第1节基因突变和基因重组教学实录

第1节　基因突变和基因重… 高中生物       人教2003课标版

“基因突变”是本节教学内容的核心概念。所以教学活动围绕着对基因突变概念的理解展开，将核心概念进行细化，学生通过活动，从大量事实中概括基因突变的概念，理解基因突变的内涵，把握基因突变的外延、特点以及与生物变异和进化的关系。

1、教材分析

教材通过对镰刀型细胞贫血症的分析，引入基因突变的概念，然后详细阐述了基因突变的原因和特点，这部分内容是教学的重点；基因突变是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料，所以本节课又是学习第六章《从杂交育种到基因工程》和第七章《现代生物进化理论》的重要基础。基因突变的意义这部分知识比较抽象，是本节课的教学难点。

2、学情分析

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？基于前面已经学习了自由组合定律和减数分裂知识，学生们对于基因重组已经有了一定的了解，在这个知识点处理上应注重对学生实际理解能力和图形分析能力的培养，通过实践提高学生的认知能力。这节课的重点和难点就集中于基因突变这个知识点。

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、举例说明基因突变可以自发产生，也可以诱发产生

4、举例说明基因突变有普遍性、随机性、不定向性、自然突变频率低等特点

5、说出基因突变与生物进化的关系

能力目标

1、通过对资料的探究和讨论，实现学习中概念的自我建构和自我生成

2、通过前后知识的联系、概念图，拓展学生思维的广阔性，构建知识的系统性

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

重点

基因突变发生的概念、原因及特点

难点

基因突变的意义

针对教学内容和教学目标，选择的教学方法为：情境教学法、问题教学法、小组讨论法和学生分析归纳法。教学流程大体为：提出问题──观察现象──分析探索──得出结论。

教学中通过设置一些引起学生兴趣的情境，让学生从实例分析入手，按照认知的规律从现象到概念，从宏观到微观来归纳总结出基因突变的概念；利用环环相扣的问题，引导学生在不断地探究、思考、分析和讨论，理解基因突变概念和基因突变的结果。最后通过概念图的形式将所学内容进行整合。

小结引入新课：将一个信息传播多次而不出错误是不可能的。如果这句话比作是一段DNA，从前到后的传话比作一次繁殖；那么传话中出现的错误就是基因突变。什么是基因突变？为什么会发生？对生物体会有什么影响呢？

介绍镰刀型细胞贫血症的症状。

用幻灯的形式展示正常红细胞和镰刀型细胞贫血症红细胞图片。

1956年，英格拉姆等人用酶将正常的血红蛋白和镰刀型细胞的血红蛋白在相同条件下切成肽段，通过电泳对二者进行分析，发现有一个肽段的位置不同。幻灯展示正常和异常血红蛋白分子的部分氨基酸顺序。

问题：

哪一个氨基酸发生了改变？

氨基酸的种类和排列顺序由什么决定？

密码子的碱基排列顺序又是由什么决定的？

任务：

1、完成镰刀型细胞贫血症病因的分析图解

2、按图解说明镰刀型细胞贫血症的病因

小结：镰刀型细胞贫血症是由于血红蛋白基因中一个碱基对的替换导致基因结构的改变，引起了性状的改变。进一步说明基因对性状的控制是通过控制蛋白质合成来实现的。

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？基因结构改变一定会导致性状改变吗？

教师不点评学生回答，幻灯展示练习：

下面已经给出正常的DNA分子的碱基序列，当碱基分别发生如下变化时，翻译成的氨基酸序列将如何变化?

①第6个位点上的碱基G被碱基A或碱基C所替代

②第13个位点上的C发生了缺失；第14、15两个碱基发生缺失；第14、15、16三个碱基都发生缺失

③第14个位点和第15个位点之间插入一个碱基G；插入两个碱基G、A；插入三个碱基G、A、C

问题：从中你能得出哪些结论？

小结：基因中碱基对的替换、增添和缺失都会引起基因结构改变。基因突变的实质就是基因结构的改变。

提出质疑：基因是有遗传效应的DNA分子片段，其结构应具有相对稳定性，为什么会发生突变呢?在什么时候容易发生突变呢?提示学生可结合细胞癌变的原因去考虑。

指导学生阅读教材P81相关内容，列出基因突变的原因并思考诱发突变和自发突变有何异同。

讨论：如果发生了基因突变，如镰刀型细胞贫血症和植物的芽变会遗传给后代吗？怎样遗传？

展示资料，探讨基因突变的特征。

资料一：1935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；但就其中任何一种植物而言，在自然状态下，发生一次变异的几率为1/1988。

资料二： 果蝇红眼基因的突变图。

资料三：在适宜的条件下，生长1～2天的大肠杆菌培养物的浓度约为每毫升10 9个细胞，DNA复制的错误率约为10— 9，也就是每连接10 9 个核苷酸才可能发生一个错误。在含有10 9 个细胞的培养物中，由于DNA的差错就可能发生几百万个突变，可能包含大肠杆菌基因的上千种变异形式。

教师小结并进一步提问：对生物体而言，基因突变是有利的，还是有害的？对生物界而言，基因突变是有利的，还是有害的，利与害的本质是什么？

教师倾听小组的讨论发言，并适时地参与讨论，关注各组的讨论情况。

资料四：一种果蝇的突变体在21℃气温下，生活能力很差，但当温度上升到25℃时，生活能力大大提高。

资料五：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。

小结：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。 

师生共同回顾本节课内容，建构概念图。

第1节　基因突变和基因重组　

第1节　基因突变和基因重组　

小结引入新课：将一个信息传播多次而不出错误是不可能的。如果这句话比作是一段DNA，从前到后的传话比作一次繁殖；那么传话中出现的错误就是基因突变。什么是基因突变？为什么会发生？对生物体会有什么影响呢？

介绍镰刀型细胞贫血症的症状。

用幻灯的形式展示正常红细胞和镰刀型细胞贫血症红细胞图片。

1956年，英格拉姆等人用酶将正常的血红蛋白和镰刀型细胞的血红蛋白在相同条件下切成肽段，通过电泳对二者进行分析，发现有一个肽段的位置不同。幻灯展示正常和异常血红蛋白分子的部分氨基酸顺序。

问题：

哪一个氨基酸发生了改变？

氨基酸的种类和排列顺序由什么决定？

密码子的碱基排列顺序又是由什么决定的？

任务：

1、完成镰刀型细胞贫血症病因的分析图解

2、按图解说明镰刀型细胞贫血症的病因

小结：镰刀型细胞贫血症是由于血红蛋白基因中一个碱基对的替换导致基因结构的改变，引起了性状的改变。进一步说明基因对性状的控制是通过控制蛋白质合成来实现的。

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？基因结构改变一定会导致性状改变吗？

教师不点评学生回答，幻灯展示练习：

下面已经给出正常的DNA分子的碱基序列，当碱基分别发生如下变化时，翻译成的氨基酸序列将如何变化?

①第6个位点上的碱基G被碱基A或碱基C所替代

②第13个位点上的C发生了缺失；第14、15两个碱基发生缺失；第14、15、16三个碱基都发生缺失

③第14个位点和第15个位点之间插入一个碱基G；插入两个碱基G、A；插入三个碱基G、A、C

问题：从中你能得出哪些结论？

小结：基因中碱基对的替换、增添和缺失都会引起基因结构改变。基因突变的实质就是基因结构的改变。

提出质疑：基因是有遗传效应的DNA分子片段，其结构应具有相对稳定性，为什么会发生突变呢?在什么时候容易发生突变呢?提示学生可结合细胞癌变的原因去考虑。

指导学生阅读教材P81相关内容，列出基因突变的原因并思考诱发突变和自发突变有何异同。

讨论：如果发生了基因突变，如镰刀型细胞贫血症和植物的芽变会遗传给后代吗？怎样遗传？

展示资料，探讨基因突变的特征。

资料一：1935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；但就其中任何一种植物而言，在自然状态下，发生一次变异的几率为1/1988。

资料二： 果蝇红眼基因的突变图。

资料三：在适宜的条件下，生长1～2天的大肠杆菌培养物的浓度约为每毫升10 9个细胞，DNA复制的错误率约为10— 9，也就是每连接10 9 个核苷酸才可能发生一个错误。在含有10 9 个细胞的培养物中，由于DNA的差错就可能发生几百万个突变，可能包含大肠杆菌基因的上千种变异形式。

教师小结并进一步提问：对生物体而言，基因突变是有利的，还是有害的？对生物界而言，基因突变是有利的，还是有害的，利与害的本质是什么？

教师倾听小组的讨论发言，并适时地参与讨论，关注各组的讨论情况。

资料四：一种果蝇的突变体在21℃气温下，生活能力很差，但当温度上升到25℃时，生活能力大大提高。

资料五：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。

小结：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。 

师生共同回顾本节课内容，建构概念图。