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《5.1 基因突变和基因重组》教学活动

1 教学分析 　　

1.1 教材分析 　　

本节课内容是高中生物必修2第五章第一节“基因突变和基因重组”的内容。“基因突变和基因重组”的内容紧密联系遗传物质基础、遗传规律以及减数分裂，并以它们为基础加以深化，同时又是学习第七章“生物的进化”的准备知识。所以掌握好本节知识既可以起到承上启下的作用，同时又能促使学生紧密联系自己生活实际，对身边的生物变异现象加以解释，也有利于培养学生的分析能力。 

1.2 学情分析 

学生之前已经学习了DNA的结构、复制和基因控制蛋白质的合成等相关知识，对生活中生物的变异现象并不陌生。但是对于可遗传变异的本质需要进一步的学习。教师根据学生的认知规律，设计了系列递进的问题，引导学生进行分析和讨论。 

2 教学目标 

2.1 知识目标 

举例说明基因突变的概念、原因、特点；

说出基因突变的意义。 

2.2 能力目标 

进行学习方法的训练，学会数据处理，类比推理等科学方法； 　　

培养自学能力，发散思维及综合分析能力。 

2.3 情感、态度与价值观目标 

通过基因突变与环境的关系的讨论，进行环境保护教育。 

通过本节课的学习，懂得如何确立健康的生活方式。 

3 教学重点和难点 

（1） 教学重点：基因突变的概念、特点和原因。 

（2） 教学难点：基因突变的意义。 

4 教学过程 

4.1 情景激趣 

师：英国一对黑人夫妇生下一个皮肤雪白、头发金黄的婴儿，与他们以前的孩子差别太大。丈夫的第一反应是“这是我儿子吗？”妻子是直喊冤。不知道在座的各位选用什么方法来做出判断呢？ 

生：DNA亲子鉴定就可以了！ 

师：很准确的好办法，经过DNA鉴定，通过今天的探讨，没错是亲生的，原来是基因突变惹的祸。那么，什么是基因突变？ 

师：看课本第86页“积极思维”基因突变的一个实例――镰刀型细胞贫血症。人为什么会得这种病？该病发病的原因是什么？请仔细看课本87页图4-21镰刀型细胞贫血症的病因图解，思考后小组讨论分析下列问题。 

4.2 导出问题 

（1） 补充画出DNA另一条互补链的碱基序列。 

（2） 填写出课本P87图4-21 mRNA上的对应密码子。 

（3） 跟正常人相比，病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化？基因变化和血红蛋白的多肽链变化之间有什么关系？ 

4.3 交流展示 

学生回答，师生共同评价（略）。 

师：基因决定蛋白质的结构，从而决定生物的性状。所以，生物性状发生改变的直接原因是蛋白质结构的改变，根本原因是DNA（基因）的结构发生了改变。观察图1，分析除了碱基对替换以外，DNA分子中的碱基对还有哪几种变化？ 

生：还有碱基对的缺失和增添两种变化。 

师：那你们能不能尝试给基因突变下个定义呢？ 

生：在DNA复制过程中由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或替换，而引起的基因结构的改变，就叫做基因突变。 

4.4 小组自学 

师：如果发生了基因突变，蛋白质的结构会发生怎样的改变呢？分析表1，利用课本79页的密码子表，完成填空。 

4.5 交流展示 

学生代表发言展示，其他学生和教师一起分析评价，完善答案，见表2。 

4.6 深化与升华 

小组合作，深入思考下面的问题： 

（1） 碱基对的改变一定会导致蛋白质的结构改变吗？ 

　（2） 基因中碱基对的增添、缺失或者是替换哪一种类型对生物性状的影响最小？ 

学生先思考2 min，然后组内交换意见，形成统一认识后进行全班展示交流（略）。 

教师：出示图片（图2），并提供人类ABO血型的介绍：O型血的基因型为ii，在DNA复制过程中，出现了差错，i突变成基因IA，表现型就变成了A型血；若i突变成基因IB，表现型就变成了B型血。这样突变产生的基因IA、IB和原来的基因i，从在染色体的位置来看，它们之间是什么关系呢？ 

生：应该是等位基因。 

师生总结：由此可以看出基因突变的结果就是可产生新的等位基因。 

师：（过渡）引发基因突变的原因是什么？从内因来看是基因内部碱基对的变化，从外因来看，生活中有哪些方面的环境因素会引发基因突变呢？ 

生：物理因素如紫外线、X射线等，化学因素如亚硝酸盐、碱基类似物等，生物因素如病毒、细菌等。 

师：请分析以下情况是减少哪种因素诱发基因突变的可能，对应连线（图3）。 

师：所以在生活中，大家要保护我们生存的地球环境，并且养成良好的生活习惯和健康的生活方式。下面结合表3来分析一下基因突变具有哪些特点呢？ 

思考：

（1） 从表格中看出，各种生物都会出现基因突变的现象，可以说明基因突变具有（）特点。 

（2） 由表格中突变频率可以看出：不同生物，基因突变的频率 （相同或不同），同一生物的不同基因的突变频率也 （相同或不同），各个基因的突变频率都很 （高或低），即基因突变具有（）特点。 

学生的回答略。 

师：在生物个体发育的①～⑤过程（图4），哪个时期会发生基因突变？你判断的依据是什么？ 

生：每个过程都可能，有DNA复制的时候就可能发生基因突变的。 

师：所以基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期，或细胞内不同DNA分子上或同一DNA分子的不同部位上，说明基因突变具有什么特点？

生：随机性。 

师：出示果蝇红眼基因突变成各种不同眼色的基因图示，该图说明了基因突变具有什么特点？ 

生：说明基因突变的不定向性，可以突变成不同的等位基因。 

师：出示基因突变的3点意义，你们如何理解呢？学生分组讨论，小组代表发言。 

②
   为什么基因突变是新基因产生的途径？

② 为什么基因突变是生物变异的根本来源？ 

③ 为什么基因突变可以为生物进化提供原材料？有人认为，自然条件下基因突变率很低，因此，它不可能为生物进化提供原材料。你认为这样的看法正确吗？为什么？ 

学生回答略。 

师：在没有人为因素干预的情况下，产生的基因突变称为自发突变，人为因素干预的情况下，产生的基因突变称为人工诱变，在育种上称为诱变育种。与自发突变相比的优势就是可以明显提高基因突变的频率，这可以通过高产青霉菌的培育和神舟号上的太空育种试验的实例来说明。 

深化与升华：学生分组讨论以下3个问题，形成统一意见后，选派学生代表发言。 

（1） 基因突变是否都能引起生物性状的变化？ 

　　（2） 突变后的基因会遗传给后代么？ 

（3） 人工诱变育种，一定能获得人们想要的优良性状吗？ 

反馈训练略。 

5 教学反思 

本节课创设好问题情境是关键。为了达到让学生理解基因突变概念的内涵和外延的目的，教师采用镰刀型细胞贫血症的实例，通过正常人与镰刀型细胞贫血症患者在红细胞、蛋白质和基因不同层次上进行比较、归纳，让学生理解该性状改变的根本原因是DNA分子的碱基对发生了替换，然后用类比推理的方法引导学生理解基因突变的类型，从而尝试总结基因突变的概念。并且教师通过表格实例推理，深入探讨基因突变与生物性状之间的关系。在基因突变的原因和特点的教学上，教师让学生结合自己的生活经验，归纳引起基因突变的外界因素。通过数据表格和实例等引导学生总结基因突变的特点，同时锻炼了学生读图、识图、析图的能力。在理解基因突变的意义教学中，在由浅入深的问题驱动下，教师以讨论的形式引导学生思考，发挥学生的主体作用，而不是简单地、机械地、被动地识记结论，在质疑、讨论、交流中培养学生形成良好的思维方式，进一步提高学生自身的学习能力。