生物高中必修2第五章第一节 基因突变和基因重组 教学设计1.doc
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1、必修第5章 基因突变及其他变异教学设计第1节 基因突变和基因重组一、 教学目标1.举例说明基因突变的特点和原因。2.举例说出基因重组。3.说出基因突变和基因重组的意义。本章对学生在知识方面的要求大多为了解水平,因此教师不必在知识方面过多扩展。本章在情感态度与价值观方面有一定的要求,其中探讨人类遗传病的监测预防是经历(感受)水平的,而关注人类基因组计划是反应(认同)水平的,教师在教学时要注意处理好知识学习与情感态度价值观教育的关系。二、教学重点和难点1.教学重点(1)基因突变的概念及特点。(2)基因突变的原因。2.教学难点基因突变和基因重组的意义。三课时安排 2 课时。 四教学方法 讲授法、谈话
2、法、探究法。 五学情分析:生物的变异现象对于学生而言并不陌生。通过初中生物课的学习,学生已经初步认识到生物的变异首先与遗传物质有关,其次与环境有关。学生在本模块的第1章至第4章,已学习了解了基因的本质、基因在细胞中的存在位置、基因的结构和作用等基础知识,但对于遗传物质究竟是如何引起生物的变异的学生还不太了解。要引导从分子水平、基因的角度来认识生物发生变异的原因,有点抽象,有一定难度。六、教学策略本节在教学上可以采取以下策略。1.从科学发现的过程切入,设置问题情境,引导学生探究。为了让学生更好地理解基因突变的概念,从实例分析入手,再归纳总结概念。在教学过程中,教师也应遵循从现象到概念,从宏观到微
3、观来开展教学活动,符合学生认知规律的呈现方式,课堂教学中不断提出问题,让学生通过概念的运用达到巩固概念和知识迁移的目的本关于基因突变,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。这种变化可能会导致生物体的性状发生改变。限于篇幅,教材没有过多地介绍镰刀型细胞贫血症的发现过程(具体过程参见教学案例)。教学中,教师可以给学生适当补充一些相关材料,并结合“思考与讨论”中的问题,让学生讨论和探究。通过讨论,学生能够认识到基因突变的本质是DNA分子的碱基对发生了改变,并且能够进一步理解“基因对性状的控制是通过控制蛋白质合成来实现的”这
4、一基本的生物学原理。2.用类比推理的方法引导学生理解基因突变的类型。怎样全面理解DNA分子碱基对的改变可能导致的结果呢?是不是DNA分子的碱基对发生改变就一定会导致生物性状的变化?为了说明这个问题,教师可以先引导学生阅读 “问题探讨”,讨论英文句子中个别字母发生改变后,对于全句所表达的意思的影响情况。通过分析可以看出,英语句子中一个字母的改变,可能导致句子的意思不变、变化不大和完全改变这三种情况。然后,教师再通过联想和类比的方法,结合不同的密码子可以对应相同的氨基酸的知识,引导学生推测基因突变与生物性状改变之间的关系,从而理解不是所有的基因突变都会导致生物体性状的改变。所以,基因突变对于生物体
5、来说,有的有害,有的有利,有的既无害也无利。3. 通过出示基因结构变化(碱基对的增添、缺失或改变)示意图,加深学生对基因突变内涵的理解。 通过生活中的具体事例引导学生理解抽象的概念。在学习基因突变的原因时,教师可以引用癌症的病例,介绍癌症的形成是体细胞发生基因突变的结果,然后让学生列举生活中的事例,归纳哪些因素会导致基因突变。例如,射线(X射线、紫外线、射线等)容易引发癌症,在强烈的日光下暴晒,容易导致皮肤癌;据报道,在医院放射室工作的医生容易患癌症;前苏联的切尔诺贝利核电站发生核泄漏时,核电站周围的居民得癌症的几率大大增加。4.以设问和讨论的形式引导学生思考基因突变和基因重组的意义。基因突变
6、和基因重组的意义是教学中的难点。为了理解基因突变是生物变异的根本来源,是生物进化的原始材料,教师可以引导学生思考:基因突变能产生新的基因吗?这些新的基因产生的新性状对生物的生存有什么意义(有利还是有害)?自然环境会选择哪些个体生存下来?通过这些设问,使学生理解基因突变最重要的特点是产生了新的基因,原来的基因和新的基因所表达的性状为自然环境提供了选择的材料。基因重组尽管不能产生新的基因,但可以产生不同的生物性状组合,产生新的基因型。所以说,基因重组为生物的进化提供了可供选择的材料。5. 运用知识迁移的方法,引导学生复习自由组合和连锁、交换定律,概括出两种基因重组的类型。 6以填表的形式引导学生对
7、比和总结基因突变和基因重组。七、教学过程 引入:观察图片中生物体遗传性状的改变的实例:生物界中的变异现象。引入对生物的变异研究。变异是怎么引起的呢?生物的表现型是基因型和环境条件相互作用的结果,不论是基因型还是环境条件的改变,都可能引起表现型改变。表现型=基因型 + 环境条件(改变)(改变) (改变)可遗传变异有三种来源:基因突变、基因重组、染色体变异。(一)基因突变1实例:镰刀型细胞贫血症常染色体隐性遗传以人类的镰刀型细胞贫血症为例。 展图:正常型红细胞与镰刀型细胞贫血症的红细胞的性状比较图。 镰刀型贫血症是一种异常血红蛋白病,一旦缺氧,患者红细胞变长成镰刀型,血液的粘性增加,引起红细胞的堆
8、积,导致各器官血流的阻塞,而出现脾脏肿大,四肢的骨骼,关节疼痛,血尿和肾功能衰竭等症状,病重时,红细胞受机械损伤而破裂产生溶血现象,引起严重贫血而造成死亡。 提出问题与学生一起找原因。 正常人和镰刀型贫血症病人的红细胞为什么不一样? 为什么镰刀型贫血症病人的血红蛋白中的谷氨酸被缬氨酸取代? 从分子水平分析:镰刀型细胞贫血症病因的图解 镰刀型贫血症发病的根本原因。 直接原因:血红蛋白结构异常根本原因:是控制血红蛋白的基因中的个别碱基发生了改变2概念:DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变,而引起基因结构的改变,就叫做基因突变。基因突变能产生新基因,而且这个新基因是原基因的等位基因。基因结构变化
9、的示意图 基因结构不管按以上的哪一种情况变化,归根结底都是碱基的排列顺序发生了改变(这就是基因突变的实质),从而改变了遗传信息,引起生物性状的变异。比如,正常色觉变成红绿色盲就是由于基因突变产生的新性状。3基因突变的时间:提问:基因突变一般发生在细胞生活的什么时期(学生讨论,找出答案。) 4、结果:基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变,使一个基因变成它的等位基因,并且通常会引起定的表现型的变化。问:基因突变能发生在生殖细胞中,也能发生在体细胞中,其变异性状都能延续到下一代吗? 只有发生在性细胞中,突变的基因才能通过受精作用直接传给下一代。 5、类型:按突变生成的过程分,有自然突变和诱发突变
10、两种。6、基因突变(自然突变)的特点:基因突变在生物界中是普遍存在的。 基因突变是随机发生的。不论是对于个体、细胞、基因、或对于所影响的性状来讲,突变的发生都是一个随机事件。例如,在一系列试管中,接种一定量的不含突变型的细菌,经过一定时间的培养以后,测定每一试管中的某一特定突变型的细菌数,就可以看到这些试管中突变型细菌数的分布符合于按照随机分布所预测的情况。这一实验结果说明基因突变对个体来讲是随机的。自然状态下,一种生物的突变率很低。大多数基因突变对生物体是有害的。突变往往是有害的,有时甚至是致死的。因为长期进化的结果,生物体内的基因基本上都是对环境适应的,一旦出现新的基因,就有可能导致不适应
11、的性状出现,所以基因突变多数是有害的少数是有利的。例如,水稻、玉米等植物中常产生白化苗的突变。这种突变型由于不能形成叶绿素,会在幼苗期死亡。但是,也有些突变是有利的,例如突变产生的植物抗病性、耐旱性、早熟、茎秆坚硬等等。基因突变的利与害是相对而言的,例如,短腿安康羊的突变,在家养的情况下,是“安康”的,即有利突变,但在野生情况下就不“安康”了。基因突变是不定向的。一个基因可以朝着不同的方向发生突变,形成多种突变。如:Aa1 、Aa2 、Aa3,a1、a2、a3之间也可以互相转变。这样,A、a1、a2、a3都在同一点上,都是等位基因。这种同一位点的许多等位基因,叫做复等位基因。复等位基因是指群体
12、范围来说的,就一个二倍体个体来说,只能有其中一对等位基因。例如,人类A、B、O血型的遗传就是受三个复等位基因控制的。7、意义:基因突变是生物变异的根本来源,为生物进化提供了最初的原始材料。 8、人工诱变在育种上的应用(1)人工诱变的概念:指利用物理因素或化学因素来处理生物,使生物发生基因突变。引导学生思考:请你预期诱导基因突变可采用哪些手段?请你分析诱变育种的优缺点?(2)人工诱变的方法物理诱变:包括辐射诱变和激光诱变。 化学诱变(亚硝酸、秋水仙素等)用人工诱变的方法来培育新品种,叫诱变育种。(3)诱变育种意义:用诱变育种的方法创造出了许多抗性强、产量高、品质优的农作物新品种,在微生物育种方法
13、也有重要意义。人工诱变和杂交育种一样能创造动植物新品种,除此之外还能创造微生物新类型。国内外运用人工诱变的方法培育出了不少有价值的品种。 举例:青霉素高产菌株的培育。通过人工诱变的方法培育出新的变异菌株,大大增加了青霉素的提取量。现在青霉素能广泛应用于医疗,是人工诱变的一大功劳。 在农业方面,我国通过人工诱变,培育出了200多个优良品种。比如,东北的黑农5号、6个大豆品种,其含油量比原品种提高2.5,产量也提高16。又如,浙江辐音一号早稻,山西太辐19号小麦,黑龙江5号大豆等,我国在诱变育种方面是很有成就的。最后对诱变育种的优缺点进行归纳。介绍诱变育种的优缺点。优点:提高突变率,创造变异新类型
14、,培育优良品种。(二)基因重组1概念:2来源:(1)由于基因的自由组合而产生基因重组。 (2)由于基因之间的交换而产生基因重组。()转基因(重组DNA技术)举例说明3意义:基因重组为生物的变异提供了极其丰富的来源,是形成生物多样性的重要原因之一,对于生物的进化有十分重要的意义。4、拓展:(三)总结、扩展生物的变异,根据生物体内的遗传物质是否改变,分为可遗传变异和不可遗传变异两类。可遗传变异中的基因突变,是基因分子结构的改变。是在一定的外界条件或者生物内部因素的作用下,使得DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变,结果是基因中的脱氧核苷酸的排列顺序发生改变,最终导致原来的基因变为它的等位基因。基
15、因突变不同于基因重组,基因重组是基因的重新组合,产生了新的基因型,基因突变是基因结构的改变,产生了新的基因,产生了新的遗传物质。因而基因突变是生物产生变异的根本原因、为生物进化最供了最初的原材料。基因重组是通过有性生殖过程来实现的,如果两个亲本的杂合性越高、遗传物质差距越大,基因重组的类型就越多,后代产生的变异就越多。因而基因重组为生物的变异提供了极其丰富的来源,是形成生物多样性的重要原因之一,对生物进化具有十分重要的意义。近年来,应用重组DNA技术,可以把经过改造的基因,通过载体送入生物细胞中,并使新的基因在细胞内正确表达。通过此种途径,获得人类需要的转基因动物或转基因植物。在教学结束时,将
16、基因突变和基因重组进行列表学生阅读课本总结基因突变基因重组本质基因的分子结构发生改变,产生了新基因,出现了新的性状。不同基因的重新组合,不产生新基因,而是产生新的基因型,使不同性状重新组合。发生时间及原因细胞分裂间期DNA分子复制时,由于外界理化因素或自身生理因素引起的碱基对的替换、增添或缺失。减数第一次分裂后期中,随着同源染色体的分开,位于非同源染色体上的非等位基因进行了自由组合。条件外界环境条件的变化和内部因素的相互作用。有性生殖过程中进行减数分裂形成生殖细胞。意义生物变异的根本来源,是生物进化的原材料。生物变异的来源之一,是形成生物多样性的重要原因。发生可能突变频率低,但普遍存在。有性生
17、殖中非常普遍。(四)作业:随堂练习、课后复习题,【双基填空】1变异的类型有_和_两种。后者有三个来源_、_、_。2基因突变(1)概念:由于DNA分子中发生碱基对的_、_或_,而引起的基因结构的改变,就叫做基因突变。(2)实例:镰刀型细胞贫血症根本原因:控制合成血红蛋白的DNA分子的一个_发生改变。直接原因:血红蛋白多肽链中_被_代替。(3)结果:基因突变使一个基因变成它的_基因,并且通常会引起定的_型的变化。(4)类型:_和_。(5)意义:基因突变是生物变异的_来源,为生物进化提供了最初的_材料。(6)基因突变的特点:基因突变在生物界中是_存在的;基因突变是_发生的;自然状态下,一种生物的突变
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