“基因突變和基因重組”教學設計1教學設計思路本節(jié)在引言部分指出生物的變異具有普遍性，變異可以分為可遺傳的變異和不遺傳的變異，可遺傳的變異有三種來源，即基因突變、基因重組和染色體變異。本小節(jié)介紹了基因突變的概念、意義和特點，人工誘變在育種上的應用，以及基因重組的概念和意義，教材從實例引入基因突變的概念，是為了學生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，教材也舉了具體的實例。設計的旁欄思考題和小資料，也有利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，可通過教材介紹的我國在誘變育種方面所取得的成就，對學生進行愛國主義教育。本小節(jié)內容與其他章節(jié)的聯(lián)系：（1）基因突變與DNA的復制有關；（2）基因重組與《生物的生殖和發(fā)育》中的減數(shù)分裂有關。2教學目標的確定2．1知識目標知道：人工誘變在育種上的應用。識記：（1）基因突變的概念、特點和意義；（2）基因重組的概念和意義。2．2能力目標通過對課本引言的學習使學生學會由“總”到“分”的分析問題的方法；通過實例的分析，培養(yǎng)學生歸納總結的邏輯推理能力。2．3情感目標（1）初步學會用辯證唯物主義觀點來認識生物體和生物界的多樣性。（2）通過教材介紹的我國在誘變育種方面所取得的成就，對學生進行愛國主義教育。3

教學重點及落實方案3．1教學重點（1）基因突變的概念和特點（2）基因重組的概念3．2

落實方案（1）使用ppt進行直觀教學。（2）圖文對照閱讀，加深對知識的理解4教學難點基因突變的概念5教學方法教授法、討論法6課時安排2課時7教學過程（見下表）教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖復習什么是性狀？性狀是由什么決定的？學生回答復習鞏固引入性狀表現(xiàn)除與遺傳物質有關外，還與什么有關？性狀由親代傳遞到子代時，會不會一成不變呢？當然不會，或多或少都會存在差異，這又為什么呢？那么生物的變異又是如何產生的呢？又有什么特點呢？學生思考后回答：問題探究，激發(fā)學生積極思維和求知欲望

新課

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新課基因突變和基因重組1．變異的類型運用多媒體（幻燈片）展示讓一個圖片。上圖是一個普通的玉米種子在萌發(fā)長成植株的過程中，水、肥、光特別充足，所結種子大而飽滿，但這樣的種子種下去，結出的卻是普通種子；下圖是太空椒（普通青椒種子邀游過太空后培育而成）與普通青椒對比，果實明顯增大，種植下去，仍然是肥大果實。提問：籽粒飽滿的種子與普通種子相比，太空椒與普通青椒相比，形狀有明顯的差異，這是為什么？提問：把子粒飽滿的種子種下去，長出的種子是不是粒大飽滿？提問：把肥大的青椒種下去，長出的是不是肥大青椒？提問：這兩個問題說明了什么？可見生物的變異有這樣兩種類型。那什么情況下的變異不遺傳，什么情況下的變異可遺傳？我們知道生物的表現(xiàn)型與基因型和外界環(huán)境條件有關。像玉米這樣，子粒飽滿是由于水、肥和光充足引起，也就是外界環(huán)境條件引起的，這種變異是不遺傳的。而太空椒邀游過太空，宇宙輻射改變了遺傳物質，因此這個變異性狀就是可遺傳的。可遺傳的變異是生物變異的主要類型。它的來源主要有三方面：基因突變、基因重組和染色體變異。設問：那么，什么是基因突變？基因突變是怎么產生的？又怎么導致生物變異呢？2．基因突變

下面一段錄像是關于正常的紅細胞基因突變形成鐮刀型細胞貧血癥的內容，我們先來看一下提問：從片子中我們看到正常紅細胞是什么形狀？有什么功能？

提問：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？是什么原因使正常紅細胞變成鐮刀型紅細胞？講述：分子生物學研究表明：是基因突變的結果讓我們來看鐮刀型細胞貧血癥病因的圖解大家知道，性狀是由蛋白質來體現(xiàn)的，我們先來看正常血紅蛋白與鐮刀型血紅蛋白的氨基酸的組成。提問：兩者有什么區(qū)別？（回答：正常的是谷氨酸，異常的是纈氨酸）提問：氨基酸是由什么決定的？（回答：由信使RNA上的密碼子決定的。）提問：構成信使RNA上的密碼子的那些堿基又是由什么決定的呢？（回答：由DNA上的堿基決定的。）提問：大家來比較一下正常與異常的DNA，它們的區(qū)別在哪里？（回答：一個堿基對的改變。）提問：DNA上一個堿基對發(fā)生了改變，最終導致了鐮刀型細胞貧血癥。我們知道性狀是由基因控制的，基因是怎么來決定性狀的？（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錄和翻譯反映到具體的蛋自質結構上。）講述：我們看控制血紅蛋白的DNA上一個堿基對改變，使得該基因脫氧核苷酸的排列順序——發(fā)生了改變（教師引導學生回答），也就是基因結構改變了，最終控制血紅蛋白的性狀也會發(fā)生改變，所以紅細胞就由圓餅狀變?yōu)殓牭稜盍?。設問：基因結構改變除了堿基對的替換，還會不會有其它可能？學生分析后答出DNA分子中堿基對數(shù)目的改變也會導致基因結構的改變。當DNA中堿基對增加或減少時，對性狀的表現(xiàn)有沒有影響。要求學生寫出此過程?，F(xiàn)在大家來總結基因結構的改變包括哪些變化？（回答：DNA堿基對替換、增添和缺失。）教師作總結：基因脫氧核苷酸順序代表了遺傳信息，順序變了，遺傳信息也變了，通過轉錄、翻譯形成的蛋白質也就發(fā)生了改變，性狀自然會發(fā)生改變?？梢?，基因結構改變會使生物發(fā)生變異?，F(xiàn)在請大家自己來總結出基因突變的概念。

講述：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，并且通常會引起一定的表現(xiàn)型變化。下面讓我們來看幾個基因突變的圖片（ppt展示）。玉米高莖→矮莖、普通羊→短腿羊、正常人→白化病提問：基因突變往往產生了一些新性狀，這對生物有什么意義？由于基因突變產生的新性狀是生物從未有過的性狀，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。但生物的變異不只是由基因突變引起的，我們怎樣去認識由于基因突變而引起的變異？下面我們就來了解基因突變的特點。先來看幾幅圖片（ppt展示）：（正常棉花→短果枝；水稻高桿→矮桿；果蠅長翅→殘翅；家鴿羽毛白色→灰紅色；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？講述：植物、動物和人都可能發(fā)生基因突變。這也說明基因突變在生物界是普遍存在的。無論是低等生物，還是高等動植物以及人，都可以發(fā)生基因突變。這種突變在自然條件下發(fā)生的叫自然突變，在人為條件下誘發(fā)產生的叫誘發(fā)突變?；蛲蛔兪前l(fā)生在什么時期？哪些細胞能發(fā)生基因突變？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。我們以植物個體發(fā)育過程為例（展示ppt），個體發(fā)育的起點是受精卵，經過分裂形成胚，種子萌發(fā)長成一個新個體，其間任何時期任何細胞都可能發(fā)生突變，大家特別注意看，葉芽和花芽部位突變以及引起突變性狀的表現(xiàn)部位。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。）提問：如果突變發(fā)生在體細胞，該性狀會不會遺傳給后代？講述：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)生也會很多呢？請大家閱讀教材內容。講述：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。設問：基因突變對生物體究竟好不好呢？教師總結：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物，它們與環(huán)境已經取得了高度協(xié)調。如果發(fā)生基因突變就可能破壞這種協(xié)調關系。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，產生一個以上的等位基因。例如（ppt展示），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？不能（回答），只限定在色素的范圍內，不會超出這個范圍。（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，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）

學生思考后回答

學生反思

學生對應教材作記號

學生觀看

學生對應教材

學生看作書回答

對照課件做好筆記完善圖解

學生練習，要求學生自己寫一段DNA片段加以考慮

學生總結

學生觀察、思考

學生觀看、思考并討論

學生分析

學生分析、比較回答

學生閱讀教材

學生討論，思考后回答

學生認真觀看、分析

學生討論、正確理解進入新課

以學生身邊的生產實例和熟悉的事例，創(chuàng)設問題情景，引導學生思考

設置懸念承接下一知識

創(chuàng)設問題情景，引導學生思考

落實教材分析

聯(lián)系前面所學知識構建完善體系

引導學生觀察、分析，培養(yǎng)歸納能力

設置問題，引導思考

培養(yǎng)學生的動手能力和歸納總結能力

形成概念

創(chuàng)設問題情景引導學生思考

具體事例歸納特點

引導學生聯(lián)系已學過的知識，分析理解，創(chuàng)設問題情景

參閱教材，引導學生思考

創(chuàng)設情景引導學生歸納

課堂練習Ppt展示課堂練習，要求學生當堂完成學生課堂練習知識理解運用結課師生共同總結：這節(jié)課我們主要掌握的內容有基因突變的概念和基因突變的特點。基因突變是由于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構改變?；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不定向性形成知識網(wǎng)絡知識總結布置作業(yè)

課后完成教學目標鞏固第二課時教學過程教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖復習提問：上節(jié)課我們學習了基因突變的概念和特點。這是幾幅基因突變的圖片（ppt展示）（棉花短果枝、雞腳葉、水稻矮桿、糯性，果蠅的白眼、殘翅，人的白化病、色盲），為什么說它們的變異性狀都是基因突變造成的？

（回答：這些性狀是因為正常基因結構改變了，包括DNA堿基對增添、缺失或改變，使基因攜帶的遺傳信息發(fā)生了改變，因此性狀就發(fā)生了變異，這就是基因突變引起的變異。）提問：從這些正常表現(xiàn)到突變表現(xiàn)，誰能回答基因突變具有哪些特點？學生回答復習鞏固引入引言：這些基因突變如果是在自然條件下發(fā)生的叫——自然突變，在人為條件下誘發(fā)產生的叫——誘發(fā)突變（回答）。那誘發(fā)突變的人為條件是什么？我們知道基因突變大多是有害的，為什么要人工誘發(fā)突變？這有什么用呢？今天我們接著來學習下面一個內容——人工誘變在育種上的應用。

學生回答，積極思考回答提問

問題探究，激發(fā)學生積極思維和求知欲望

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新課講述：什么是人工誘變？其實就是在人工條件下誘導基因發(fā)生突變，那人工條件是什么？同學看書后回答：有兩種方法。物理方法包括X射線、紫外線、激光等；化學方法有亞硝酸、硫酸二乙酯等。應用這些方法怎樣去處理生物使之發(fā)生基因突變呢？產生的這些突變又有什么用呢？下面讓我們看一段錄像片，這是我國科學工作者用人工方法處理農作物發(fā)生基因突變的一段內容。提問：看了錄像片大家清楚了怎樣用各種射線和化學物質去處理生物，也看到了生物突變的具體性狀的表現(xiàn)了。你們說用這些方法誘導基因突變有什么好處？

（教師可作誘導回答：可提高突變率，創(chuàng)造人類需要的突變類型，從中選育出優(yōu)良新品種。）

講述：通過這種方法培育出的農作物新品種，剛才大家也看到了，具抗病力強、產量高、品質好等優(yōu)點，黑龍江農科院用輻射方法處理大豆，培育成黑農五號大豆品種，含油量比原來的品種提高了2．5％，大豆產量提高了16％。大家看書第47頁圖，太空椒就是利用宇宙空間強烈輻射而發(fā)生基因突變培育的新品種。其實人工誘變不僅在農作物育種上起作用，在微生物育種上也發(fā)揮了重要作用，如青霉素，最初產量為20單位／mL，后經人們多次用射線等綜合處理，目前產量已是50000～60000單位／mL了，可見人工誘變對生物育種起著巨大作用。因此我們研究基因突變確實有很重要的應用價值。

其實生物變異不只是由基因突變引起的，基因重組也會造成生物變異。那么基因重組造成的生物變異又是在什么情況下發(fā)生的呢？又有什么特點呢？接下來我們就來學習基因重組。

3.基因重組什么是基因重組呢？基因重組是控制不同性狀的基因重新組合。關于基因重組我們在前面學習自由組合定律和連鎖交換定律時已經接觸過這方面的知識。大家先寫一下，黃色圓粒與綠色皺粒作親本雜交，產生后代的過程。

P黃色圓粒X綠色皺粒

↓

F１黃色圓粒

↓

F２黃色圓粒黃色皺粒綠色圓粒綠色皺粒

提問：（ppt展示，分析）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變異性狀？

提問：它們又是如何產生的呢？

（回答：在F１減數(shù)分裂形成配子時，控制不同性狀的基因自由組合形成的。）

可見，基因重組可以發(fā)生在減數(shù)分裂形成配子時非同源染色體上的非等位基因自由組合。即基因重組可以發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期（播放減數(shù)分裂過程的部分flash動畫）設問：在減數(shù)分裂四分體時期，同源染色體常常會發(fā)生什么現(xiàn)象？由于同源染色體的非姐妹染色單體之間常常發(fā)生局部互換，而造成控制不同性狀的基因重新組合（教師引導回答。）以上是基因重組的兩種類型，我們看到這兩種類型的基因重組都是在有性生殖過程中實現(xiàn)的。在有性生殖過程中，由于父本和母本遺傳物質基礎不同，當兩者雜交時，基因重新組合，就使子代產生了變異，這就是基因重組造成的變異?；蛑亟M引起的變異又有什么特點？下面請大家閱讀書上第45頁下段的內容。

提問：為什么基因重組形成的變異豐富？

（回答：父本和母本遺傳物質基礎不同，自身雜合性越高，二者遺傳物質基礎相差越大，基因重組產生的差異可能性也就越大。）（學生回答時可由教師引導完成）

講述：我們看書上給了一個數(shù)據(jù)，2１０＝1024種是說具有10對相對性狀的親本進行雜交時，只考慮自由組合引起的基因重組，F(xiàn)２可能出現(xiàn)的表現(xiàn)型。在生物體內尤其是在高等動植物體內控制性狀的基因數(shù)目是非常巨大的，由同源染色體的非姐妹染色革體之間的局部交換引起的基因重組在自然界中也十分常見，如果把這些因素都考慮在內，那么生物通過有性生殖產生的變異就更多了。請大家舉出基因重組的例子。大家舉出的例子有好多，要強調的是這些基因重組的變異必須通過有性生殖過程實現(xiàn)。豐富多彩的變異形成了生物多樣性的重要原因之一。因此對生物進化具有十分重要的意義。

學生思考后回答

學生對應教材作記號

學生動手，思考學生回答

學生仔細觀看后回答

學生閱讀教材

學生總結

學生討論

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以學生身邊的生產實例和熟悉的事例，創(chuàng)設問題情景，引導學生思考

聯(lián)系實際激發(fā)學生愛科學愛祖國的熱情

過渡，激發(fā)學生繼續(xù)學習的熱情

聯(lián)系實際和前面所學的知