《基因突变和基因重组》的教学设计
一、教材和学情分析
本节课内容包含了两种可遗传变异基因突变和基因重组，而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，要通过多种途径来加深对基因突变的内涵和外延的理解。
二、教学目标及重难点
【知识目标】
1.结合实例.模型.游戏等方法从分子水平（碱基对替换.增添.缺失）分析基因突变发生的时间，内因，推导出基因突变概念。?
2. 分析基因突变发生在体细胞和生殖细胞时对其控制合成的蛋白质.对性状与子代的影响。
3.基因突变的产生外在原因.特点及意义。
4.掌握基因重组的概念.来源.意义，会辨别不同情况下的基因重组。
【能力目标】
1.结合减数分裂过程，学会用图示形式表示发生基因重组的原因，培养学生的作图和识图能力。
2.借助示意图的观察和对问题的思考，提高学生判断.推理等能力。
3.通过实例、模型演示推出基因突变概念的过程，锻炼学生们合作探究的能力。
【情感态度价值观目标】
1.通过分析引起基因突变的外部原因培养学生正确的生活态度，珍惜爱护生命。
2.认同基因简并性保持生物性状稳定性的意义，以及基因突变.基因重组对生物多样性形成的积极意义。
【重点 】
1.基因突变发生的概念.原因及特点。
2.基因重组的来源以及减数第一次分裂后期和交叉互换后对应的变化图。
【难点】
基因突变及基因重组的意义。
三、教学方法及教具
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.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。 针对学生的认知规律，由熟悉到陌生，引导学生逐渐掌握所学知识。
教具：多媒体.大白纸.染色体卡片
四、课时安排??1课时
五、教学过程
导入：（呈现大s和小s图片及不同花的形状、颜色图片）提出问题：为什么花的颜色和形状差距这么大呢？姐妹两个为什么性状差异也很大？先提出变异的概念。然后思考这种变异可以遗传么？如果是遗传物质改变，会不会遗传给后代呢？
学生活动：学生通过两个素材观察分析，说出环境引起的是不可以遗传的变异，而遗传物质的改变一般可以遗传的变异。
教师点拨总结：变异分为不可遗传的变异和可遗传的变异，可遗传的变异包括基因重组.基因突变和染色体变异。这节课我们来探讨基因突变和基因重组这两种变异。
先导入“变异”的学习：
课件展示两幅图片（柳叶眉和太空椒），引领学生了解“变异”现象。
教师提问：两种情况分别是什么变异变异？能遗传吗？
教师归纳：可遗传变异和不可遗传变异。掌握可遗传变异的三种类型，由此导入本节课题《基因突变和基因重组》。
课件展示本节课教学目标和重难点。
?（一）基因突变?
资料呈现：1910年，一位美国黑人青年由于发烧和肌肉疼痛到医院看病，医生检查发现，他患的是当时人们尚未认识的一种特殊的贫血病──镰刀型细胞贫血症。（附正常红细胞和异常红细胞的图片）
教师阐述:我们知道，正常人的红细胞是圆饼状的，而镰刀型细胞贫血症患者的红细胞却是弯曲镰刀状的。这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。这种病是怎样形成的呢？我们一起来探究。
教师多媒体呈现：血红蛋白分子的部分氨基酸顺序
正常……缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—赖氨酸—
异常……缬氨酸—组氨酸—亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—缬氨酸—谷氨酸—赖氨酸—
学习任务：找出镰刀型细胞贫血症患者血红蛋白分子异常的原因。
学生对比回答:谷氨酸被缬氨酸替换。
学生借助学案中“思考与讨论”和密码子表分析推测相应的DNA分子的碱基片段发生了什么变化？
学生分析后回答：T//A 被 A//T取代。
教师总结：
?直接原因：蛋白质中氨基酸被替换 。
?根本原因：碱基对替换。
教师设计一个DNA片段。课件展示DNA片段中碱基对的三种变化，引导学生归纳出基因突变的概念
1.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。
2.实质：基因结构的改变
教师提供DNA分子中增添.缺失或替换一个碱基对的4中情况。
学生活动：以小组为单位展开活动，分别记录下转录后的mRNA及翻译后的氨基酸序列。
让各组学生派代表到黑板上展示4种情况。
教师进一步提问：这些种情况对性状的影响程度大小。
分析得出：一般情况下，增添或缺失一个碱基对引起的基因突变影响大于替换引起的基因突变。?
【设计意图】通过模型的构建过程，充分发挥了直观教学的作用，学生们在亲身实践中发现了基因突变发生的几种情况，突破了这个抽象的概念，并利用了前面转录和翻译的知识来解决分析了基因突变的几种情况对性状的影响。
教师提问：回想DNA分子的结构及特点（双螺旋结构、稳定性），思考DNA分子在什么时候不太稳定？（DNA分子复制解旋时）引出基因突变的时期？
即DNA分子复制时容易发生基因突变。
3.发生时期：细胞分裂间期（有丝分裂.减数第一次分裂前的间期）
引入下一知识内容：如果人体某些细胞基因突变，有可能发展为癌细胞。癌症就是原癌基因与抑癌基因的突变逐渐积累的结果。
设置问题情境：在生活中有什么因素容易引发癌症，从而发生基因突变呢？
学生思考.讨论.举例说明：
物理因素：在强日光照射下容易得皮肤癌；在医院放射室工作的医生容易得癌症等
化学因素：咸菜等腌制食品必须检测亚硝酸盐的含量，亚硝酸盐含量过多可能会致癌等)
教师总结诱发基因突变的因素：
4. 基因突变的原因：
外因：??
①物理因素：紫外线.X射线.激光
②化学因素：亚硝酸盐.碱基类似物等
③生物因素：某些病毒.细菌的代谢产物等
内因： DNA复制过程中出错。
【设计意图】通过分析引起基因突变的外部原因培养学生正确的生活态度，珍惜爱护生命。
教师提问：基因突变的特点有哪些？
学生通过预习课本能很快回答出有关特点，在此基础上教师在进行补充完善。
5. 基因突变的特点：普遍性、随机性、不定向性、低频性、多害少利性。
教师搜集多种资料，让学生进一步理解基因突变的各个特点。
资料1：
绵羊：正常绵羊——短腿安康羊
玉米： 正常苗——白化苗
人 ： 正常肤色——白化病
细菌： 无抗药性——抗药性
第一个特征：普遍性
资料2：
基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期；可以发生在细胞内不同的DNA分子上；同一DNA分子的不同部位。
第二个特征：随机性
资料3：???????
如:小鼠的多种毛色。控制小鼠毛色的基因可以突变成黄色基因，也可以突变成黑色基因。?
教师画出黑板图：?
第三个特征：不定向性?
资料4：几种生物不同基因的自然突变率?
基 因
突变率
大肠杆菌组氨酸缺陷型基因
2×10－６
果蝇的白眼基因
4×10－5
果蝇的褐眼基因
3×10－5
玉米的皱缩基因
1×10－６
小鼠的白化基因
1×10－5
人类色盲基因
3×10－5
第四个特征：低频性
资料5：?
展示4个幻灯片：畸形雏鸡、白化玉米苗、人的多指、白化病病人?
第五个特征：多害少利性。?
引入下一个问题：普遍发生的基因突变有何意义？
?引导学生思考.分析：
?①基因突变能产生新基因吗?
?②新基因的产生对生物生存有意义吗？
?③自然环境会选择哪个个体留存下来？
?④基因突变对生物进化有何意义？
?学生思考回答：
6.基因突变的意义：基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。
教师点拨：基因突变是新基因产生的途径这个意义。
教师可再补充基因突变的类型（显性突变和隐性突变），帮助学生理解基因突变是如何产生新基因 的。
【设计意图】通过阅读资料获取有用的信息，创设问题情境引导学生通过自主学习和小组合作来总结归纳出基因突变的特点和意义。
思考：基因突变一定可以遗传给后代么？
学生结合有性生殖知识总结出：基因突变若发生在配子中，将会遗传给后代，发生在体细胞中的基因突变，一般是不能够遗传的。（教师补充：发生在植物体细胞中的基因突变，如何能够遗传？---无性繁殖.营养繁殖）
教师引出：突变后一定会引起生物性状的改变么？??
教师点拨：由于一种氨基酸可能有几种密码子，这一现象称做密码子简并，以致DNA分子碱基对的替换不一定会导致生物性状的变化。
【设计意图】通过两个思考题加深对基因突变的理解。
通过小组讨论和分析，让学生们发现问题并结合以前的知识来解决现在的问题，提高了学生分析解决问题的能力和自我获取知识的能力。
（二）基因重组
教师活动：多媒体呈现两幅图片
图片1：“一家中的9个兄弟姐妹”照片?
图片2：林志颖一家三口照片
学生观察，讨论
教师问：生物子代与亲代之间.子代与子代之间的个体差异又称为什么现象？
学生回答：父母的遗传物质的重新组合。
教师导出基因重组概念
1.基因重组：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。
教师问：那么，基因重组是如何实现的呢？（课件出示减数第一次分裂后期分裂图片和减一前期的交叉互换图）
学生任务：重温基因的自由组合定律及减数分裂的知识，模拟完成减一后期的自由组合过程（学生活动：到黑板上展示）。
归纳基因重组类型和时间。
2.基因重组的来源
（1）减数第一次分裂时非同源染色体上的非等位基因的自由组合
（2）减数第一次分裂时非姐妹染色单体上等位基因的交叉互换
3.基因重组的意义：可以产生多种多样的基因组合的子代，其中有一些子代有含有适应某种环境变化的基因组合。因此，基因重组是形成生物多样性的来源之一，对生物进化具有重要意义。
【设计意图】通过生动的图片和熟悉的人的真实照片来导入新课的学习，学生们非常感兴趣。?
课堂总结：我们学习了两种可遗传变异，它们有何异同呢？列表对比：?
基因突变和基因重组的比较
比较项目
基因突变
基因重组
本质
结果
类型
时期
意义
发生频率
六.板书设计
? 5．1基因突变和基因重组
一、基因突变
1.基因突变的概念
DNA分子中发生碱基对的替换.增添.缺失，而引起的基因结构的改变，叫做基因突变
2.实质：基因结构的改变
3.发生时期：细胞分裂间期（有丝分裂.减数第一次分裂前的间期）
4.基因突变的原因?
诱变因素的种类
理因素：紫外线、X射线、激光等
②化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物等
③生物因素：某些病毒、细菌的代谢产物等
5.基因突变的特点
普遍性、随机性、不定向性、低频性、多害少利性
6.基因突变的意义
基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。
二.基因重组
1.概念：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
2.产生的原因
（1）减数第一次分裂时非同源染色体上的非等位基因的自由组合
（2）减数第一次分裂时非姐妹染色单体上等位基因的交叉互换
3.基因重组的意义
基因重组是生物变异的来源之一，对生物的进化具有重要的意义。
?
?
《基因突变和基因重组》评测练习
1.下列说法中，正确的是（ ）。
A.基因突变是染色体上基因某一位置点的改变?
B.所有基因突变一定能通过生殖传递给后代?
C.绝大多数基因突变对突变个体的生存有利
D.每个生物体只有某些特殊细胞能发生基因突变
2.下列关于人工诱发突变的说法中，错误的是（ ）。
A.激光、X射线等物理因素能诱发基因突变
B.亚硝酸、硫酸二乙酯等化学因素能诱发基因突变
C.人工诱变可以提高突变率
D.人工诱变产生的基因突变都是定向的
3.基因突变发生在（ ）。
A.DNA→RNA的过程 B.DNA→DNA的过程
C.RNA→蛋白质过程 D.RNA→携带氨基酸的过程
4.双眼皮的父母生了一个单眼皮的孩子，这种变异来源于（ ）。
A.基因突变 B.基因重组 C.染色体变异 D.环境的差异
5.在形成精子的减数分裂过程中，基因突变可能发生于（ ）。
A.精原细胞 B.初级精母细胞 C.次级精母细胞 D.精子细胞
6、若某基因原有303对碱基，现经过突变，变成300对碱基，它合成的蛋白质分子与原来的基因合成的蛋白质相比较，差异可能是
A、只差一个氨基酸，其他顺序不变 B、除长度相差一个氨基酸外，其他顺序也有改变
C、长度不变，但顺序改变 D、A、B都有可能
7.下图甲表示人类镰刀型细胞贫血症的病因，乙是在一个家族中该病的遗传系谱图（控制基因用B、b）。已知谷氨酸的密码子是GAA、GAG，请根据图回答下面的问题。
?
（1）①过程发生的时间是 ，主要场所是 。
（2）α链碱基组成 ，β链碱基组成 。
（3）镰刀型细胞贫血症致病基因位于 染色体上，属于 性遗传病。
（4）图乙中，Ⅱ6的基因型是 ，要保证Ⅱ9婚配后代不患此病，从理论上说其配偶的基因型必须为? 。
（5）若正常基因片段中的CTT突变成CTC，由此控制的生物性状是否可能发生变化？
课件34张PPT。第五章《基因突变及其他变异》什么叫“生物的变异”？是指亲子间和子代个体间的差异。变异能否遗传？
是否所有的变异都能遗传给后代？ 通过美容手术，纹成弯弯的柳叶眉，这种 柳叶眉能遗传吗？不可遗传的变异 太空椒（经过太空遨游，也就是经过辐射的）和普通椒相比，太空椒具有明显的优势，果实肥大，把其种下去后结出的仍是太空椒。可遗传的变异生物的变异 不可遗传的变异
可遗传的变异 环境因素引起的 ，自身的遗传物质没有改变遗传物质改变引起的归纳第一节 基因突变和基因重组 学习目标
（一）知识与技能
1.举例说明基因突变的特点和原因及其生物学意义。
2.举例说出基因重组及其意义。
（二）情感态度与价值观
从生物学角度对基因突变和基因重组做科学了解，形成正确的科学价值观，激发学生的责任感。
重点、难点
1.基因突变的概念、原因及特点。
2.基因突变和基因重组的意义。
一 .基因突变
（一）实例：镰刀型细胞贫血症圆饼型的红细胞镰刀状的红细胞资料呈现：1910年，一位美国黑人青年由于发烧和肌肉疼痛到医院看病，医生检查发现，他患的是当时人们尚未认识的一种特殊的贫血病──镰刀型细胞贫血症。正常血红蛋白特定位置上的谷氨酸被缬氨酸取代。积极思维：血红蛋白究竟出了什么问题？这种现象究竟是什么原因导致的？谷氨酸缬氨酸正常异常（血红蛋白中发生了氨基酸的替换）
（控制血红蛋白合成的基因中发生了碱基对的的替换）思考与讨论（P81）根本原因？直接原因？提示： 直接体现生物的性状？
从根本上控制生物的性状？蛋白质基因替换增添缺失DNA片段（二）基因突变的概念DNA分子中发生碱基对的替换、增添和
缺失，引起的基因结构的改变。DNAmRNAA T C C G C ··· T A G G C G ···正常转录举例：探讨：碱基对的三种改变对氨基酸有什么影响？模板链若DNA片段的碱基对发生以下变化：替换增添缺失问题：
1.转录后的mRNA碱基
序列如何？
2.翻译后的氨基酸
有何改变？学生活动： 任务：
1.写出mRNA上的碱基序列
2.写出翻译后的氨基酸序列①②③④ 先小组讨论，然后把
结果写到学案上。替换增添缺失mRNAmRNAmRNAmRNA正常mRNA哪种变化引起
的改变最小？替换影响最小，
替换后生物的
性状可能不变。增添和缺失一般会导致突变位点后所有氨基酸序列都改变。DNA双螺旋结构
复制解旋DNA单链结构稳定结构？突变时间？（三）基因突变发生的时间？DNA结构不稳定时（即：DNA复制时）1.有丝分裂间期（形成体细胞时）2.减数第一次分裂前的间期
（形成生殖细胞时）（四）基因突变的原因及特点？2.内因：DNA分子复制偶尔发生错误、DNA的
碱基组成发生改变等①普遍性 ②随机性、不定向性
③多害少利性 ④低频性
3.特点：绵羊：正常绵羊——短腿安康羊
玉米： 正常苗——白化苗
人 ： 正常肤色——白化病
细菌： 无抗药性——抗药性
① 在生物界普遍存在原核和真核生物均能发生通过下面几个实例和数据，
加深对几个特点的理解。② 基因突变是随机的、不定向的经诱变处理的紫色种子产生的子代种子经诱变处理的黑色家鼠产生的子代③突变率低即低频性据估计，在高等生物中，大约105-108个生殖细胞中才会有1个生殖细胞发生基因突变。白化病患者白化玉米苗畸形的雏鸭人类的多指④多害少利性有
害
突变
（五）基因突变的意义基因突变在生物进化中有重要意义：
△新基因产生的途径；
△生物变异的根本来源；
△为生物进化提供原始材料。？（六）基因突变的类型及结果：一般会产生原基因的等位基因即产生了新基因结果：思考？1.基因突变一定会引起性状的改变吗？为什么？不一定①一种氨基酸可能有几种密码子（密码子简并性）②显性纯合子可能突变成杂合子（AA→Aa）2.基因突变一定能遗传给后代吗？不一定若发生在体细胞中，一般不能传给后代若发生在配子中，可通过受精作用传给后代“一母生九子，连母十个样”，这种个体间的差异，主要是什么原因产生的?基因重组一家中的9个兄弟姐妹林志颖一家三口根据课本，回答基因重组的概念及意义1.概念：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。产生多样化基因组合的后代，为生物变异提供丰富的来源 。因此，基因重组是生物变异的来源之一，对生物的进化也具有重要的意义。2.意义：②交叉互换型
.减数第一次分裂后期减数第一次分裂四分体时期3. 类型及时间【学生活动】模拟减数第一次分裂后期自由组合现象
（2对染色体为例）回顾基因的自由组合要求：把染色体贴到减一后期的细胞中
（两个同学到黑板上完成）非同源染色体上的
非等位基因自由组合同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换不能产生新基因，只是原有基因的重新组合.
即：只可形成新的基因型，导致新的表现型。思考？ 基因重组能否产生新基因？
能否产生新的基因型？新的表现型？课
堂
小
结基因突变和基因重组突变实例概念原因时间特点类型
结果意义重组概念类型时间意义B1．自然界中，一种生物某一基因及其三种突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下：
正常基因 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸
突变基因1 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸
突变基因2 精氨酸 亮氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸
突变基因3 精氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 酪氨酸 丙氨酸
根据上述氨基酸序列确定这三种突变基因DNA分子的改变是 （ ）
A.突变基因1和2为一个碱基的替换，突变基因3为一个碱基的增添
B.突变基因2和3为一个碱基的替换，突变基因1为一个碱基的增添
C.突变基因1为一个碱基的替换，突变基因2和3为一个碱基的增添
D.突变基因2为一个碱基的替换，突变基因1和3为一个碱基的增添2、下列有关基因重组的说法，不正确的是( )
A、发生在减数分裂过程中
B、产生原来没有的新基因
C、是生物变异的重要来源
D、实现了原有性状的重新组合A针对练习
3.基因重组可以发生在（ ）。
?①细胞有丝分裂后期 ②四分体时期 ③减数第一次分裂后期 ④受精作用过程中 ⑤细胞分裂间期?
A.①③ B.②③④ C.②③ D.②③④⑤?
C4、果蝇约有 104对基因，假定每个基因的突变率都是10-5 ，一个果蝇群大约有 109个个体，每一代出现的基因突变数的是（ ）
A． B． C． D． B碱基对的增添、缺失或替换引起的基因结构的改变控制不同性状的基因的重新组合，不产生新基因分裂间期有性生殖过程显性突变、隐性突变产生新基因产生新的基因型生物变异的根本来源，生物进化的原材料生物变异的来源之一，形成生物多样性的重要原因突变频率低，但在生物界普遍存在有性生殖中非常普遍基因突变和基因重组自由组合型、交叉互换型谢谢指导《基因突变与基因重组》的教学反思
生物必修二《基因突变与基因重组》一节重点是基因突变的概念、特点以及基因突变的原因。难点是基因突变和基因重组的意义。
在整个教学过程中，概念枯燥、抽象，学生参与的时间少，如何化繁为简用具体的、形象的实例去剖析概念，就成为突破本节难点的关键。对基因突变概念的理解和把握，我采用分析联系遗传学上的典型病例——镰刀形细胞贫血症进行突破，然后让学生总结，概括出基因突变的定义。采用资料分析的方法突破“基因突变的特点”，学生通过具体的资料，直观的得出结论，归纳出特点。关于基因突变的意义，通过突变的类型（显性突变和隐性突变的图示），分析基因突变是新基因的产生途径，为生物进化提供了原始材料。利用图示引导学生回忆减数第一次分裂过程中，分析基因重组是在什么时期发生的，如何发生的，有什么样的意义。最后针对本节课进行课堂小结，列表比较基因突变与基因重组，加深学生的印象。
本节课的不足之处在于：
在分析基因突变的三种情况对氨基酸有何影响时，学生分组合作完成的不好，有些同学参与度不高，只是再看其他同学，自己没有动脑思考
分析基因突变特点过程中，没有用实例将基因突变的不定向性与随机性进行分析比较，学生理解起来困难。
在讲解基因重组的类型时，由于很多同学前面的减数分裂知识的遗忘，导致对减数分裂过程中染色体行为的不理解，进而对基因重组发生的时间和类型的不理解。在模拟“自由组合现象”时，教师安排的任务不够具体，让四个同学到黑板上演示而其他同学只是看，感觉有点无所事事，课堂效果欠佳。如果让学生分组完成然后在向大家展示，效果会更好。
在以后的教学过程中，可增设几个互动环节调动学生积极参与课堂的热情，让他们能够通过分析得出结论，教师再予以肯定或纠正，教学效果可能会更好一些。
