低頻性）資料二：果蠅紅眼基因的突變圖。（不定向性）

資料三：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(fù)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。

（低頻性）資料四：基因突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期和生物體的任何細胞;可以發(fā)生在細胞內(nèi)不同ＤＮＡ分子上；同一DNA分子的不同部位。（隨機性）提問：基因突變發(fā)生的時期與突變性狀的表現(xiàn)有什么關(guān)系？（回答：突變發(fā)生的時期越早，表現(xiàn)突變的部分越多，突變發(fā)生的時期越晚，表現(xiàn)突變的部分越少。）教師小結(jié)并進一步提問：對生物體而言，基因突變是有利的，還是有害的？

（P82最后一段）（回答：任何一種生物都是長期進化過程的產(chǎn)物，它們與環(huán)境已經(jīng)取得了高度協(xié)調(diào)。如果發(fā)生基因突變就可能破壞這種協(xié)調(diào)關(guān)系。因此基因突變對于生物往往有害，但少數(shù)是有利的）3．基因突變的意義提問：對生物界而言，基因突變是有利的，還是有害的，利與害的本質(zhì)是什么？（回答：由于基因突變產(chǎn)生的新性狀是生物從未有過的性狀，產(chǎn)生的新性狀也可能適應(yīng)改變的環(huán)境，獲得新的生存空間。因此它是生物變異的根本來源，也為生物進化提供了最初的原材料。）提問：我們能不能只讓它進行有利的突變呢？（回答：這不行。因為基因突變是不定向的。一個基因可以向不同的方向發(fā)生突變，產(chǎn)生一個以上的等位基因。）

（以上五點是基因突變的特點，在進行討論時，教師要適時根據(jù)具體情況引導(dǎo)，正確了解基因突變的特點，就能正確地認識基因突變引起的變異）學(xué)生閱讀后回答

學(xué)生對應(yīng)教材作記號

學(xué)生回顧舊知

回答問題

學(xué)生填寫教材中的圖解

學(xué)生討論總結(jié)回答

學(xué)生練習(xí)，要求學(xué)生自己寫一段DNA片段加以考慮

學(xué)生思考

學(xué)生總結(jié)

學(xué)生觀看、思考并討論

回顧舊知并回答

學(xué)生閱讀教材

學(xué)生分析、比較回答

學(xué)生討論，思考后回答

學(xué)生討論、正確理解學(xué)生閱讀后思考進入新課

以學(xué)生身邊的生產(chǎn)實例和熟悉的事例，創(chuàng)設(shè)問題情景，引導(dǎo)學(xué)生思考

設(shè)置懸念承接下一知識

落實教材分析

設(shè)置問題，引導(dǎo)思考

聯(lián)系前面所學(xué)知識構(gòu)建完善體系

培養(yǎng)學(xué)生的動手能力引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析，

和歸納總結(jié)能力

形成概念

創(chuàng)設(shè)問題情景引導(dǎo)學(xué)生思考

參閱教材，引導(dǎo)學(xué)生思考

具體事例歸納特點

鍛煉學(xué)生的總結(jié)能力、閱讀能力、思考能力課堂鞏固：1．鐮刀型細胞貧血患者和健康人的紅細胞中，血紅蛋白分子相比（）A．蛋白質(zhì)分子量相同B．蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)相同C．組成蛋白質(zhì)的氨基酸的數(shù)目相同D．蛋白質(zhì)的功能2．基因突變后，一定發(fā)生改變的是（）A．生物的性狀B．基因的結(jié)構(gòu)C．組成蛋白質(zhì)的氨基酸的數(shù)目D．蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序3．黑腹果蠅的紅眼基因可以突變?yōu)槭罴t眼基因，業(yè)可以突變?yōu)樾由刍蚧驕\黃眼基因。這表明基因突變具有（）A．不定向性B．隨機性C．有害性D低頻性4．某農(nóng)民在小麥田中發(fā)現(xiàn)一矮桿植株，將這株小麥連續(xù)種植幾代，任然保持矮桿。這說明這種變異最可能發(fā)生在（）A．細胞有絲分裂間期B．細胞減數(shù)第一次分裂間期C．細胞減數(shù)第二次分裂間期D．體細胞中限時讓學(xué)生課上獨立完成，然后小組進行討論形成統(tǒng)一答案，并進行展示。組間互疑互答。

了解學(xué)生對知識的掌握和運用情況。發(fā)揮小組合作學(xué)習(xí)的機能。

師生共同總結(jié)：這節(jié)課我們主要掌握的內(nèi)容有基因突變的概念和基因突變的特點?；蛲蛔兪怯捎贒NA分子中發(fā)生堿基對的增添，缺失或改變而引起的基因結(jié)構(gòu)改變?；蛲蛔兊奶攸c有：①普遍性、②隨機性、③突變率低、④多數(shù)有害、⑤不定向性學(xué)生根據(jù)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，自己在學(xué)習(xí)卡上以提綱形式總結(jié)出所學(xué)內(nèi)容，并展示鍛煉學(xué)生的總結(jié)能力七、教學(xué)評價設(shè)計“135互動課堂”強調(diào)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，學(xué)習(xí)的主人，在課堂中教師是導(dǎo)演，學(xué)生是演員，讓學(xué)生主動參于學(xué)習(xí)中來，學(xué)生能做的讓學(xué)生做；學(xué)生能自己看的讓學(xué)生自已看；學(xué)生自己能解決的讓學(xué)生自己去解決。整個課堂中，教師以問題為主線，通過一個個問題的解決，來推動課的進行。我從科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程切入，設(shè)置問題情境，引導(dǎo)學(xué)生探究﹑通過生活中的具體事例引導(dǎo)學(xué)生理解抽象的概念﹑用類比推理的方法引導(dǎo)學(xué)生理解基因突變的類型﹑以設(shè)問和討論的形式引導(dǎo)學(xué)生思考基因突變和基因重組的意義。并借助多媒體進行教學(xué)，學(xué)生積極參與探索討論,使教學(xué)中的“雙邊互動”得到充分的保證，以達到預(yù)期效果。八、板書設(shè)計第四節(jié)生物的變異一、基因突變1．基因突變：（1）概念：由于DNA分子中發(fā)生堿基對的增添、缺失或改變而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變。（2）特點：①普遍性、②隨機性、③突變率低、④多數(shù)有害、⑤不定向性九．教學(xué)反思本節(jié)課的小游戲充分激發(fā)了學(xué)生的興