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視頻標簽：基因突變,基因重組
所屬欄目：高中生物優質課視頻
視頻課題：福建省高中生物優質課比賽必修2第5章5.1《基因突變和基因重組》
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福建省高中生物優質課比賽人教版高中生物必修2第5章5.1《基因突變和基因重組》
基因突變和基因重組
一、教材分析
本節教學重點是基因突變。基因重組的實質，即基因的自由組合定律，已經在孟德爾的豌豆雜交實驗中作過詳細的介紹，因此在本節教學中不再列為重點內容。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、總結概念。在教學過程中，教師也應遵循這種符合學生認知規律的呈現方式，從現象到概念，從宏觀到微觀來開展教學活動。
1.關于基因突變，教材選用了鐮刀型細胞貧血癥的實例，從現象開始，追根溯源，讓學生理解基因突變的根本原因是DNA分子的堿基對發生了變化。這種變化可能會導致生物體的性狀發生改變。限于篇幅，教材沒有過多地介紹鐮刀型細胞貧血癥的發現過程（具體過程參見教學案例）。
2.旁欄設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技術作為小字內容，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。
4.本節內容可為第七章《生物的進化》中有關現代生物進化理論的學習打下基礎。基因重組的內容需要本章第二節中的自由組合定律與連鎖和交換定律的有關內容作基礎。。
二、學情分析
高二學生已經學過基因和染色體關系、基因的本質、基因的表達等知識，為基因突變這一新概念的建構奠定了認知基礎。為創設問題情景，新舊知識融會貫通，形成完整的認知結構，開展探究性學習提供了可能。讓學生觀察、動手、思考和討論，適時引導、適時啟發和適時鼓勵，由淺入深，建構基因突變基本概念。
三、教學目標
1．知識目標
（1）結合實例從分子水平（堿基對替換.增添.缺失）分析基因突變發生的時間，內因，推導出基因突變概念。
（2）分析基因突變發生在體細胞和生殖細胞時對子代的影響。
（3）基因突變的產生外在原因、特點及意義。
（4 ）掌握基因重組的概念、來源、意義，會辨別不同情況下的基因重組。
2．能力目標
（1）結合減數分裂過程，學會用圖示形式表示發生基因重組的原因，培養學生的作圖和識圖能力。
（2）通過對課本中實例的分析，培養學生分析歸納總結的邏輯推理能力。
3．情感態度價值觀目標
（1）通過引導學生對鐮刀型細胞貧血癥病因的分析，讓學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，不但可以使學生懂得生物界豐富多彩的本質，還可以對學生進行辯證唯物主義的思想教育。
（3）通過基因突變與生活的聯系，使學生能形成關愛生命，熱愛生命的態度。
四、教學重難點
1．重點
（1）基因突變發生的概念、原因及特點。
（2）基因重組的來源以及減數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。
五、教學方法
針對教學內容和教學目標，選擇的教學方法為：情境教學法、問題教學法、學生分析歸納法。
教學流程大體為：提出問題──觀察現象──分析探索──得出結論。
六、課時安排 1課時
七、教學過程
情景導入：世界地圖——地中海——地中海貧血癥，簡介發現的科學史，癥狀由什么決定？
資料呈現：1910年，一位美國黑人青年由于發燒和肌肉疼痛到醫院看病，醫生檢查發現，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：血紅蛋白分子的部分氨基酸順序
正常……纈氨酸—組氨酸—亮氨酸—蘇氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—賴氨酸—
異常……纈氨酸—組氨酸—亮氨酸—蘇氨酸—脯氨酸—纈氨酸—谷氨酸—賴氨酸—
學習任務：找出鐮刀型細胞貧血癥患者血紅蛋白分子異常的原因。
學生根據密碼子表，按中心法則逆推，找出鐮刀型細胞貧血癥病因
學生對比回答：谷氨酸被纈氨酸替換。
學生借助學案和密碼子表分析推測相應的DNA分子的堿基片段發生了什么變化？
學生分析后回答：T//A 被 A//T取代。
教師總結：直接原因：蛋白質中氨基酸被替換
根本原因：堿基對替換
【設計意圖】
1、基因突變的概念：DNA分子中發生堿基對的替換、增添和缺失，而引起的基因結構的改變。
2、實質：基因結構的改變
3、發生時期：細胞分裂間期（有絲分裂、減數第一次分裂前的間期）
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？
【設計意圖】以科學是史為情境導入，生動且能調動已學知識解決問題，通過中心法則，使學生增加基因對性狀控制的認識。模型的構建過程，充分發揮了直觀教學的作用，學生們在親身實踐中發現了基因突變發生的幾種情況，突破了這個抽象的概念，并利用了前面轉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。
思考：基因突變一定可以遺傳給后代么？
學生結合有性生殖知識總結出：基因突變若發生在配子中，將會遺傳給后代，發生在體細胞中的基因突變，一般是不能夠遺傳的。（教師補充：發生在植物體細胞中的基因突變，如何能夠遺傳？---無性繁殖、營養繁殖）
教師引出：突變后一定會引起生物性狀的改變么？
學生分析學案中發生以下情況是否還有引起鐮刀型細胞貧血癥呢？
學生合作:轉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。
教師點撥：由于一種氨基酸可能有幾種密碼子，這一現象稱做密碼子簡并，以致DNA分子堿基對的替換不一定會導致生物性狀的變化。
【設計意圖】通過小組討論和分析，讓學生們發現問題并結合以前的知識來解決現在的問題，提高了學生分析解決問題的能力和自我獲取知識的能力。
引入下一知識內容：如果人體某些細胞基因突變，有可能發展為癌細胞。癌癥就是原癌基因與抑癌基因的突變逐漸積累的結果。
設置問題情境：在生活中有什么因素容易引發癌癥，從而發生基因突變呢？
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；在醫院放射室工作的醫生容易得癌癥等
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)
教師總結誘發基因突變的因素：
4、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、細菌的代謝產物等
內因： DNA復制過程中出錯。
【設計意圖】通過分析引起基因突變的外部原因培養學生正確的生活態度，珍惜愛護生命。
教師提問：基因突變的特點有哪些？
學生閱讀學案上資料：
資料1：
自然界中，流感病毒可分為甲、乙、丙三型；肺炎雙球菌的種類有有莢膜和無莢膜類型；豌豆種子的圓滑和皺縮；番茄的紅果和黃果；小麥的高桿和矮桿；果蠅的白眼和紅眼；雞的玫瑰冠和單冠；兔的白毛和黑毛；正常綿羊和短腿安康羊；正常人和白化病病人等。
教師提示：注意觀察以上展示的相對性狀發生在什么生物上？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：基因突變的第一個特征：普遍性
資料2：
基因突變可以發生在生物個體發育的任何時期；可以發生在細胞內不同的DNA分子上；同一DNA分子的不同部位。
學生閱讀材料，總結出基因突變的第二個特征：隨機性
資料3：
以基因A為例，它不但可以突變成為a1，而且還可能突變為a2、a3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。
學生分析、討論，教師總結、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，是可以相互轉化的。
教師畫出黑板圖：
師生共同小結基因突變的第二個特點：不定向性
資料4：幾種生物不同基因的自然突變率
| 生物名稱 | 突變類型 | 突變頻率 | 單 位 |
| 大腸桿菌 | 組氨酸缺陷型 | 2×10 —6 | 每個配子的突變頻率 |
| 玉米 | 皺縮種子 | 1×10 —5 | 每個配子的突變頻率 |
| 果蠅 | 白眼 | 4×10 — 5 | 每個配子的突變頻率 |
| 小鼠 | 粉紅色眼 | 3．5×10 —6 | 每個配子的突變頻率 |
| 人 | 軟骨發育不全 | 5×10 — 5 | 每個配子的突變頻率 |
| 項目 | 基因突變 | 基因重組 |
| 本質 | ||
| 發生時期 | ||
| 發生原因 | ||
| 意義 |
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