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共1课时
第1节 基因突变和基因重… 高中生物 人教2003课标版 1教学目标1. 知识目标 （1）概述基因突变的实质是基因结构的改变； （2）阐明增添、缺失或替换DNA分子中碱基对都会改变基因结构； （3）阐明基因突变产生了新的基因，即等位基因。 （4）阐明基因突变发生的时间。 （5）举例说明基因突变可以自发产生，也可以诱发产生； （6）举例说明基因突变有普遍性、随机性、不定向性、自然突变频率低以及多害性的特点； （7）说出基因突变与生物进化的关系，阐明基因突变的意义。 2. 能力目标 （1）通过运用中心法则、遗传基本规律来理解基因突变的原因和特征，训练发展思维的逻辑性、深刻性，同时也进行了知识迁移能力的训练。 3.情感态度与价值观目标 （1）探讨诱发生物发生基因突变的因素，积极预防遗传病的发生。 （2）通过理解基因突变与生物多样性的关系，培养学生的科学世界观。 2学情分析《基因突变》是高中生物必修2第5 章第1节的内容,本教学使用1课时。《基因突变》从基因变化的角度来认识生物发生变异的原因，是基因表达的延续和拓展，也是学习6章和7章的基础。为了让学生更好地理解基因突变的概念，教材不是从概念到概念，而是从实例分析入手，再归纳、总结概念。在教学过程中遵循这种符合学生认知规律的呈现方式，从现象到概念，从宏观到微观来开展教学活动。 关于基因突变，教材选用了镰刀型细胞贫血症的实例，从现象开始，追根溯源，让学生理解基因突变的根本原因是DNA分子的碱基对发生了变化，从而引入基因突变的概念，然后详细阐述基因突变的类型，突变导致的结果，发生的时间，突变原因，突变特点以及突变的意义。 在本节课之前，学生对基因的本质及基因是如何起作用等问题已经有了基本的认识，对于生物的变异现象，学生在初中生物课中也学习过，所以并不陌生，但对于可遗传变异的本质，需要进一步的学习。通过对本节知识的学习，学生将能够理解基因在传递过程中为什么会发生变化？怎样变化？发生的变化对生物会产生什么影响？由于所教班级学生思维比较活跃，但往往思维深度不够、表达的准确性稍微欠缺，所以通过设计递进的问题，引导学生分析与讨论，提升学生的思维水平，培养他们的表达能力。 3重点难点重点：1.结合“基因突变→基因表达→性状表现”这个过程，理解基因突变的概念和产生原因。 2.结合具体实例，理解基因突变的特点。 难点：基因突变的意义。 4教学过程 4.1 第一学时 教学活动 活动1【讲授】生物的变异引导：幻灯片展示图片，引导学生说出从图片中发现的问题，从而引入生物的变异的概念：生物体亲代和子代之间以及子代个体之间性状的差异。 让学生分析如下案例 案例1：通过美容手术，纹成弯弯的柳叶眉，这种柳叶眉能遗传吗？为什么？ 案例2 太空椒（经过太空遨游，也就是经过辐射的）和普通椒相比，太空椒具有明显的优势，果实肥大。 总结：生物的变异包括不可遗传的变异和可遗传的变异：不可遗传的变异是环境因素引起的 ，自身的遗传物质没有改变。可遗传的变异是生殖细胞内遗传物质发生改变，包括三种类型：基因突变，基因重组和染色体变异。 活动2【讲授】基因突变的概念、结果、发生时间及原因引入新课： 介绍镰刀型细胞贫血症：1910年，以为黑人青年到医院看病，医生发现它患的是人们尚未认识的一种特殊贫血症，叫镰刀形红细胞贫血症。让学生看图，并指出患者和正常人的红细胞的差别。（正常人红细胞是圆饼状的，患者的红细胞是镰刀形的） 问题：镰刀型贫血症患者的红细胞非常容易破裂，引起严重的贫血，进而导致死亡，这个疾病究竟是怎么一回事呢？(让学生带着问题一起往下分析) 氨基酸水平上的研究：幻灯片展示正常血红蛋白和异常血红蛋白，引导学生找出问题所在。（6号位置上正常血红蛋白为谷氨酸，相同位置上异常血红蛋白为缬氨酸，就是这样一个氨基酸的改变导致了红细胞的形态发生了变化。） DNA水平上的研究：复习中心法则内容，并用幻灯片展示正常人和患者的DNA，让学生观察并找出两个DNA片段的差别。（中间的碱基对发生了替换）根据中心法则，DNA发生变化，转录出的信使RNA也会发生变化，谷氨酸也变成了缬氨酸，最终导致蛋白质结构和功能的异常。 小结：引起镰刀型细胞贫血症的直接原因是由于血红蛋白中一个氨基酸发生了替换。根本原因是血红蛋白基因中一个碱基对的替换导致基因结构的改变，从而引起了性状的改变。 质疑：除了碱基对的替换外，还有哪些变化会引起基因结构的改变？ 展示三组图片，让学生观察图片上的DNA在结构了发生了什么样的改变。（替换、增添、缺失） 引入基因突变的概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。 概念中注意三个要素：1碱基对发生改变；2包括三种情况，缺失，增添和替换；3引起了基因结构的改变。 基因存在于DNA上，一条DNA上有很多个基因，基因突变只发生在基因里面，即是只发生大阴影部分，非阴影部分不发生基因突变。 基因突变的结果：产生了新基因，即是原基因的等位基因。A基因突变以后变成a基因，a基因即是新基因等位基因。举例：果蝇正常情况下都是红眼，如果出现了白眼果蝇，白眼基因就是新的基因，即是红眼基因的等位基因。 提问：基因突变发生在什么时间？ 引导回答：基因存在于DNA双链上，DNA为双螺旋结构，比较稳定，什么时候容易变的不稳定而发生基因突变呢？ 讲解：1体细胞基因突变主要发生在有丝分裂间期，一般不能遗传给后代，但是也有例外，植物细胞具有全能型，植物体细胞发生突变，可以通过植物组织培养技术把变异遗传给后代。 2生殖细胞的基因突变主要发生在减数第一次分裂间期，可以通过受精作用直接传给后代。 提问：基因突变发生的原因？ DNA复制的时候容易发生错误，常在河边走，哪有不湿鞋，复制的次数多了，总会出现错误的时候，这个就是基因突变的内因，自发原因，那么基因突变的外因是什么呢？ 物理因素 X射线、激光等 化学因素 亚硝酸、碱基类似物、秋水仙素等 生物因素 病毒、某些细菌等 举例：1医院招X光时，医生总是让病人一个一个进入X光房，并不是全体一起进入，因为X射线能导致基因突变。 2在染色体加倍时会用到秋水仙素，秋水仙素也能诱导基因突变的发生。 总结：在生活中，我们要尽量避免接触能导致基因突变的因素，发生基因突变能导致细胞癌变，细胞癌变是原癌基因和抑癌基因发生突变导致的。 探究：碱基对改变一定会导致蛋白质结构的改变么？（参照P65氨基酸密码子表） 1碱基对替换的情况 给出两条DNA序列，先观察两条DNA序列的差别，根据中心法则，转录出相应的信使RNA ,再查阅密码子表翻译出相应的氨基酸。（叫一位同学上来展示自己的答案并作出评价） 总结：碱基对的替换不一定会导致蛋白质结构的改变。密码子的简并性（一种氨基酸可能由多种密码翻译而来，如果发生突变的密码子和原来的密码子正好编译同一个氨基酸，将来翻译出的蛋白质结构和功能不发生变化）。 2探究碱基对缺失的情况 给出两条DNA序列，先观察两条DNA序列的差别，根据中心法则，转录出相应的信使RNA ,再查阅密码子表翻译出相应的氨基酸。展示答案。 总结：①DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，都能引起基因结构的改变。②碱基对的替换不一定会引起氨基酸排列顺序的改变。③缺失或增加1个碱基或2个碱基比缺失3个碱基的影响大。 总结：基因突变通常会引起生物性状的改变，但并不是一定引起生物性状的改变，因为1密码子的简并性2现行纯合子可能突变成杂合子（AA变成Aa）总的来说，碱基对的替换相对于另两种突变情况，对生物性状的影响是最小的。 活动3【讲授】基因突变的特点特点一：展示图片和资料，探讨基因突变的特征。 引导：基因突变非常常见，比如细菌的无抗药性突变为有抗药性，果蝇的红眼突变为白眼，长翅突变为短翅，人的正常五指突变为多指，还有正常肤色突变为白化病。生物从低等到高等都有可能发生基因突变，有资料显示1935年，美国科学家联合英国科学家在非洲大陆对11270种植物进行了检查，结果发现在过去的7年间，98．7%的植物都曾发生过突变。这个说明基因突变具有什么特征呢？ 特点二：展示图片和资料，探讨基因突变的特征。 引导：基因突变发生在生物个体发育的什么时期？以高等植物为例，个体发育会经历受精卵，胚，幼苗最后到开花结果的植株，基因突变主要是发生在哪个时期呢？我们都知道基因突变主要发生在分裂间期，在生物个体发育的什么阶段会进行有丝分裂？（任何时期）不管是幼年中年还是老年都有可能发生基因突变，这个就说明了基因突变的第二个特点？ 基因突变发生的时期不同，对生物体的影响也不同，如果基因突变发生在受精卵时期，这个影响是非常大的，如果突变发生在花芽时期，就只有这朵花发生突变，其他部位不会受到影响。个体发生突变的时间越早，影响越大。 特点三：展示图片和资料，探讨基因突变的特征。 引导：黑色的家鼠经过诱变处理以后，后代毛色基因发生了突变，由黑色突变为白色也可能突变为灰色，基因突变的方向是不能确定的。再比如，果蝇都是红眼基因，后代基因突变可能产生白眼基因，也可能产生浅黄眼基因，还有可能产生蜜色眼基因，这个说明了基因突变有哪些特征？ 特点四： 引导：有个科学家非常喜欢用果蝇做实验，他养了成千上万只果蝇，突然有一天，他在成千上万只果蝇中发现了一只白眼果蝇，这就说明了基因突变的特征？在表格中我们可以很直观地看到基因突变的频率，比如果蝇的白眼基因，突变频率是4×10－5，再比如小鼠的白化基因，突变频率是1×10－5 。 虽然基因突变的频率很低，但是当一个种群中有多个个体时，就可能产生多种变异，为生物的进化提供原材料。 特点五：展示图片和资料，探讨基因突变的特征。 引导：基因突变中，有利突变多，还是有害突变多？讨论：为什么有害的突变多？ 总结：任何一种生物都是长期进化过程的产物,它们与环境取得了高度的协调。如果发生了突变，往往会变的和环境不相适应，这对生物体来说是有害的。 有害的突变很多，比如畸形的小鸭，人类的并指和多指还有镰刀型红细胞贫血症。有利的突变也是存在的，比如高产的大豆和青霉菌株。 思考：我们怎么判断突变是有利还有有害呢？ 举例：一种昆虫，是有翅膀的，对于没有翅膀的昆虫来说，他的活动能力强，是有利的。但是如果环境变了，换成是经常刮大风的海岛上，有翅膀的昆虫被大风一吹，容易被吹到海里面淹死，没有翅膀的昆虫只能在地上爬，反而更容易活下来，这就说明了，突变是有害还是有利是根据什么来判断？ 活动4【讲授】基因突变的意义提问：我们学习了基因突变，那么基因突变有什么意义呢？ 引导：在前面的学习中我们知道了孟德尔的杂交试验，在这里是基因型为YYRR的豌豆自交，后代只有一种表现型。如果其中的一个Y突变为y，则自交后代有两种表现型；如果其中的R再突变为r，则自交后代有四种表现型。这就说明基因突变不单只产生了新的基因，还产生了新的基因型，产生了新的表现型。 小结：基因突变在生物进化中有重要意义。一个物种在漫长的进化历程中，因为具有较多的个体，基因突变尽管是随机的、不定向的，在自然条件下突变频率很低，但却是普遍存在的，不同的环境条件下生存的变异个体是不同的，环境总是选择保留了有利变异的个体。由于基因突变是新基因产生的途径，所以是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。 活动5【讲授】基因突变的应用介绍人工诱变育种：自然情况下突变的频率很低，所以采用人工手段，进行诱变育种，诱导的不是突变方向，因为这个方向是不能确定的，诱导的目的是提高突变频率。 再通过人工的方法，保存具有有利变异的个体，淘汰具有不变变异的个体。人工诱变育种成功的实例有：太空椒，太空南瓜。 活动6【讲授】课堂小结师生共同回顾本节课内容，总结知识点。 活动7【练习】课堂练习1.一批萝卜因种在肥沃的土地上而长得非常茂盛，块根也比普通的萝卜肥大。可知这些萝卜发生的是（ ），如将这些萝卜的种子种到一般的土壤中，与普通萝卜相比，其性状将（ ）。 2.生物变异的根本来源是 A基因重组 B染色体数目变异 C染色体结构变异 D基因突变 3.基因突变的根本原因是： 4.一种植物在正常情况下只开红花，但偶然会出现一朵白花，如果将白花种子种下去，它的后代全部开白花，出现这种现象的原因是 A. 自然杂交 B. 自然选择 C. 基因突变 D. 基因重组 5.下列有关基因突变的说法，不正确的是 第1节 基因突变和基因重组 课时设计 课堂实录第1节 基因突变和基因重组 1第一学时 教学活动 活动1【讲授】生物的变异引导：幻灯片展示图片，引导学生说出从图片中发现的问题，从而引入生物的变异的概念：生物体亲代和子代之间以及子代个体之间性状的差异。 让学生分析如下案例 案例1：通过美容手术，纹成弯弯的柳叶眉，这种柳叶眉能遗传吗？为什么？ 案例2 太空椒（经过太空遨游，也就是经过辐射的）和普通椒相比，太空椒具有明显的优势，果实肥大。 总结：生物的变异包括不可遗传的变异和可遗传的变异：不可遗传的变异是环境因素引起的 ，自身的遗传物质没有改变。可遗传的变异是生殖细胞内遗传物质发生改变，包括三种类型：基因突变，基因重组和染色体变异。 活动2【讲授】基因突变的概念、结果、发生时间及原因引入新课： 介绍镰刀型细胞贫血症：1910年，以为黑人青年到医院看病，医生发现它患的是人们尚未认识的一种特殊贫血症，叫镰刀形红细胞贫血症。让学生看图，并指出患者和正常人的红细胞的差别。（正常人红细胞是圆饼状的，患者的红细胞是镰刀形的） 问题：镰刀型贫血症患者的红细胞非常容易破裂，引起严重的贫血，进而导致死亡，这个疾病究竟是怎么一回事呢？(让学生带着问题一起往下分析) 氨基酸水平上的研究：幻灯片展示正常血红蛋白和异常血红蛋白，引导学生找出问题所在。（6号位置上正常血红蛋白为谷氨酸，相同位置上异常血红蛋白为缬氨酸，就是这样一个氨基酸的改变导致了红细胞的形态发生了变化。） DNA水平上的研究：复习中心法则内容，并用幻灯片展示正常人和患者的DNA，让学生观察并找出两个DNA片段的差别。（中间的碱基对发生了替换）根据中心法则，DNA发生变化，转录出的信使RNA也会发生变化，谷氨酸也变成了缬氨酸，最终导致蛋白质结构和功能的异常。 小结：引起镰刀型细胞贫血症的直接原因是由于血红蛋白中一个氨基酸发生了替换。根本原因是血红蛋白基因中一个碱基对的替换导致基因结构的改变，从而引起了性状的改变。 质疑：除了碱基对的替换外，还有哪些变化会引起基因结构的改变？ 展示三组图片，让学生观察图片上的DNA在结构了发生了什么样的改变。（替换、增添、缺失） 引入基因突变的概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。 概念中注意三个要素：1碱基对发生改变；2包括三种情况，缺失，增添和替换；3引起了基因结构的改变。 基因存在于DNA上，一条DNA上有很多个基因，基因突变只发生在基因里面，即是只发生大阴影部分，非阴影部分不发生基因突变。 基因突变的结果：产生了新基因，即是原基因的等位基因。A基因突变以后变成a基因，a基因即是新基因等位基因。举例：果蝇正常情况下都是红眼，如果出现了白眼果蝇，白眼基因就是新的基因，即是红眼基因的等位基因。 提问：基因突变发生在什么时间？ 引导回答：基因存在于DNA双链上，DNA为双螺旋结构，比较稳定，什么时候容易变的不稳定而发生基因突变呢？ 讲解：1体细胞基因突变主要发生在有丝分裂间期，一般不能遗传给后代，但是也有例外，植物细胞具有全能型，植物体细胞发生突变，可以通过植物组织培养技术把变异遗传给后代。 2生殖细胞的基因突变主要发生在减数第一次分裂间期，可以通过受精作用直接传给后代。 提问：基因突变发生的原因？ DNA复制的时候容易发生错误，常在河边走，哪有不湿鞋，复制的次数多了，总会出现错误的时候，这个就是基因突变的内因，自发原因，那么基因突变的外因是什么呢？ 物理因素 X射线、激光等 化学因素 亚硝酸、碱基类似物、秋水仙素等 生物因素 病毒、某些细菌等 举例：1医院招X光时，医生总是让病人一个一个进入X光房，并不是全体一起进入，因为X射线能导致基因突变。 2在染色体加倍时会用到秋水仙素，秋水仙素也能诱导基因突变的发生。 总结：在生活中，我们要尽量避免接触能导致基因突变的因素，发生基因突变能导致细胞癌变，细胞癌变是原癌基因和抑癌基因发生突变导致的。 探究：碱基对改变一定会导致蛋白质结构的改变么？（参照P65氨基酸密码子表） 1碱基对替换的情况 给出两条DNA序列，先观察两条DNA序列的差别，根据中心法则，转录出相应的信使RNA ,再查阅密码子表翻译出相应的氨基酸。（叫一位同学上来展示自己的答案并作出评价） 总结：碱基对的替换不一定会导致蛋白质结构的改变。密码子的简并性（一种氨基酸可能由多种密码翻译而来，如果发生突变的密码子和原来的密码子正好编译同一个氨基酸，将来翻译出的蛋白质结构和功能不发生变化）。 2探究碱基对缺失的情况 给出两条DNA序列，先观察两条DNA序列的差别，根据中心法则，转录出相应的信使RNA ,再查阅密码子表翻译出相应的氨基酸。展示答案。 总结：①DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，都能引起基因结构的改变。②碱基对的替换不一定会引起氨基酸排列顺序的改变。③缺失或增加1个碱基或2个碱基比缺失3个碱基的影响大。 总结：基因突变通常会引起生物性状的改变，但并不是一定引起生物性状的改变，因为1密码子的简并性2现行纯合子可能突变成杂合子（AA变成Aa）总的来说，碱基对的替换相对于另两种突变情况，对生物性状的影响是最小的。 活动3【讲授】基因突变的特点特点一：展示图片和资料，探讨基因突变的特征。 引导：基因突变非常常见，比如细菌的无抗药性突变为有抗药性，果蝇的红眼突变为白眼，长翅突变为短翅，人的正常五指突变为多指，还有正常肤色突变为白化病。生物从低等到高等都有可能发生基因突变，有资料显示1935年，美国科学家联合英国科学家在非洲大陆对11270种植物进行了检查，结果发现在过去的7年间，98．7%的植物都曾发生过突变。这个说明基因突变具有什么特征呢？ 特点二：展示图片和资料，探讨基因突变的特征。 引导：基因突变发生在生物个体发育的什么时期？以高等植物为例，个体发育会经历受精卵，胚，幼苗最后到开花结果的植株，基因突变主要是发生在哪个时期呢？我们都知道基因突变主要发生在分裂间期，在生物个体发育的什么阶段会进行有丝分裂？（任何时期）不管是幼年中年还是老年都有可能发生基因突变，这个就说明了基因突变的第二个特点？ 基因突变发生的时期不同，对生物体的影响也不同，如果基因突变发生在受精卵时期，这个影响是非常大的，如果突变发生在花芽时期，就只有这朵花发生突变，其他部位不会受到影响。个体发生突变的时间越早，影响越大。 特点三：展示图片和资料，探讨基因突变的特征。 引导：黑色的家鼠经过诱变处理以后，后代毛色基因发生了突变，由黑色突变为白色也可能突变为灰色，基因突变的方向是不能确定的。再比如，果蝇都是红眼基因，后代基因突变可能产生白眼基因，也可能产生浅黄眼基因，还有可能产生蜜色眼基因，这个说明了基因突变有哪些特征？ 特点四： 引导：有个科学家非常喜欢用果蝇做实验，他养了成千上万只果蝇，突然有一天，他在成千上万只果蝇中发现了一只白眼果蝇，这就说明了基因突变的特征？在表格中我们可以很直观地看到基因突变的频率，比如果蝇的白眼基因，突变频率是4×10－5，再比如小鼠的白化基因，突变频率是1×10－5 。 虽然基因突变的频率很低，但是当一个种群中有多个个体时，就可能产生多种变异，为生物的进化提供原材料。 特点五：展示图片和资料，探讨基因突变的特征。 引导：基因突变中，有利突变多，还是有害突变多？讨论：为什么有害的突变多？ 总结：任何一种生物都是长期进化过程的产物,它们与环境取得了高度的协调。如果发生了突变，往往会变的和环境不相适应，这对生物体来说是有害的。 有害的突变很多，比如畸形的小鸭，人类的并指和多指还有镰刀型红细胞贫血症。有利的突变也是存在的，比如高产的大豆和青霉菌株。 思考：我们怎么判断突变是有利还有有害呢？ 举例：一种昆虫，是有翅膀的，对于没有翅膀的昆虫来说，他的活动能力强，是有利的。但是如果环境变了，换成是经常刮大风的海岛上，有翅膀的昆虫被大风一吹，容易被吹到海里面淹死，没有翅膀的昆虫只能在地上爬，反而更容易活下来，这就说明了，突变是有害还是有利是根据什么来判断？ 活动4【讲授】基因突变的意义提问：我们学习了基因突变，那么基因突变有什么意义呢？ 引导：在前面的学习中我们知道了孟德尔的杂交试验，在这里是基因型为YYRR的豌豆自交，后代只有一种表现型。如果其中的一个Y突变为y，则自交后代有两种表现型；如果其中的R再突变为r，则自交后代有四种表现型。这就说明基因突变不单只产生了新的基因，还产生了新的基因型，产生了新的表现型。 小结：基因突变在生物进化中有重要意义。一个物种在漫长的进化历程中，因为具有较多的个体，基因突变尽管是随机的、不定向的，在自然条件下突变频率很低，但却是普遍存在的，不同的环境条件下生存的变异个体是不同的，环境总是选择保留了有利变异的个体。由于基因突变是新基因产生的途径，所以是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。 活动5【讲授】基因突变的应用介绍人工诱变育种：自然情况下突变的频率很低，所以采用人工手段，进行诱变育种，诱导的不是突变方向，因为这个方向是不能确定的，诱导的目的是提高突变频率。 再通过人工的方法，保存具有有利变异的个体，淘汰具有不变变异的个体。人工诱变育种成功的实例有：太空椒，太空南瓜。 活动6【讲授】课堂小结师生共同回顾本节课内容，总结知识点。 活动7【练习】课堂练习1.一批萝卜因种在肥沃的土地上而长得非常茂盛，块根也比普通的萝卜肥大。可知这些萝卜发生的是（ ），如将这些萝卜的种子种到一般的土壤中，与普通萝卜相比，其性状将（ ）。 2.生物变异的根本来源是 A基因重组 B染色体数目变异 C染色体结构变异 D基因突变 3.基因突变的根本原因是： 4.一种植物在正常情况下只开红花，但偶然会出现一朵白花，如果将白花种子种下去，它的后代全部开白花，出现这种现象的原因是 A. 自然杂交 B. 自然选择 C. 基因突变 D. 基因重组 5.下列有关基因突变的说法，不正确的是 Tags：基因,1节,突变,重组,ppt
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