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第1节　基因突变

一、教学目标：

【知识目标】

1．举例说明基因突变的概念。

2．举例说明基因突变的特点和原因。

3．说出基因突变的意义。

【能力目标】

通过对课本中实例的分析，培养学生分析归纳总结的逻辑推理能力。

【情感、态度与价值观目标】

通过生物变异的事例，增强学生对生物世界探究的好奇心及保护意识，培养学生们严谨的科学态度和热爱科学的兴趣。

核心素养：

1．生命观念：理解DNA的分子结构变化与基因突变的关系。

2．科学思维：能区分基因突变和基因重组。

 二、教学重难点

重点：基因突变的概念、特点及原因。

难点：基因突变的意义。

三、教学过程

导入：

丰富多彩的生物世界，有着多彩丰富的不同性状，有道是“一母生九子，连母十个样”，这就是对生物变异最为朴素的认识。那么什么是生物的变异，它又是如何产生的呢？有什么特点呢？
   PPT展示以下图片：体色出现大片白色的斑马、不同毛色的老鼠、连体西瓜、白色郁金香丛中的黄色郁金香、形态异常的红细胞、黑人中的白化病患者和玉米田中的白化玉米苗、太空南瓜王、短腿安康羊，最后展示产自一头母猪的一窝小猪仔。由此提出生物变异的概念。

一、生物的变异：

 1.概念：生物的变异是指生物亲、子代间或子代各个体间存在性状差异的现象。

2.类型：

【思考】：生物产生的变异性状都一定能遗传给后代吗？

  在一块稻田中，边缘地带水、肥、光特别充足，所结种子大而饱满，但收集这样的种子种下去，第二年长出的却是普通种子，这说明了什么？

结合其它实例，归纳变异的类型：

 不可遗传的变异：单纯因环境的改变而起；可遗传的变异：  由遗传物质的改变而致。

【提问】：一种变异产生后是否可遗传，判断依据关键在于什么？是否发生了遗传物质的改变！

指出可遗传的变异，主要来源有染色体变异、基因突变和基因重组。这节课首先学习基因突变这一变异类型。

二、基因突变：

  【回顾】：通过前一阶段的学习，我们认识到：DNA是主要的遗传物质，控制生物性状遗传的遗传物质的结构和功能的基本单位是基因，以及基因控制蛋白质的过程。作为遗传物质的DNA，能准确无误地进行自我复制，有两大保障条件，它们是什么？一是DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板；二是通过碱基互补配对原则，保证了复制的准确性，使亲子代间的遗传信息保持一致。即便如此，DNA复制时也可能出现差错。

 【问题探讨】：

（1）英语句子中的一个字母的改变，可能导致句子的意思发生怎样的变化？

思考回答：可能出现三种情况——句子的意思不变、变化不大或完全改变

（2）如果DNA分子复制时发生类似的错误，DNA分子携带的遗传信息将会发生怎样的变化？可能对生物体产生怎样的影响？

遗传信息一定会发生变化，但最终对生物体产生的影响也不确定：有的有害，有的有利，有的既无害也无利。

（一）基因突变实例

【阅读】：阅读教材P86“积极思维”——镰刀型细胞贫血症，了解病情，分析病因。

1.病情：在缺氧的情况下，患者红细胞由正常的圆饼状变为异常的镰刀型，严重时红细胞破裂，造成严重贫血，甚至死亡。

2.病因：性状是由蛋白质来体现的，先来看正常血红蛋白与镰刀型血红蛋白的氨基酸的组成。病人的血红蛋白的一条多肽链中氨基酸组成发生了变化

【研讨】：

①两者有什么区别？正常的是谷氨酸，异常的是缬氨酸
　　  ②多肽中的氨基酸是由什么直接决定的？由信使RNA上的密码子决定的。

③构成信使RNA上的密码子的那些碱基又是由什么决定的呢？由DNA上的碱基决定的。
　    联系基因控制蛋白质合成的相关知识，通过倒查机制，形成过程：

患者致病的原因归根结底是因为相应基因中出现了一个碱基对的变化：A//T变成了T//A。

(1)镰刀型细胞贫血症的直接原因是血红蛋白的结构发生了改变。

（2）镰刀型细胞贫血症的根本原因是相关基因的结构发生了突变。

（二）基因突变的概念

阅读教材P87中“基因突变”的概念，找出其中的核心关键词，并交流

1．基因概念中的关键词解读：DNA分子；碱基对的替换、增添和缺失；基因结构的改变。

通过PPT展示碱基对变化的三种情况：

【思考】：①由于基因中碱基对的改变，是否一定会引起蛋白质结构的改变？

 结合上图分析，由于密码子的简并性，基因突变可能并没有引起相应蛋白质的结构改变。

②基因突变是否都能引起生物表现型的变化？

     联系之前所学知识，进行分析，指出若隐性突变，即基因型为AA的个体若发生隐性突变，基因型变为Aa，其表现型并没有改变。

2．基因突变的结果：基因突变导致基因的结构发生改变，使这个基因变成它的等位基因，即产生了新的基因。 

（三）基因突变的特点和意义

PPT展示不同的资料，引导学生得出基因突变的特点。

资料1：无论是低等生物，还是高等动植物和人，都可能发生基因突变。

如棉花的短果枝，水稻的矮秆、糯性，家鸽羽毛的灰红色，果蝇的白眼、残翅，人的色盲、白化病等遗传病都是突变性状。

特点1：普遍性。

资料2：基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期。

基因突变可以发生在细胞内的不同的DNA分子上或同一DNA分子的不同部位上。

特点2：随机性。

资料3：下表是不同生物的基因发生突变的情况： 

特点3：突变频率低。

资料4：一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。

如控制小鼠毛色的灰色基因即可以突变成控制黄色的基因，也可以突变成黑色的基因。而且基因突变的方向和环境没有明确的因果关系。

特点4：不定向性。

资料5：任何一种生物都是长期进化的产物，与环境高度协调，若发生基因突变，就可能破坏这种协调关系。

如人类的大多数遗传病是基因突变造成的，会严重威胁人体健康。植物中的白化苗会导致植物死亡。但少数植物的抗病性突变、耐旱性突变有利于其生存。

特点5：多害少利性。

问题7：基因突变能否遗传给后代呢？

不一定。

问题8：体细胞中的基因突变是不是可遗传的变异？能否遗传给后代呢？

是。一般不能传给后代，但是可以通过无性繁殖传递给后代：克隆、植物组织培养。

4．意义：

是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源,是生物进化的原材料。

　　课堂小结：基因脱氧核苷酸顺序代表了遗传信息，顺序变了，遗传信息也变了，通过转录、翻译形成的蛋白质往往发生了改变，性状因此会发生改变。可见，基因结构改变通常（但不一定）会使生物发生变异。

四、教学反思

在本节课的教学过程中，概念枯燥，学生参与的时间少，如何化繁为简用具体的、形象的实例去剖析概念，就成为突破本节难点的关键。对基因突变概念的理解和把握，我采用分析联系遗传学上的典型病例――镰刀型细胞贫血症进行突破，然后让学生总结，概括出基因突变的定义。采用资料分析的方法突破“基因突变的特点”，学生通过具体的资料，直观地得出结论，归纳出特点。关于基因突变的意义，通过简单的数学计算，分析基因突变为生物进化提供了原始材料。