5.1基因突变和基因重组教案（表格版） 高一下学期生物人教版必修2

基因突变和基因重组
课题名称 基因突变和基因重组 科目 生物
教学对象 高二学生 教材版本 2017人教版 课时 1
一、教材内容分析
“基因突变和基因重组”来自人教版高中生物学教材必修2《遗传与进化》第5章第 1节“基因突变和基因重组”。本节内容主要介绍了基因突变的概念、特点、意义以及基因重组的概念与应用。第5章以本节课作起点，从生物变异入手，从基因和染色体变化的角度来认识生物变异的原因，是第 4 章“基因的表达”中基因通过控制蛋白质的合成来控制生物体性状的拓展和延伸。
二、学习者特征分析
在此之前，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，学生在初中生物课中也学习过有关生物的变异现象，对于基因重组的实质，即基因的自由组合定律，已在“孟德尔的豌豆杂交实验减数分裂”中有过学习，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。学生对从本质到表象的理解能力还不够，对基因突变的意义理解可能比较差。在日常生活中，运用基因突变与基因重组所培养出的水果、农产品也很常见，但学生很难了解到这些产品产生的原理与技术是基因突变与基因重组。
教学目标
1.生命观念 通过理解基因突变与生物多样性的关系，建立学生的科学世界观。 2.科学思维 1）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；2）概述基因突变的实质是基因结构的改变，基因突变能够产生新的性状，从而为自然选择提供原材料；3）通过阐明基因突变的类型、特点以及产生原因，理解基因突变可以自发产生。 3.科学探究 通过对镰刀型红细胞资料的探究和讨论，掌握从现象到本质的探究的基本思路。 4.社会责任 1）通过学习基因突变产生的原因，培养学生养成良好生活习惯的意识；2）通过学习基因突变与基因重组在育种中的成果，增强学生社会责任感。
四、教学重难点
重点：1）基因突变的特点及原因；2）基因突变与基因重组的概念
难点：基因突变和基因重组的意义
五、教学策略选择与设计
教学方法：
教法：讲授法、谈话法、讨论法、读书指导法 学法：自主学习法、合作学习法、探究学习法
教学媒体选择与运用表
知识点学媒体类型媒体内容要点媒体的教学作用媒体使用方式导入迁移图片文字“传声筒”游戏的规则创设情境，引发动机边播放，边讲解镰刀型细胞贫血症科学史了解文字镰刀型细胞贫血症科学史展示事例，开阔视野边播放，边讲解图片正常红细胞与镰刀型细胞的图片展示事实，建立经验边播放，边讲解镰刀型红细胞中异常血红蛋白的产生原因理解文字根据中心法则逐步展示正常和异常的氨基酸到mRNA到DNA呈现过程，解释原理设疑一播放一讨论动画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。举例验证，建立概念边播放，边讲解基因突变的概念理解动画一段碱基序列，三个问题及答案设难置疑，引起思辨设疑一播放一概括文字基因突变的概念举例验证，建立概念边播放，边讲解基因突变的原因应用图片、视频细胞的癌变创设情境，引发动机设疑一播放一讨论文字提高基因突变的原因展示事实，建立经验讲解一播放一举例基因重组理解动画减数分裂第Ⅰ次分裂前期与和后期图片举例验证，建立概念讲解一播放一概括基因突变与基因重组的意义分析 综合动画植物发生基因突变，在不同的环境中的适应性创设情境，引发动机设疑一播放一讨论课堂总结分析 综合文字基因突变与基因重组特点表格归纳总结，复习巩固边播放、边讲解
六、教学环境及资源准备
教室：多媒体投影、黑板、电子白板 教师课前准备：课件、信息化教学资源 学生课前准备：复习之前所学的基因的自由组合定律、查阅镰刀型细胞贫血症的症状、查阅关于基因精准治疗癌症的技术、小组合作
七、教学过程
教学过程 教师活动 学生活动 设计意图
导入 组织学生以列为单位玩“传声筒”的游戏。 教师小结：一个信息传播在逐步传递的过程种每一步都会可能会使信息发生些许的误差，从而导致内容的错误。如果将我们传递的这段话比作一段DNA，每一个同学的传递比作每一次的复制，在这个过程中我们出现的错误叫做基因突变。 进行游戏。 将游戏中信息传递的错误迁移到遗传信息发生错误。 通过游戏激发学生的学习兴趣，引导学生类比思考。
讲述镰刀型细胞贫血症 介绍镰刀型细胞贫血症的症状，通过PPT展示正常细胞与镰刀型细胞的图片，讲述镰刀型细胞贫血症研究的科学史并展示研究结果。 提出问题：这个氨基酸的改变是由什么引起的呢？ 教师引导学生利用之前所学的中心法则来回答这个问题。 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。 学生思考讨论，联系转录、翻译的知识，得出：镰刀型细胞的血红蛋白产生的根本原因是编辑正常血红蛋白基因中的一个碱基对发生替换。 将本节课的知识与之前的知识联系起来。 利用镰刀型细胞贫血症研究的科学史的教学，发展学生的科学素养。
基因突变的概念 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 从中能得到哪些结论呢？ 第6个位点上的碱基G被碱基A或碱基C所代替； 第13个微店上的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； 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。 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。 学生完成PPT上展示的联系题并得出： DNA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； 碱基对的替换不一定会引起氨基酸排列顺序的改变； 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。 学生自己通过检验和概括，领悟基因突变的内涵
基因突变的原因 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：在我们的生活当中，有哪些因素会提高基因突变的发生率从而导致癌症呢？ 学生思考、讨论。DNA在复制时，由于解旋而使 DNA的双螺旋结构变得不稳定，易受外界各种因素的影响而出现差错。 学生阅读分析:诱发突变提高了突变频率;但二者并无本质上的区别。 学生根据自己生活常识讨论。 先提出问题，让学生在阅读书本材料的时候有更有目的性。 提高学生阅读和提取信息的能力。 培养学生的表达能力，并在这个过程了解诱发癌症的因素，形成一个良好的生活习惯的观念。
基因重组 指导学生阅读教材P84面，老师引导学生联系之前所学过的自由组合定律、基因在染色体上、减数分裂等知识认识基因重组。 提出问题：基因重组的姐妹染色单体交叉互换与基因突变当中碱基对的替换有什么差别？ PPT展示减数分裂第Ⅰ次分裂前期姐妹染色单体交叉互换和减数分裂第Ⅰ次分裂后期非同源染色体自由组合。 小结：像这样，在减数分裂的过程中，控制不同性状的基因重新组合的现象。 学生阅读分析，思考基因重组与基因突变的区别。 先让学生通过阅读课本，而后复习之前所学过的自由组合定律和减数分裂，先进行概念的自我构建，再点出基因重组的特点，师生一起对基因重组进行定义。
基因突变和基因重组的意义 引导学生思考：基因突变一定是有害的吗？基因产生的新性状对生物的生存有什么意义？哪些个体更能适应环境？ 通过PPT设置情境 小结：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，基因重组是生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因。 学生进入PPT设置的情境当中，在情境中思考教师所提出的问题，并以小组为单位讨论。 学生从情境中体会基因突变与基因重组的意义。 由感性到理性，由现象到抽象。
课堂总结 PPT放映表格，用启发式的语言引导学生完成表格。 学生讨论完成表格。 总结这堂课的内容，让学生形成一个整体的认知。
八、板书设计（选填）
九、测试题目
一、我国早在1987年就利用返回式卫星进行航天育种研究：将作物种子带入太空，利用太空中的特殊环境诱导基因发生突变，然后在地面选择优良的品种进行培育。通过航天育种，我国已在水稻、小麦、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列优质品种，取得了极大的经济效益。 讨论：（1）航天育种的生物学原理是什么？ （2）如何看待基因突变所造成的结果？ 【答案】1. 通过太空高辐射、微重力（或无重力）的特殊环境提高作物基因突变的频率，从而筛选出人们需要的品种。具体而言，在太空的特殊环境中，细胞分裂进行DNA复制时，由于受到高辐射或微重力（或无重力）的影响，配对的碱基容易出现差错而发生基因突变。 2.基因突变的本质是基因的碱基序列发生改变，这种改变可以直接表现在性状上，改变的性状对生物的生存可能有害，可能有利，也可能既无害也无益。 二、镰状细胞贫血主要流行于非洲的疟疾高发地区。具有一个镰状细胞贫血突变基因的个体（即杂合子）在氧含量正常的情况下，并不表现出镰状细胞贫血的症状，因为该个体能同时合成正常和异常的血红蛋白，并对疟疾具有较强的抵抗力。 问题：（1）这些地区具有镰状细胞贫血突变基因的人占总人口的比例较其他地区的高，为什么？ （2）为什么某些看起来对生物生存不利的基因，历经漫长的进化历程依然“顽固”地存在？请结合这个例子阐明原因，并分析如何辩证地认识基因突变与生物的利害关系。 【答案】1. 杂合子能同时合成正常和异常的血红蛋白，相比只能合成正常血红蛋白的纯合子，杂合子对疟疾具有较强的抵抗力，在疟疾高发地区，他们生存的机会更多，从而能将自己的基因传递下去。因此，这些地区具有嫌状细胞贫血突变基因的人占总人口的比例更高。 2.基因对生物的生存是否有利，往往取决于生物的生存环境。某些看起来对生物生存不利的基因，当环境改变后，这些不利的基因产生的性状，可能会帮助生物更好地适应改变后的环境，从而得到更多的生存机会。 这个实例说明，基因突变并不都是有害的，也可能是有利的，或是中性的，有害、有利还是中性与环境有关。