5.1基因突变和基因重组（教案）-2022-2023学年高一生物人教版（2019）必修二

人教版（2019）必修二 遗传与进化 第5章 基因突变及其他变异
第1节 基因突变和基因重组
一、教学目标的确定
课程标准与本节对应的“内容要求”是：“概述碱基的插入、替换和缺失会引发基因中碱基序列的改变；阐明基因中基因序列的改变有可能导致它所编码的蛋白质及相应的细胞功能发生变化，甚至带来致命的后果；描述细胞在某些化学物质、射线以及病毒的作用下基因突变的概率可能增高，而某些基因突变能导致细胞分裂失控，甚至癌变。”根据上述要求和建议，本节课教学目标确定如下：
1.说明基因突变的特点和原因。
2.简述基因重组及其意义。
3.关注癌症的产生和预防。
二、教学重难点
教学重点
（1）基因突变的概念
（2）基因突变的原因和意义
教学难点
基因突变的意义
三、教学设计思路
本节课从航天育种开始，接下来讲解镰状细胞贫血，引导学生建构基因突变的概念。通过探究结肠癌发生的原因，分析基因突变的结果。通过回顾减数分裂过程以及自由组合定律，讲解基因重组及意义。
四、教学步骤
1.新课导入
教师活动：利用课件展示航天育种成果的图片。并展示讨论中的两个问题：
1.航天育种的生物学原理是什么？
2.如何看待基因突变的结果？
学生活动：讨论问题并回答。
设计意图：引导学生初步认识基因突变及其意义，激发学生学习兴趣。
教师活动：讲解要点为：
1.航天育种的生物学原理是利用太空的特殊环境，诱导基因发生突变。
2.基因突变后会产生新的基因，新的基因会控制新的性状，因为基因突变的结果是形成的新的性状。
教师活动：为什么作物种子在太空的特殊环境里容易发生基因突变？太空育种诱发的突变性状是不是我们需要的优良性状呢？基因突变如何导致生物变异？
2.新课讲授
一、基因突变的实例
教师活动：利用课件展示关于正常的红细胞基因突变形成镰刀状细胞（课本图片5-1），观察正常和异常红细胞是什么形状？
学生活动：正常是圆饼状，异常的是镰刀状。
教师活动：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（展示课本图5-2）。两者有什么区别呢？
学生活动：正常的是谷氨酸，异常的是缬氨酸。
教师活动：研究发现，这个氨基酸的变化是编码血红蛋白的基因的碱基序列发生改变所引起的。右图是镰状细胞贫血病因的图解，请你完成图解。想一想这种疾病能否遗传？怎样遗传？
学生活动：能遗传。
教师活动：补充讲解：基因突变若发生在配子中将遵循遗传规律传递给后代。若发生在体细胞中，一般不能遗传。但有些植物的体细胞发生了基因突变，可以通过无性生殖遗传。
教师活动：利用课件展示基因突变实例的图片以及基因突变引起性状改变的图片。请同学们总价一下基因突变的概念。
学生活动：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，叫做基因突变。
教师活动：引导学生阅读课本82页内容，并思考以下问题：
1.从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？
2.健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？
3.根据图示推测，癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点？（
教师活动：讲解以上问题，要点为：
1.原癌基因和抑癌基因突变。
2.存在。
3.癌细胞的形态结构发生了变化，容易在体内分散和转移。
教师活动：讲解人和动物细胞中的DNA上本来就存在与癌变相关的基因：原癌基因和抑癌基因。一般来说，原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和増殖所必需的，这类基因一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强，就可能引起细胞癌变。相反，抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡，这类基因一旦突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性，也可能引起细胞癌变。
教师活动：展示正常细胞和癌细胞的图片，讲解癌细胞的特征。
教师活动：讲解三类致癌因子：物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子。那么请同学们上网查一下，生活中怎样才能远离致癌因子？下节课我们一起总结。
二、基因突变的原因
教师活动：引导学生阅读课本83页关于基因突变的原因的内容。提出问题：引起基因突变的因素有哪些？基因突变有哪些特点？请同学回答以上两个问题，不完整的请其他同学补充。
学生活动：因素有物理因素、化学因素和生物因素。特点有：普遍性、随机性、不定向性等。
教师活动：展示基因突变的原因的图片以及基因突变的实例进行讲解补充。
三、基因突变的意义
教师活动：通过前面的学习我们已经知道，基因突变有它的特点，请同学们讨论：基因突变产生新的基因吗？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？
教师活动：讲解基因突变能产生新的基因，这些新的基因产生的新性状对生物的生存可能有利也可能有害，自然环境会选择那些适应环境的个体生存下来。
四、基因重组
教师活动：展示减数第一次分裂后期的图片。这一时期的主要特点是什么？
教师活动：引导学生绘制减数分裂I后期同源染色体分离、非同源染色体自由组合的图解。
教师活动：基因重组的第二个来源减数分裂四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体互换。
教师活动：不管是那种来源，基因重组都发生于减数分裂过程中，通过受精作用表现出来，也就是说通过有性生殖去实现。那同学们能不能描述一下基因重组的概念呢？
学生活动：基因重组就是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。
教师活动：基因突变可以产生新基因，那基因重组可不可以呢？
教师活动：这是二者的区别之一。由于基因重组产生了多种多样的配子，雌雄配子的随机结合就使“一母生九子，连母十个样，所以人群中个体性状如此多样化。
教师活动：正由于配子的种类及配子的组合方式如此之多，成就了如此多样的人，在这么多的基因组合中，总有适应某种变化环境的，有助于物种在一个无法预测的变化环境中生存所以说它为生物变异提供了极其丰富的来源，对生物的进化具有重要意义这就是基因重组的意义。
五、板书设计
第五章 第1节 基因突变和基因重组
一、基因突变的实例
镰状细胞贫血
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，叫做基因突变。
细胞癌变的原因：原癌基因和抑癌基因突变。
细胞癌变的特征：不死；变态；易扩散；活跃。
二、基因突变的原因
物理因素、化学因素和生物因素
三、基因突变的意义
基因突变是变异的根本来源，为生物进化提供丰富的原材料。
四、基因重组
概念：基因重组就是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。
原因：源减数分裂四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体互换；减数分裂I后期同源染色体分离、非同源染色体自由组合。
意义：基因重组是生物变异的来源之一，对生物进化具有重要意义。
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