高中生物-基因突變和基因重組教學設(shè)計學情分析教材分析課后反思

《基因突變和基因重組》教學設(shè)計【導入】圖片1展示北京培育的優(yōu)質(zhì)甘藍品種，葉球最大的有3.5KG，當引種到拉薩后，由于晝夜溫差大、日照時間長、光照強，葉球可重達7KG左右。但再引回北京后，葉球又只有3.5KG，這種變異性狀能遺傳給子代嗎？為什么?圖片2展示一種植物倒掛金鐘，后代中出現(xiàn)了藍紫色的花，自交后代依然是藍紫色，說明什么問題？【介紹】生物的變異可分為兩大類：不可遺傳的變異和可遺傳的變異?？蛇z傳變異有三種來源：基因突變、基因重組和染色體變異。圖片展示【強調(diào)】可遺傳的變異不是由于環(huán)境因素的影響而引起的性狀改變，而是由于生殖細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)的改變引起的，因而能夠遺傳給后代。【歸納】基因突變科學史一：1910年赫里克醫(yī)生接診了一位黑人貧血病患者。所有治療貧血病的藥物對他無效。鏡檢時發(fā)現(xiàn)其紅細胞不是正常的圓餅狀，而是鐮刀型，后稱之鐮刀型細胞貧血癥?？茖W史二：1949年，美國鮑林博士首先意識到，紅細胞中血紅蛋白分子的異常引起紅細胞變形。1956年，英國科學家英格拉姆發(fā)現(xiàn)鐮刀型細胞貧血癥患者血紅蛋白的肽鏈上，有一處的谷氨酸被纈氨酸取代?！締?】第6位上的谷氨酸被纈氨酸取代的根本原因是？【自主探究】學生自主完成81頁“思考與討論”中的問題，參考課本65頁密碼子表。分析：①DNA中哪條鏈是模板鏈？②密碼子發(fā)生了怎么樣的變化？【強調(diào)】鐮刀型細胞貧血癥發(fā)病的根本原因是控制血紅蛋白會成的基因中一個堿基對發(fā)生了改變，由變成。模板鏈是與mRNA堿基互補配對的鏈?！就队啊炕蛲蛔兊母拍钣捎贒NA分子中發(fā)生的堿基對的增添、缺失或改變，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變，叫基因突變。強調(diào)基因結(jié)構(gòu)不管按以上的哪一種情況變化，歸根結(jié)底都是堿基的排列順序發(fā)生了改變，從而改變了遺傳信息，引起生物性狀的變異?！镜淅肯聢D為人WNK4基因部分堿基序列及其編碼蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列示意圖。已知WNK4基因發(fā)生一種突變，導致1169位賴氨酸變?yōu)楣劝彼帷Ｔ摶虬l(fā)生的突變是：A．①處插入堿基對G-C

B．②處堿基對A-T替換為G-C

C．③處缺失堿基對A-T

D．④處堿基對G-C替換為A-T【合作探究】以小組為單位進行基因突變?nèi)N方式的探索：12組探究A、B選項34組探究B、C選項56組探究C、D選項【成果展示】每小組派一人上臺展示，并講解基因突變的類型及其對氨基酸鏈的影響?！狙由熘v授】哪一種基因突變對生物性狀的影響最??？基因突變不改變生物性狀的原因有哪些？3、基因突變都會遺傳給后代嗎？【補充】基因突變是染色體的某一個位點上基因的改變，基因突變使一個基因變成它的等位基因，且通常會引起一定的表現(xiàn)型變化?！咀灾鲗W習】課本81頁，思考基因突變是如何產(chǎn)生的？【投影】1.外因（誘發(fā)突變）⑴物理因素:X射線、r射線、紫外線等（損傷細胞內(nèi)的DNA）⑵化學因素:亞硝酸、堿基類似物（改變核酸的堿基）(3)生物因素:病毒、某些細菌等（影響宿主細胞的DNA）2.內(nèi)因（自然突變）DNA分子復制偶爾發(fā)生錯誤、DNA的堿基組成發(fā)生改變【資料分析】先來看幾個圖片：棉花正常枝→短果枝；水稻高桿→矮桿；果蠅長翅→殘翅；雞的直羽→卷羽；人正常色覺→色盲；正常人→白化病。這些圖片，有植物，動物，還有人的例子，你們認為突變有什么特點？（可讓學生進行討論，用具體實例來說出各特點。）（答：植物、動物和人都可能發(fā)生基因突變。）基因突變是發(fā)生在什么時期？哪些細胞能發(fā)生基因突變？（答：其實基因突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期和生物體的任何細胞。）問：如果突變發(fā)生在體細胞，該性狀會不會遺傳給后代？（答：不會，只有生殖細胞的突變才會遺傳給后代）既然任何生物發(fā)育的任何時期任何細胞都可能發(fā)生突變，那是不是突變很容易發(fā)生呢？請大家閱讀書本第82頁第5段的內(nèi)容。（通過一問一答的形式明確）基因突變率很低，高等生物中大約有十萬個到一億個生殖細胞中才會有一個生殖細胞發(fā)生基因突變，低等生物，細菌、噬菌體突變頻率更低，同一種生物不同的基因突變率也不一樣?；蛲蛔儗ι矬w究竟好不好呢？大家討論一下。（答：有的不好，如白化病、色盲；有的好，如小麥矮桿能抗倒伏，微生物抗藥性突變等）教師總結(jié)：基因突變絕大多數(shù)是有害的，但也有少數(shù)有利，為什么呢？因為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。我們能不能只讓它進行有利的突變呢？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。例如控制小鼠毛色的灰色基因（A＋）可以突變成黃色基因（AY），也可以突變成黑色基因（a)。但是，每一個基因的突變，都不是沒有任何限制的。例如，小鼠毛色基因的突變能不能突變成毛的長短呢？（答：不能，只限定在色素的范圍內(nèi)，不會超出這個范圍。）基因突變的特點有：①普遍性、②隨機性、③低頻性（突變率低）、④多數(shù)有害性、⑤不定向性。（在進行討論時，教師要適時根據(jù)具體情況引導，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）【歸納】①普遍性②隨機性③稀有性④有害性⑤不定向性4．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，是生物進化的原材料?；蛑亟M什么是基因重組呢？基因重組是控制不同性狀的基因重新組合。關(guān)于基因重組我們在前面學習自由組合定律時已經(jīng)接觸過這方面的知識。大家先回顧一下，黃色圓粒與綠色皺粒作親本雜交，產(chǎn)生后代的過程。P黃色圓?！辆G色皺?！鼺１黃色圓?！越籉２黃色圓粒黃色皺粒綠色圓粒綠色皺粒問：F２除了黃色圓粒、綠色皺粒以外還有兩種親本所沒有的新性狀：黃色皺粒、綠色圓粒，這兩種性狀與親本相比是不是基因突變產(chǎn)生的？1．基因重組的概念什么叫基因重組？基因重組產(chǎn)生的根本原因是什么？舉例說明基因重組是指生物進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合?！緩娬{(diào)】這里必須注意到，基因重組只是生物個體的基因型發(fā)生了改變，出現(xiàn)了親代沒有的新的基因組合，而基因本身的結(jié)構(gòu)并沒有改變。2.基因重組的類型①隨機重組（自由組合）非同源染色體上的非等位基因自由組合減數(shù)第一次分裂的后期②交換重組（交叉互換）同源染色體的非姐妹染色單體之間的局部交換，減數(shù)第一次分裂的前期3.基因重組的意義基因重組是通過有性生殖過程來實現(xiàn)的，如果兩個親本的雜合性越高、遺傳物質(zhì)差距越大，基因重組的類型就越多，后代產(chǎn)生的變異就越多。因而基因重組為生物的變異提供了極其豐富的來源，是形成生物多樣性的重要原因之一，對生物進化具有十分重要的意義。近年來，應用重組DNA技術(shù)，可以把經(jīng)過改造的基因，通過載體送入生物細胞中，并使新的基因在細胞內(nèi)正確表達。通過此種途徑，獲得人類需要的轉(zhuǎn)基因動物或轉(zhuǎn)基因植物。【歸納總結(jié)】表格對比基因突變和基因重組?！倦y點辨析】1、基因突變一定導致生物性狀的變化。（）2、受精作用時，雌雄配子中的基因組合到一起，是基因重組（）3、基因重組可以產(chǎn)生新的性狀（）4、基因突變方向是由環(huán)境決定的（）【練習】若某基因原有303對堿基，現(xiàn)經(jīng)過突變，成為300個堿基對，若合成的蛋白質(zhì)分子與原來基因合成的蛋白質(zhì)分子相比較。差異可能為（）A.只相差一個氨基酸，其他順序不變B.長度相差一個氨基酸外，其他順序也有改變C.長度不變，但順序改變D.A、B都有可能《基因突變和基因重組》學情分析1、知識方面：學生之前已經(jīng)學習了與本節(jié)知識相關(guān)的細胞癌變、基因的概念、基因的自由組合定律和減數(shù)分裂及受精作用等知識，在知識儲備上，能夠理解基因突變和基因重組的原理。2、能力方面：高一學生已具備了較好的自學能力,有一定的閱讀能力、觀察力、思維能力、分析問題的能力，也基本具備提前預習的好習慣。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(nèi)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?shù)慕虒W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(xiàn)教學目標。3、心里特征方面：高中學生正處在一個身心發(fā)展的階段，有較強的自尊心、自信心和獨立思考問題的能力，有充沛的精力和較強的求知欲，但遇困難又易灰心喪氣，幼稚與成熟并存，辨別是非能力較差，易受不良習氣的影響，因此，對高中生既要尊重又要加強教育，嚴格要求。教師采用小組競學的方式進行教學，加強學生之間的交流和競爭意識，激發(fā)活力，鍛煉團隊合作解決問題的能力?！痘蛲蛔兒突蛑亟M》效果分析本節(jié)課知識有些抽象，教師在設(shè)計活動時讓學生將堿基排列順序?qū)懺诩埳?，模擬堿基對的增添、缺失、替換。剛開始學生有些不知所措，在充分的小組合作討論和教師的耐心指導下，逐漸找到思路，成功模擬基因突變的三種方式并明確它們的影響，上臺講授思路清晰，分析正確。說明學生真正明白了微觀的原理。但是所用時間有點長，因此導致后續(xù)知識講授有點過快。但根據(jù)學生對于辨析題的回答可以看出學生的掌握程度不錯，具體來說：知識方面：能夠舉例說明基因突變的概念、原因、特點和意義，并能夠說出基因重組的時期。能力方面：能夠自主分析資料獲取信息，培養(yǎng)自學能力，合作探究培養(yǎng)學生的團隊合作能力。3、情感方面：在基因突變的學習中懂得生物界在豐富多彩的本質(zhì)，從而進行辯證唯物主義的思想教育；

引導學生從生物學角度對基因突變和基因重組作科學的了解，形成正確的科學價值觀，激發(fā)學生的責任感。《基因突變和基因重組》教材分析本節(jié)是人教版普通高中標準實驗教科書生物必修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。通過前面各章的學習，學生對“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。本章內(nèi)容既是對前四章內(nèi)容合乎邏輯的延續(xù)，又是學習第六章《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)教學重點是基因突變?；蛑亟M的實質(zhì)，即基因的自由組合定律，已經(jīng)在孟德爾的豌豆雜交實驗中作過詳細的介紹，因此在本節(jié)教學中不再列為重點內(nèi)容。為了讓學生更好地理解基因突變的概念，教材不是從概念到概念，而是從實例分析入手，再歸納、總結(jié)概念。在教學過程中，教師也應遵循這種符合學生認知規(guī)律的呈現(xiàn)方式，從現(xiàn)象到概念，從宏觀到微觀來開展教學活動。1.關(guān)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。限于篇幅，教材沒有過多地介紹鐮刀型細胞貧血癥的發(fā)現(xiàn)過程（具體過程參見教學案例）。2.旁欄設(shè)置的思考題和小資料，也有助于學生加深對基因突變特點的理解。人工誘變在育種上有重要用途，教材通過介紹我國在誘變育種方面取得的成就，對學生進行愛國主義教育。3.教材在學生已知的知識基礎(chǔ)上，介紹了兩種常見的基因重組。以基因的自由組合引起的基因重組為例，闡述了基因重組對于生物進化的重要意義。教材還把重組DNA技術(shù)作為小字內(nèi)容，安排在基因重組的正文之后，以擴展學生的知識面，使學生能夠多了解一些先進的生物技術(shù)。4.本節(jié)內(nèi)容可為第七章《生物的進化》中有關(guān)現(xiàn)代生物進化理論的學習打下基礎(chǔ)?；蛑亟M的內(nèi)容需要本章第二節(jié)中的自由組合定律與連鎖和交換定律的有關(guān)內(nèi)容作基礎(chǔ)。。根據(jù)課程標準確定本節(jié)課的三維目標：（一）知識與能力目標：

舉例說明基因突變的概念、原因、特點；（教學重點）

2.舉例說出基因重組；

3.說出基因突變和基因重組的意義（教學難點）（二）過程與方法

：1.學會分析資料，獲取信息的科學方法；

2.培養(yǎng)學生自學能力，發(fā)散思維及合作探究能力。（三）情感態(tài)度與價值關(guān)

1.在基因突變的學習中懂得生物界在豐富多彩的本質(zhì)，從而進行辯證唯物主義的思想教育；

2.引導學生從生物學角度對基因突變和基因重組作科學的了解，形成正確的科學價值觀，激發(fā)學生的責任感?！痘蛲蛔兒突蛑亟M》測評練習1．自然界中，一種生物某一基因及其三種突變基因決定的蛋白質(zhì)的部分氨基酸序列如下：正?；蚓彼岜奖彼崃涟彼崽K氨酸脯氨酸突變基因1精氨酸苯丙氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸突變基因2精氨酸亮氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸突變基因3精氨酸苯丙氨酸蘇氨酸酪氨酸丙氨酸根據(jù)上述氨基酸序列確定這三種突變基因DNA分子的改變是（）突變基因1和2為一個堿基的替換，突變基因3為一個堿基的增添突變基因2和3為一個堿基的替換，突變基因1為一個堿基的增添突變基因1為一個堿基的替換，突變基因2和3為一個堿基的增添突變基因2為一個堿基的替換，突變基因1和3為一個堿基的增添2．將純種小麥種于生產(chǎn)田，發(fā)現(xiàn)邊際和灌水兩側(cè)的植株總體上比中間的長得好。產(chǎn)生這種現(xiàn)象得原因是（）基因重組引起性狀分離環(huán)境引起性狀變異隱性基因突變成為顯性基因染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目發(fā)生了改變3．某男子是白化病基因攜帶者，其細胞中可能不含該致病基因的是A.神經(jīng)細胞B.精原細胞C.淋巴細胞D.精細胞4．下面列舉幾種可能誘發(fā)基因突變的原因，其中哪項是不正確的()A.射線的輻射作用B.雜交C.激光照射D.秋水仙素處理5．鐮刀型細胞貧血癥是一種遺傳病，隱性純合子（aa）的患者不到成年就會死亡，可見這種突變基因在自然選擇的壓力下容易被淘汰。但是在非洲流行惡性瘧疾(一種死亡率很高的疾病)的地區(qū)，帶有這一突變基因的人（Aa）很多，頻率也很穩(wěn)定。對此現(xiàn)象的合理解釋是（）A.雜合子不易感染瘧疾，顯性純合子易感染瘧疾B.雜合子易感染瘧疾，顯性純合子不易感染瘧疾C.雜合子不易感染瘧疾，顯性純合子也不易感染瘧疾D.雜合子易感染瘧疾，顯性純合子也易感染瘧疾6．進行有性生殖生物其親子代之間總是存在著一定差異的主要原因A.基因重組B.基因突變C.染色體變異D.生活條件改變7．果樹的葉芽若在早期發(fā)生突變后，可以長成變異枝條，但其長勢一般較弱或受到抑制。這表明基因突變具有（）A.隨機性B.稀有性C.多方向性D.有害性8．下列實例中，能夠說明突變對生物本身的利與害具有相對性的是A.玉米綠色苗中出現(xiàn)白化苗B.晚熟水稻中出現(xiàn)早熟植株C.高稈作物中出現(xiàn)矮稈植株D．高梁作物中出現(xiàn)雄性不育株9．人發(fā)生鐮刀型細胞貧血癥的根本原因在于基因突變，其突變方式是（）A.增添或缺失了某個堿基對B.堿基發(fā)生替換性改變C.缺失了易小段DNAD.增添了一小段DNA10．（多選）下圖為馬的生活史，下列有關(guān)此圖的敘述中正確的史（）有絲分裂發(fā)生在ⅠⅡ、ⅣⅠ基因重組發(fā)生在ⅢⅣ之間基因突變可發(fā)生在ⅠⅡ、ⅡⅢ、ⅣⅠⅣ為新個體發(fā)育的起點11．（多選）下列有關(guān)基因突變的敘述中正確的是（）基因突變是一個基因變成它的等位基因基因突變產(chǎn)生新的基因，并且引起表現(xiàn)型的改變體細胞發(fā)生的基因突變，不能遺傳給后代基因突變大多有害，其余都是好的12．（多選）據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，近年來我國青少年的平均身高有所增加，與此現(xiàn)象無關(guān)的是（）A.基因突變B.營養(yǎng)素供給充足C.食入生長激素（蛋白質(zhì)類化合物）較多D.染色體變異13．（多選）下列哪項不是由于基因突變所引起的伴性遺傳?。ǎ〢.人類的白化病B.人類的血友病C.人類的多指癥D.鐮刀型細胞貧血癥（二）非選擇題14．昆蟲學家用人工誘變的方法使昆蟲產(chǎn)生基因突變，導致酯酶活性升高，該酶可催化分解有機磷農(nóng)藥。近年來已將控制酯酶合成的基因分離出來，通過生物工程技術(shù)將它導入細菌體內(nèi)，并與細菌內(nèi)的DNA分子結(jié)合起來。經(jīng)過這樣處理的細菌仍能分裂繁殖。請根據(jù)上述材料回答：（1）人工誘變在生產(chǎn)實踐中已得到廣泛應有，因為它能提高，通過人工選擇獲得。（2）酯酶的化學本質(zhì)是，基因控制酯酶合成要經(jīng)過和兩個過程。（3）通過生物工程產(chǎn)生的細菌，其后代同樣能分泌酯酶，由于（4）請你具體說出一項上述科研成果的實際應用。15．1928年英國微生物學家弗來明發(fā)現(xiàn)了青霉素，直到1943年青霉素產(chǎn)量只有29單位／毫升。后來科學家用X射線、紫外線照射青霉菌，結(jié)果大部分菌株死亡了，其中的菌株不但生存下來而且產(chǎn)量提高了幾十倍。請解釋：（1）用射線照射能殺死微生物但能得到。這是由于射線使微生物發(fā)生了。（2）射線照射使青霉菌的分子中的，從而產(chǎn)生了新的性狀。[參考答案]1、A2、B3、D4、B5、A6、A7、D8、C9、B10、ACD11、AC12、ACD13、ACD（1）基因突變頻率人們所需要的突變性狀（僅答突變性狀不可）（2）蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯（3）控制酯酶合成的基因隨著細菌DNA分子復制而復制，并在后代中表達（4）用于降解污水中的有機磷農(nóng)藥，以保護環(huán)境15、（1）高產(chǎn)青霉素菌株；基因突變（2）DNA；某些基因的個別堿基發(fā)生了改變生物必修二《基因突變和基因重組》一節(jié)的教學反思生物必修二《基因突變和基因重組》一節(jié)重點是基因突變的概念、特點以及基因突變的原因。難點是基因突變和基因重組的意義。在整個教學過程中，概念抽象，學生參與的時間少，如何化繁為簡用具體的、形象的實例去剖析概念，就成為突破本節(jié)難點的關(guān)鍵。對基因突變概念的理解和把握，我采用分析聯(lián)系遺傳學上的典型病例——鐮刀形細胞貧血癥進行突破，然后讓學生總結(jié)，概括出基因突變的定義。創(chuàng)新性地利用經(jīng)典習題進行學生探究