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5.1
基因突变和基因重组
教学设计
课题
5.1基因突变和基因重组
单元
必修2
学科
生物
年级
高中
教材分析
本节是人教版生物必修2《遗传与进化》的第五章《基因突变及其他变异》的第一节内容。本章内容既是对前四章内容合乎逻辑的延续，又是学习第六章《生物的进化》的重要基础。本节课包含了可遗传变异中的基因突变，这节课的重点和难点主要集中在基因突变这个知识点，教师应通过多种途径，加深学生对概念内涵和外延的认知,帮助学生理解基因在传递过程中发生内在和外在的变化过程对生物性状的影响。而基于前面已经复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，实现知识的内化。
学习目标与核心素养
一、知识目标：举例说明基因突变的特征和原因:举例说出基因重组及其意义。二、情感态度与价值观二、能力目标：利用数学方法，通过计算，体会基因重组机制提供的极其多样的基因组合方式。三、情感态度与价值观：理解基因突变在生物进化中所占的重要地位。生命观念：基因突变的特点和原因；基因重组的特点；基因突变和基因重组的意义。科学探究：通过结合生活中的具体事例及书本实例，培养学生归纳理解的能力。科学思维：通过对相关突变和重组实例的分析，培养学生的生命观念及理性思维。社会责任：从生物学角度对基因突变和基因重组做科学的了解，形成正确的科学价值观，激发学生的责任感。
重点
教学重点：（1）基因突变的概念及特点。（2）基因突变的原因。
难点
教学难点：基因突变和基因重组的意义。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
（一）创设情境，激趣导入我国早在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
学生结合图片观看新闻实例，思考并讨论老师提出的问题。
通过展示新闻实例，结合生活实例，吸引学生兴趣，引发学生对“航天育种、基因突变”的思考讨论。
新课讲授
一、基因突变的实例1910年，赫里克医生的诊所来了一位黑人病人，病人脸色苍白，四肢无力，是严重的贫血病患者。医生使用所有能治疗贫血病的药物，但对这个病人无效。对病人做血液检查时发现，红细胞在显微镜不是正常的圆饼形，而是又长又弯的镰刀形，称镰刀状细胞贫血症。1949年，美国鲍林博士首先意识到，红细胞中血红蛋白分子不完善引起使红细胞变形，从而失去输氧功能。血红蛋白究竟出了什么问题？
大家的猜想很棒！其实它的真实原因是：
请同学们总结出基因突变的概念。拓展：基因突变的实例1：红花的后代变成了蓝紫色基因突变的实例2：细胞的癌变癌症主要是体细胞突变产生的遗传病，涉及到两大类与细胞增殖相关的基因的突变。与社会的联系在癌症发生的早期，患者往往不表现出任何症状，因而难以及时发现;而对于癌症晚期的患者，目前还缺少有效的治疗手段，因此，要避免癌症的发生。致癌因子是导致癌症的重要因素，在日常生活中应远离致癌因子，选择健康的生活方式。请你上网查一查，或请教防癌专家，生活中怎样做才能远离致癌因子 活动：思考讨论【激疑】某人长期吸烟，一定会引起细胞癌变吗？二、基因突变的原因请同学回答两个问题，不完整的请其他同学补充：引起基因突变的因素有哪些？基因突变有哪些特点？根据学生问题情况，引导其总结基因突变的原因：基因突变的特点：三、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，为生物进化提供了的原始材料。四、基因重组概念：基因重组是指生物进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。基因重组有什么意义呢？为生物变异提供了极其丰富的来源,是生物多样性的重要原因之一。与社会的联系：我国是最早育金鱼的国家。
金鱼的祖先是野生鲫鱼。在饲养过程中，野生鲫鱼产生基因突变，人们选择喜欢的品种培养，并进行人工杂交。例如，将透明鳞和正常鳞的金鱼杂交，得到了五花鱼;将朝天眼和水泡眼的金鱼杂交，得到了朝天泡眼。正是因为基因突变、基因重组以及人工选择，才会出现色彩斑斓、形态各异的金鱼，极大地丰富了人们的生活。
学生结合图片观看镰刀型细胞贫血症的实例，并思考问题，回答镰刀型细胞贫血症的发病机理。（DNA分子中的碱基对发生变化→mRNA分子中的碱基对发生变化相应氨基酸改变→相应蛋白质改变相应性状改变）学生结合老师展示的基因突变实例图片和基因突变引起性状改变流程图，总结出基因突变的概念。
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。学生观看基因突变的举例。了解癌症与基因突变的关系，并阅读癌症与社会的联系拓展内容。学生阅读“基因突变的原因和特点”，回答问题：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。学生思考基因突变的意义是什么并尝试回答。学生阅读“基因重组”内容，思考：基因重组产生了新的基因吗？它的变异性状来源于什么？有何意义？学生阅读“基因重组与社会的联系”，感受基因突变、基因重组以及人工选择带给人类生活的意义。
从实例入于，通过对镰刀型细胞贫血症的分析，引入基因突变的概念。通过分析镰刀型细胞贫血症的发病机理总结出基因突变的概念。结合实例加深学生对新知概念的理解。通过基因突变的其他实例，及时巩固新知，加深对概念的理解。通过了解大家熟知的癌症与基因突变有关，进一步巩固概念知识。结合与社会的联系，提升学生对生物学的兴趣，研究癌症机理和造福人类的社会责任感。结合基因突变的概念趁热打铁，提问基因突变的原因和特点，引发学生思考，主动探索新知，再结合老师的辅助，而帮助学生总结出“基因突变的原因和特点”。通过对基因突变的意义的思考，升华学生的情感态度价值观。在对基因突变的全面学习基础上，进一步研究基因重组的概念和意义，从而形成知识关联，帮助新知的理解和学习。通过阅读“与社会的联系”，提升学生热爱生活的情感态度，研究基因突变和基因重组的社会责任核心素养。
小刀：1.某二倍体的基因A可编码一条含63个氨基酸的肽链，在紫外线的照射下，该基因内部插入了三个连续的碱基对，突变成基因a。以下说法错误的是（ ）A．突变基因的热稳定性升高B．突变前后编码的两条肽链，至少有两个氨基酸不同C．A基因突变成a后，不一定会改变生物的性状D．A基因至少由378个脱氧核苷酸组成2.下列有关生物体内基因重组和基因突变的叙述，正确的是（ ）A．高茎豌豆自交，子一代出现矮茎源于基因重组B．基因突变和基因重组都可以产生新的等位基因C．能发生基因重组的生物，不一定能发生基因突变D．基因突变是生物变异的根本来源，具有低频性3.甲、乙、丙、丁表示细胞中不同的变异类型，图甲英文字母表示染色体片段。下列叙述正确的是（ ）
A．甲乙丙丁所示生物变异都是染色体变异
B．若乙为精原细胞，则不可能产生正常的配子
C．丙丁所示的变异类型都能产生新的基因
D．在减数分裂过程中甲乙丙丁均可能发生
思考、回答问题
通过精选习题，检测并巩固学生课堂所学内容。
课堂小结
师（总结）：今天这节课我们了解了基因的突变和重组。主要内容有：基因突变及其原因、特点；基因重组及其意义。
总结、归纳本课所学
师生共同总结回顾知识，强化重点知识，加深对知识的掌握
板书
5.1基因突变和基因重组
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精品试卷·第
2
页
（共
2
页）
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第5章
基因突变及其他变异
人教版
必修2
第1节
基因突变和基因重组
导入：问题探讨
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
基因突变的实例
1910年，赫里克医生的诊所来了一位黑人病人，病人脸色苍白，四肢无力，是严重的贫血病患者。医生使用所有能治疗贫血病的药物，但对这个病人无效。对病人做血液检查时发现，红细胞在显微镜不是正常的圆饼形，而是又长又弯的镰刀形，称镰刀状细胞贫血症。
新知讲授
1949年，美国鲍林博士首先意识到，红细胞中血红蛋白分子不完善引起使红细胞变形，从而失去输氧功能。
血红蛋白究竟出了什么问题？
…亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—缬氨酸—谷氨酸……异常
基因突变的实例:镰刀型细胞贫血症
…亮氨酸—苏氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸……正常
血红蛋白分子的部分氨基酸顺序
正常
异常
CTT
GAA
DNA
mRNA
氨基酸
蛋白质
正常
异常
GUA
CAT
GTA
突变
GAA
增添
缺失
替换
DNA分子中发生碱基对的
__
、___
和
__
，而引起的
_
_
的改变。
替换
增添
缺失
基因结构
红花的后代变成了蓝紫色
拓展：基因突变的实例
细胞的癌变
癌症主要是体细胞突变产生的遗传病，涉及到两大类与细胞增殖相关的基因的突变。
促进细胞增殖相关基因突变:原癌基因(
proto-oncogene
)突变形成癌基因(oncogene)。
抑制细胞增殖相关基因突变:肿瘤抑制基因(tumor-suppressor
gene）原癌基因与肿瘤抑制基因产物协调作用，避免细胞癌变。
结肠癌是--种常见的消化道恶性肿瘤。右图:是解释结肠癌发生的简化模型，请观察并回答问题。
讨论
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
与社会的联系
在癌症发
生的早期，患者往往不表现出任何症状，因而难以及时发现;而对于癌症晚期的患者，目前还缺少有效的治疗手段，因此，要避免癌症的发生。致癌因子是导致癌症的重要因素，在日常生活中应远离致癌因子，选择健康的生活方式。请你上网查一查，或请教防癌专家，生活中怎样做才能远离致癌因子
【激疑】某人长期吸烟，一定会引起细胞癌变吗？
活动：思考讨论
提示：
不一定。只有在致癌因子引起原痘基因和抑瘟基因等多个基因发生突变时才会导致正常细胞的生长和增殖失控而变成癌细胞。
一、基因突变的根本原因
DNA分子复制时偶尔发生错误，造成DNA分子结构的改变
二、基因突变的外因：
1.物理因素：X射线、紫外线、激光等。
2.化学因素：亚硝酸、碱基类似物质。
3.生物因素：病毒和某些细菌。
基因突变的原因
1.自发突变频率很低（低频性）
基因突变的特点
2.方向不确定（不定向性）
3.随机发生（随机性）
4.普遍性
5.多数有害,少数有利
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，为生物进化提供了的原始材料。
产生新基因
生物变异的根本来源
形成新性状
诱变育种的材料来源
生物进化的原始材料
1.概念：基因重组是指生物进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。
基因重组有什么意义呢？
基因重组
为生物变异提供了极其丰富的来源,是生物多样性的重要原因之一。
3.基因重组的意义:
与社会的联系：
我国是最早养殖和培育金鱼的国家。
金鱼的祖先是野生鲫鱼。在饲养过程中，野生鲫鱼产生基因突变，人们选择喜欢的品种培养，并进行人工杂交。例如，将透明鳞和正常鳞的金鱼杂交，得到了五花鱼;将朝天眼和水泡眼的金鱼杂交，得到了朝天泡眼。正是因为基因突变、基因重组以及人工选择，才会出现色彩斑斓、形态各异的金鱼，极大地丰富了人们的生活。
课堂小结
基
因
突
变
定义
原
因
特
点
意义
1.某二倍体的基因A可编码一条含63个氨基酸的肽链，在紫外线的照射下，该基因内部插入了三个连续的碱基对，突变成基因a。以下说法错误的是（ ）
A．突变基因的热稳定性升高
B．突变前后编码的两条肽链，至少有两个氨基酸不同
C．A基因突变成a后，不一定会改变生物的性状
D．A基因至少由378个脱氧核苷酸组成
B
课堂练习
2.下列有关生物体内基因重组和基因突变的叙述，正确的是（ ）
A．高茎豌豆自交，子一代出现矮茎源于基因重组
B．基因突变和基因重组都可以产生新的等位基因
C．能发生基因重组的生物，不一定能发生基因突变
D．基因突变是生物变异的根本来源，具有低频性
D
课堂练习
3.甲、乙、丙、丁表示细胞中不同的变异类型，图甲英文字母表示染色体片段。下列叙述正确的是（ ）
A．甲乙丙丁所示生物变异都是染色体变异
B．若乙为精原细胞，则不可能产生正常的配子
C．丙丁所示的变异类型都能产生新的基因
D．在减数分裂过程中甲乙丙丁均可能发生
D
课堂练习
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