人教版高中生物必修二第五章第1节《基因突变和基因重组》 教学设计精选教育文档.docx

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人教版高中生物必修二第五章第1节《基因突变和基因重组》教学设计精选教育文档

“基因突变和基因重组”教学设计

1教学设计思路

本节在引言部分指出生物的变异具有普遍性，变异可以分为可遗传的变异和不遗传的变异，可遗传的变异有三种来源，即基因突变、基因重组和染色体变异。

本小节介绍了基因突变的概念、意义和特点，人工诱变在育种上的应用，以及基因重组的概念和意义，教材从实例引入基因突变的概念，是为了学生便于理解抽象的概念。

在介绍基因突变的普遍性、随机性、自然突变率低、有害性和不定向性时，教材也举了具体的实例。

设计的旁栏思考题和小资料，也有利于学生加深对基因突变特点的理解。

人工诱变在育种上有重要用途，可通过教材介绍的我国在诱变育种方面所取得的成就，对学生进行爱国主义教育。

　本小节内容与其他章节的联系：

（1）基因突变与DNA的复制有关；

（2）基因重组与《生物的生殖和发育》中的减数分裂有关。

2教学目标的确定

2．1知识目标

　知道：

人工诱变在育种上的应用。

识记：

（1）基因突变的概念、特点和意义；　　

（2）基因重组的概念和意义。

2．2能力目标

　通过对课本引言的学习使学生学会由“总”到“分”的分析问题的方法；通过实例的分析，培养学生归纳总结的逻辑推理能力。

2．3情感目标

（1）初步学会用辩证唯物主义观点

来认识生物体和生物界的多样性。

（2）通过教材介绍的我国在诱变

育种方面所取得的成就，对学生进行爱国主义教育。

3 教学重点及落实方案

3．1教学重点

（1）基因突变的概念和特点

（2）基因重组的概念

3．2 落实方案

（1）使用ppt进行直观教学。

（2）图文对照阅读，加深对知识的理解

4教学难点

基因突变的概念

5教学方法　

教授法、讨论法

6课时安排

2课时

7教学过程（见下表）

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

复习

什么是性状？

性状是由什么决定的？

学生回答

复习巩固

引入

性状表现除与遗传物质有关外，还与什么有关？

性状由亲代传递到子代时，会不会一成不变呢？

当然不会，或多或少都会存在差异，这又为什么呢？

那么生物的变异又是如

何产生的呢？

又有什么特点呢？

学生思考后回答：

问题探究，激发学生积极思维和求知欲望

新课

新课

新课

基因突变和基因重组

1．变异的类型

运用多媒体（幻灯片）展示让一个图片。

上图是一个普通的玉米种子在萌发长成植株的过程中，水、肥、光特别充足，所结种子大而饱满，但这样的种子种下去，结出的却是普通种子；下图是太空椒（普通青椒种子邀游过太空后培育而成）与普通青椒对比，果实明显增大，种植下去，

仍然是肥大果实。

提问：

籽粒饱满的种子与普通种子相比，太空椒与普通青椒相比，形状有明显的差异，这是为什么？

提问：

把子粒饱满的种子种下去，长出的种子是

不是粒大饱满？

提问：

把肥大的青椒种下去，长出的是不是肥大青椒？

提问：

这两个问题说明了什么？

可见生物的变异有这样两种类型。

那什么情况下的变异不遗传，什么情况下的变异可遗传？

我们知道生物的表现型与基因型和外界环境条件有关。

像玉米这样，子粒饱满是由于水、肥和光充足引起，也就是外界环境条件引起的，这种变异是不遗传的。

而太空椒邀游过太空，宇宙辐射改

变了遗传物质，因此这个变异性状就是可遗传的。

可遗传的变异是生物变异的主要类型。

它的来源主要有三方面：

基因突变、基因重组和染色体变异。

设问：

那么，什么是基因突变？

基因突变是怎么产生的？

又怎么导致生物变异呢？

2．基因突变

 下面一段录像是关于正常的红细胞基因突变形成镰刀型

细胞贫血症的内容，我们先来看一下

提问：

从片子中我们看到正常红细胞是什么形状？

有什么功能？

  提问：

镰刀型细胞贫血症的红细胞呈镰刀状，对功能的

完成有没有影响？

是什么原因使正常红细胞变成镰刀型红细胞？

讲述：

分子生物学研究表明：

是基因突变的结果让我们来看镰刀型细胞贫血症病因的图解

大家知道，性状是由蛋白质来体现的，我们先来看正常

血红蛋白与镰刀型血红蛋白的氨基酸的组成。

提问：

两者有什么区别？

（回答：

正常的是谷氨酸，异常的是缬氨酸）

提问：

氨基酸是由什么决定的？

（回答：

由信使RNA上的密码子决定的。

）

提问：

构成信使RNA上的密码子的那些碱基又是由什么决定的呢？

（回答：

由DNA上的碱基决定的。

）

提问：

大家来比较一下正常与异常的DNA，

它们的区别在哪里？

（回答：

一个碱基对的改变。

）

提问：

DNA上一个碱基对发生了改变，最终导致了镰刀型细胞贫血症。

我们知道性状是由基因控制的，基因是怎么来决定性状的？

（回答：

基因是由脱氧核苷酸组成的，脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息，基因控制生物性状就是要把特定的遗传信息通过转录和翻译反映到具体的蛋自质结构上。

）

讲述：

我们看控制血红蛋白的DNA上一个碱基对改变，使得该基因脱氧核苷酸的排列顺序——发生了改变（教师引导学生回答），也就是基因结构改变了，最终控制血红蛋白的性状也会发生改变，所以红细胞就由圆饼状变为镰刀状了。

设问：

基因结构改变除了碱基对的替换，还会不会有其它可能？

学生分析后答出DNA分子中碱基对数目的改变也会导致基因结构的改变。

当DNA中碱基对增加或减少时，对性状的表现有没有影响。

要求学生写出此过程。

现在大家来总结基因结构的改变包括哪些变化？

（回答：

DNA碱基对替换、增添和缺失。

）

教师作总结：

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、翻译形成的蛋白质也就发生了改变，性状自然会发生改变。

可见，基因结构改

变会使生物发生变异。

现在请大家自己来总结出基因突变的概念。

　讲述：

基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变

基因突变使一个基因变成它的等位基因，并且通常会引起一定的表现型变化。

下面让我们来看几个基因突变的图片（ppt展示）。

玉米高茎→矮茎、普通羊→短腿羊、正常人→白化病

提问：

基因突变往往产生了一些新性状，这对生物有什么意义？

由于基因突变产生的新性状是生物从未有过的性状，因此它是生物变异的根本来源，也为生物进化提供了最初的原材料。

但生物的变异不只是由基因突变引起的，我们怎样去认识由于基因突变而引起的变异？

下面我们就来了解基因突变的特点。

先来看几幅图片（ppt展示）：

（正常棉花→短果枝；水稻高杆→矮杆；果蝇长翅→残翅；家鸽羽毛白色→灰红色；人正常色觉→色盲；正常人→白化病），这些图片，有植物，动物，还有人的例子，你们认为突变有什么特点？

讲述：

植物、动物和人都可能发生基因突变。

这也说明基因突变在生物界是普遍存在的。

无论是低等生物，还是高等动植物以及人，都可以发生基因突变。

这种突变

在自然条件下发生的叫自然突变，在人为条件下诱发产生的叫诱发突变。

基因突变是发生在什么时期？

哪些细胞能发生基因突变？

其实基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期和生物体的任何细胞。

我们以植物个体发育过程为例（展示ppt），个体发育的起点是受精卵，经过分裂形成胚，种子萌发长成一个新个体，其间任何时期任何细胞都可能发生突变，大家特别注意

看，叶芽和花芽部位突变以及引起突变性状的表现部位。

提问：

基因突变发生的时期与突变性状的表现

有什么关系？

（回答：

突变发生的时期越早，表现突变的部分越多，突变发生的时期越晚，表现突变的部分越少。

）

提问：

如果突变发生在体细胞，该性状会不会遗传给后代？

讲述：

既然任何生物发育的任何时期任何细胞都可能发生突变，那是不是突变很容易发生也会很

多呢？

请大家阅读教材内容。

讲述：

基因突变率很低，高等生物中大约有十万个到一亿个生殖细胞中才会有一个生殖细胞发生基因突变，低等生物，细菌、噬菌体突变频率更低，同一种生物不同的基因突变率也不一样。

设问：

基因突变对生物体究竟好不好呢？

教师总结：

绝大多数是有害的，但也有少数有利，为什么呢？

因为任何一种生物都是长期进化过程的产物，它们与环境已经取得了高度协调。

如果发生基因突变就可能破坏这种协调关系。

因此基因突变对于生物往往有害，但少数是有利的。

我们能不能只让它进行有利的突变呢？

这不行。

因为基因突变是不定向的。

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。

例如（ppt展示），控制小鼠毛色的灰色基因（A＋）可以突变成黄色基因（AY），也可以突变成黑色基因（a）。

但是，每一个基因的突变，都不是没有任何限制的。

例如，小鼠毛色基因的突变能不能突变成毛的长短呢？

不能（回答），只限定在色素的范围内，不会超出这个范围。

（以上五点是基因突变的特点，在进行讨论时，教师要适时根据具体情况引导，正确了解基因突变的特点，就能正确地认识基因突变引起的变异）

学生思考后回答

学生反思

学生对应教材作记号

学生观看

学生对应教材

学生看作书回答

对照课件做好笔记完善图解

学生练习，要求学生自己写一段DNA片段加以考虑

学生总结

学生观察、思考

学生观看、思考并讨论

学生分析

学生分析、比较回答

学生阅读教材

学生讨论，思考后回答

学生认真观看、分析

学生讨论、正确理解

进入新课

以学生身边的生产实例和熟悉的事例，创设问题情景，引导学生思考

设置悬念

承接下一知识

创设问题情景，引导学生思考

落实教材分析

联系前面所学知识构建完善体系

引导学生观察、分析，培养归纳能力

设置问题，引导思考

培养学生的动手能力和归纳总结能力

形成概念

创设问题情景引导学生思考

具体事例归纳特点

引导学生联系已学过的知识，分析理解，创设问题情景

参阅教材，引导学生思考

创设情景引导学生归纳

课堂练习

Ppt展示课堂练习，要求学生当堂完成

学生课堂练习

知识理解运用

结课

师生共同总结：

这节课我们主要掌握的内容有基因突变的概念和基因突变的特点。

基因突变是由于DNA分子中发生碱基对的增添，缺失或改变而引

起的基因结构改变。

基因突变的特点有：

①普遍性、②随机性、③突变率低、④多数有害、⑤不定向性

形成知识网络

知识总结

布置

作业

课后完成

教学目标巩固

第二课时教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

复习

提问：

上节课我们学习了基因突变的概念和特点。

这是几幅基因突变的图片（ppt展示）（棉花短果枝、鸡脚叶、水稻矮杆、糯性，果蝇的白眼、残翅，人的白化病、色盲），为什么说它们的变异性状都是基因突变造成的？

      （回答：

这些性状是因为正常基因结构改变了，包括DNA碱基对增添、缺失或改变，使基因携带的遗传信息发生了改变，因此性状就发生了变异，这就是基因突变引起的变异。

）

提问：

从这些正常表现到突变表现，谁能回答基因突变具有哪些特点？

学生回答

复习巩固

引入

引言：

这些基因突变如果是在自然条件下发生的叫——自然突变，在人为条件下诱发产生的叫——诱发突变（回答）。

那诱发突变的人为条件是什么？

我们知道基因突变大多是有害的，为什么要人工诱发突变？

这有什么用呢？

今天我们接着来学习下面一个内容——人工诱变在育种上的应用。

学生回答，积极思考回答提问

问题探究，激发学生积极思维和求知欲望

新课

新课

新课

　讲述：

什么是人工诱变？

其实就是在人工条件下诱导基因发生突变，那人工条件是什么？

同学看书后回答：

有两种方法。

物理方法包括X射线、紫外线、激光等；化学方法有亚硝酸、硫酸二乙酯等。

　应用这些方法怎样去处理生物使之发生基因突变呢？

产生的这些突变又有什么用呢？

下面让我们看一段录像片，这是我国科学工作者用人工方法处理农作物发生基因突变的一段内容。

　提问：

看了录像片大家清楚了怎样用各种射线和化学物质去处理生物，也看到了生物突变的具体性状的表现了。

你们说用这些方法诱导基因突变有什么好处？

 （教师可作诱导回答：

可提高突变率，创造人类需要的突变类型，从中选育出优良新品种。

）

　　讲述：

通过这种方法培育出的农作物新品种，刚才大家也看到了，具抗病力强、产量高、品质好等优点，黑龙江农科院用辐射方法处理大豆，培育成黑农五号大豆品种，含油量比原来的品种提高了2．5％，大豆产量提高了16％。

大家看书第47页图，太空椒就是利用宇宙空间强烈辐射而发生基因突变培育的新品种。

其实人工诱变不仅在农作物育种上起作用，在微生物育种上也发挥了重要作用，如青霉素，最初产量为20单位／mL，后经人们多次用射线等综合处理，目前产量已是50000～60000单位／mL了，可见人工诱变对生物育种起着巨大作用。

因此我们研究基因突变确实有很重要的应用价值。

　　其实生物变异不只是由基因突变引起的，基因重组也会造成生物变异。

那么基因重组造成的生物变异又是在什么情况下发生的呢？

又有什么特点呢？

接下来我们就来学习基因重组。

　3.基因重组

什么是基因重组呢？

基因重组是控制不同性状的基因重新组合。

关于基因重组我们在前面学习自由组合定律和连锁交换定律时已经接触过这方面的知识。

大家先写一下，黄色圆粒与绿色皱粒作亲本杂交，产生后代的过程。

　　P黄色圆粒X绿色皱粒

　　　　　　　↓

　　F１　　黄色圆粒

　　　　　　　↓

　　F２　黄色圆粒　黄色皱粒　绿色圆粒　绿色皱粒

   提问：

（ppt展示，分析）F２除了黄色圆粒、绿色皱粒以外还有两种亲本所没有的新性状：

黄色皱粒、绿色圆粒，这两种性状与亲本相比是不是变异性状？

   提问：

它们又是如何产生的呢？

  （回答：

在F１减数分裂形成配子时，控制不同性状的基因自由组合形成的。

）

可见，基因重组可以发生在减数分裂形成配子时非同源染色体上的非等位基因自由组合。

即基因重组可以发生在减数第一次分裂后期

（播放减数分裂过程的部分flash动画）

设问：

在减数分裂四分体时期，同源染色体常常会发生什么现象？

由于同源染色体的非姐妹染色单体之间常常发生局部互换，而造成控制不同性状的基因重新组合（教师引导回答。

）

以上是基因重组的两种类型，我们看到这两种类型的基因重组都是在有性生殖过程中实现的。

在有性生殖过程中，由于父本和母本遗传物质基础不同，当两者杂交时，基因重新组合，就使子代产生了变异，这就是基因重组造成的变异。

基因重组引起的变异又有什么特点？

下面请大家阅读书上第45页下段的内容。

　 提问：

为什么基因重组形成的变异丰富？

　（回答：

父本和母本遗传物质基础不同，自身杂合性越高，二者遗传物质基础相差越大，基因重组产生的差异可能性也就越大。

）（学生回答时可由教师引导完成）

　　讲述：

我们看书上给了一个数据，2１０＝1024种是说具有10对相对性状的亲本进行杂交时，只考虑自由组合引起的基因重组，F２可能出现的表现型。

在生物体内尤其是在高等动植物体内控制性状的基因数目是非常巨大的，由同源染色体的非姐妹染色革体之间的局部交换引起的基因重组在自然界中也十分常见，如果把这些因素都考虑在内，那么生物通过有性生殖产生的变异就更多了。

请大家举出基因重组的例子。

大家举出的例子有好多，要强调的是这些基因重组的变异必须通过有性生殖过程实现。

丰富多彩的变异形成了生物多样性的重要原因之一。

因此对生物进化具有十分重要的意义。

学生思考后回答

学生对应教材作记号

学生动手，思考

学生回答

学生仔细观看后回答

学生阅读教材

学生总结

学生讨论

进入新课

以学生身边的生产实例和熟悉的事例，创设问题情景，引导学生思考

联系实际激发学生爱科学爱祖国的热情

过渡，激发学生继续学习的热情

联系实际和前面所学的知识，形成概念

创设问题情景，引导学生思考

联系所学知识

落实教材分析分析问题

引导学生联系已学过的知识，分析理解，创设问题情景

课堂练习

Ppt展示课堂练习，要求学生当堂完成

学生课堂练习

知识理解运用

结课

教师总结：

本节内容我们用了二课时学习，要求掌握以下几个问题：

　　第一，变异的两种类型——不遗传变异和可遗传变异的来源。

不遗传变异仅由外界条件引起，没有改变遗传物质，这种变异不能遗传。

可遗传变异是遗传物质改变引起，它来源于基因突变、基因重组、染色体变异，是变异的主要类型。

生物具有变异才可以进化。

　　第二，基因突变和基因重组，它们引起的变异有什么区别？

　　1．基因突变是基因内部结构改变，它能产生新的基因。

基因突变的过程发生在DNA复制时，特点是：

①普遍性、②随机性、③低频性、④多害少利性、⑤不定向性。

　　2．基因重组是控制不同性状的基因重新组合，不产生新基因，可形成新的基因型。

基因重组的过程发生在有性生殖过程中，特点是：

非常丰富。

　　第三，了解人工诱变在育种上的应用

形成知识网络

学生自己归纳

知识总结

布置

作业

课后完成

教学目标巩固

8、板书设计

第四节生物的变异

变异：

不遗传变异、可遗传变异

来源：

基因突变、基因重组、染色体变异

一、基因突变和基因重组：

1．基因突变：

（1）概念：

由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变而引起的基因结构的改变。

（2）特点：

①普遍性、②随机性、③突变率低、④多数有害、⑤不定向性

（3）人工诱变在育种上的应用

①人工诱变的概念方法：

物理方法、化学方法

②优点

③我国的成果

2.基因重组：

（1）概念：

控制不同性状的基因重新组合。

包括：

基因自由组合、基因交换

（2）特点：

非常丰富