人教版生物高中必修25.1《基因突變和基因重組》教學(xué)設(shè)計課題基因突變和基因重組教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)①掌握基因突變的定義。②舉例說明基因突變的特點和原因。③說出基因突變的意義。能力目標(biāo)①通過對課本中實例的分析，培養(yǎng)學(xué)生分析歸納總結(jié)的邏輯推理能力。②教師精心設(shè)計訓(xùn)練和反饋．培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。情感目標(biāo)使學(xué)生懂得生物界豐富多彩的本質(zhì)。教學(xué)重點1.基因突變的概念和特征2.基因突變的原因、意義3.基因重組的類型教學(xué)難點理解基因突變的特征和原因。教學(xué)準(zhǔn)備1.教師準(zhǔn)備：提前準(zhǔn)備好課件和練習(xí)題2.學(xué)生準(zhǔn)備：課前做好預(yù)習(xí)準(zhǔn)備，大概熟悉講課內(nèi)容教學(xué)過程一、新課導(dǎo)入我國早在１９８７年就利用返回式衛(wèi)星進行航天育種研：將作物種子帶入太空，利用太空中的特殊環(huán)境誘導(dǎo)基因發(fā)生突支。然后在地面選擇優(yōu)良的品種進行培育。通過航天育種，我國已在水稻、小麥、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列優(yōu)質(zhì)品種，取得了極大的經(jīng)濟放益。討論：１．航天育種的生物學(xué)原理是什么？基因突變２．如何看待基因突變所造成的結(jié)果？一方面可以提高突變率，在較短時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異，另一方面突變的方向難以掌握，突變體難以集中多個理想性狀。進行有性生殖的生物，在通過減數(shù)分裂形成配子的過程中，要進行染色體的復(fù)制，實質(zhì)是遺傳物質(zhì)DNA的復(fù)制。堿基互補配對 原則能保證DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性，使親子代之間的遺傳信息保持一致。遺傳信息復(fù)制過程中，會不會出錯呢？二、新知探究1.教師講述:鐮狀細(xì)胞貧血 鐮狀細(xì)胞貧血（也叫鐮刀型細(xì)胞貧血癥是一種遺傳病。正常人的紅細(xì)胞是中央微凹的圓餅狀，而鐮狀細(xì)胞貧血患者的紅細(xì)胞卻是彎曲的鐮刀狀。這樣的紅細(xì)胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴(yán)重時會導(dǎo)致死亡。這種病的病因是什么呢?對患者紅細(xì)胞的血紅蛋白分子的分析研究發(fā)現(xiàn)，在組成血紅蛋白分子的肽鏈上，發(fā)生了氨基酸的替換。2.提問：①圖５?２中氨基酸發(fā)生了什么變化？正常的谷氨酸被纈氨酸取代.②研究發(fā)現(xiàn)。這個氨基酸的變化是編碼血紅蛋白的基因的堿基序列發(fā)生改變所引起的，右圖是鐮狀細(xì)胞貧血病因的圖解，請你完成圖解。想一想這種疾病能否遺傳？怎樣遺傳？能遺傳.突變后的DNA分子復(fù)制，通過減數(shù)分裂形成帶有突變基因的生殖細(xì)胞，并將突變基因傳遞給下一代.③如果這個基因發(fā)生堿基的增添或缺失，氨基酸序列是否也會改變？所對應(yīng)的性狀呢？會改變.所對應(yīng)的性狀也很可能會改變. 堿基的替換可以導(dǎo)致基因的改變，從而引起所編碼的蛋白質(zhì)的改變。那么，若編碼蛋白質(zhì)的基因序列發(fā)生堿基的增添或缺失，是否也會導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，從而引起性狀的改變呢?答案是肯定的。DNA分子中發(fā)生堿基的替換、增添或缺失，而引起的基因堿基序列的改變，叫作基因突變（ggene mutation )。    基因突變?nèi)舭l(fā)生在配子中、將遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代。若發(fā)生在體細(xì)胞中，—般不能遺傳。但有些植物的體細(xì)胞發(fā)生了基因突變，可以通受無性生殖遺傳。3.設(shè)疑:思考·討論∶結(jié)腸癌發(fā)生的原因（1）從基因角度看，結(jié)腸癌發(fā)生的原因是什么?原癌基因和抑癌基因突變。（2）健康人的細(xì)胞中存在原癌基因和抑癌基因嗎?存在。（3）根據(jù)圖示推測，癌細(xì)胞和正常細(xì)胞相比，具有哪些明顯的特征?癌細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，容易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移。人和動物細(xì)胞中的DNA上本來就存在與癌變相關(guān)的基因∶原癌基因和抑癌基因。一般來說，原癌基因表達的蛋白質(zhì)是細(xì)胞正常的生長和增殖所必需的，這類基因一旦突變或過量表達而導(dǎo)致相應(yīng)蛋白質(zhì)活性過強，就可能引起細(xì)胞癌變。相反，抑癌基因表達的蛋白質(zhì)能抑制細(xì)胞的生長和增殖，或者促進細(xì)胞凋亡，這類基因一旦突變而導(dǎo)致相應(yīng)蛋白質(zhì)活性減弱或失去活性，也可能引起細(xì)胞癌變。癌細(xì)胞與正常細(xì)胞相比，具有以下特征∶能夠無限增殖，形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，細(xì)胞膜上的糖蛋白等物質(zhì)減少，細(xì)胞之間的黏著性顯著降低，容易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移，等等。講述:  基因突變是如何產(chǎn)生的呢?1927年，美國遺傳學(xué)家繆勒（H.J.Muller，1890—1967）發(fā)現(xiàn)，用X射線照射果蠅，后代發(fā)生突變的個體數(shù)大大增加。同年，又有科學(xué)家用X 射線和Y射線照射玉米和大麥的種子，也得到了類似的結(jié)果。此后，人們逐漸發(fā)現(xiàn)，易誘發(fā)生物發(fā)生基因突變并提高突變頻率的因素可分為三類∶物理因素、 化學(xué)因系和生物因素。例如，紫外線、X射線及其他輻射能損傷細(xì)胞內(nèi)的DNA；亞硝酸鹽、堿基類似物等能改變核酸的堿基;某的DNA;某些病毒的遺傳物質(zhì)能影響宿主細(xì)胞的DNA，等等。但是，在沒有這些外來因素的影響時，基因突變也會由于DNA復(fù)制偶爾發(fā)生錯誤等原因自發(fā)產(chǎn)生。基因突變的特點  自然界中誘發(fā)基因突變的因素很多，而且基因突變也會自發(fā)產(chǎn)生，因此，基因突變在生物界是普遍存在的。由于ＤＮＡ堿基組成的改變是隨機的、不定向的，因此，基因突變具有隨機性和不定向性，基因突變的隨機性，表現(xiàn)為基因突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期；可以發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)不同的ＤＮＡ分子上，以及同一個ＤＮＡ分子的不同部位。基因突變具有不定向性，表現(xiàn)為一個基因可以發(fā)生不同的突變，產(chǎn)生一個以上的等位基因。    在自然狀態(tài)下，基因突變的頻率是很低的。據(jù)估計，在高等生物中，１０5—１０８生殖細(xì)胞中，才會有1個生殖細(xì)胞發(fā)生基因突變。5.教師講述:基因突變的意義：對生物體來說，基因突變可能破壞生物體與現(xiàn)有環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系，而對生物體有害。但有些基因突變對生物體是有利的，如植物的抗病性突變、耐旱性突變，微生物的抗藥性突變等。還有些基因突變既無害也無益，是中性的。例如，有的基因突變不會導(dǎo)致新的性狀出現(xiàn)，就屬于中性突變。基因突變是產(chǎn)生新基因的途徑。對生物界的種族繁衍和進化來說，產(chǎn)生了新基因的生物有可能更好地適應(yīng)環(huán)境的變化，開辟新的生存空間，從而出現(xiàn)新的生物類型。因此，基因突變是生物變異的根本來源、為生物的進化提供了豐富的原材料。6.教師講述:重組的類型同源染色體上非等位基因的重組非同源染色體上非等位基因間的重組人為導(dǎo)致的基因重組(DNA重組)發(fā)生時間減數(shù)第一次分裂四分體時期減數(shù)第一次分裂后期體外目的基因與運載體重組和導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞內(nèi)基因重組發(fā)生機制同源染色體非姐妹染色單體之間交叉互換導(dǎo)致染色單體上的基因重新組合同源染色體分開，等位基因分離，非同源染色體自由組合，導(dǎo)致非同源染色體上非等位基因間的重組目的基因經(jīng)運載體導(dǎo)入受體細(xì)胞，導(dǎo)致受體細(xì)胞中基因重組圖像示意基因重組就是指在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。7.教師講述:基因重組有什么意義呢?一般認(rèn)為，有性生殖過程中的基因重組使產(chǎn)生的配子種類多樣化，進而產(chǎn)生基因組合多樣化的子代，其中一些子代可能會含有適應(yīng)某種變化的、生存所必需的基因組合，因此有利于物種在一個無法預(yù)測將會發(fā)生什么變化的環(huán)境中生存。由此可見，基因重組也是生物變異的來源之一，對生物的進化具有重要意義。與社會的聯(lián)系我國是最早養(yǎng)殖和培育金魚的國家。金魚的祖先是野生鯽魚。在飼養(yǎng)過程中，野生鯽魚產(chǎn)生基因突變，人們選擇喜歡的品種培養(yǎng)，并進行人工雜交。例如，將透明鱗和正常鱗的金魚雜交，得到了五花魚；將朝天眼和水泡眼的金魚雜交，得到了朝天泡眼。正是因為基因突變、基因重組以及人工選擇，才會出現(xiàn)色彩斑斕、形態(tài)各異的金魚，極大地豐富了人們的生活。三、課堂小結(jié)基因突變和基因重組的區(qū)別1．基因突變：   基因結(jié)構(gòu)改變，它能產(chǎn)生新的基因     發(fā)生時期：細(xì)胞分裂間期（DNA復(fù)制時）   特點：①普遍性  ②隨機性、不定向性 ③突變率低2．基因重組：   控制不同性狀的基因重新組合，不產(chǎn)生新基因，可形成新的基因型。   發(fā)生時期：有性生殖過程中(減數(shù)分裂)   特點：非常豐富四、課堂練習(xí)完成練習(xí)，鞏固提升[1]1. 人類正常血紅蛋β鏈第63位的氨基酸為組氨酸  (CAU )  ，  異常血紅蛋白β鏈第63位的氨基酸為酪氨酸  (UAU)  。下列有關(guān)該變異產(chǎn)?的原因中最可能的是   ( D  )A .基因中缺失了一個堿基對B .基因中增添了一個堿基對C .基因中CAU 變成了UAUD .基因中某堿基對發(fā)生了替換2.下列有關(guān)基因重組的敘述正確的是(　D　)A．基因重組可以產(chǎn)生新基因B．基因重組是生物變異的根本來源C．基因重組不能產(chǎn)生新的基因型D．基因重組對生物的進化也具有重要的意義3.下列關(guān)于基因突變的敘述中，正確的是(　C　)A．基因突變一定能引起性狀改變B．親代的突變基因一定能傳遞給子代C．等位基因的產(chǎn)生是基因突變的結(jié)果D．DNA分子結(jié)構(gòu)改變都能引起基因突變4.基因重組發(fā)生在（    A  ） A．減數(shù)分裂形成配子的過程中　　 B．受精作用形成受精卵的過程中 C．有絲分裂形成子細(xì)胞的過程中　　 D．通過嫁接，砧木和接穗愈合的過程中板書設(shè)計 基因突變和基因重組①基因突變的實例②基因突變的原因③基因突變的意義④基因重組課后作業(yè) 鞏固本節(jié)課所學(xué)知識，整理思路，完成課本課后習(xí)題教學(xué)反思利用多媒體的優(yōu)勢實行直觀性教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察水平和比較水平。創(chuàng)設(shè)情境;讓學(xué)生實行問題的探究、創(chuàng)造討論與交流機會。培養(yǎng)學(xué)生使用知識解決問題的水平。引導(dǎo)學(xué)生歸納和概括，以把握基因突變的實質(zhì)或內(nèi)涵在于基因結(jié)構(gòu)的改變，領(lǐng)會基因突變的外延包括堿基對的增添、缺失或替換。                                                                        [1]練習(xí)的內(nèi)容也要在教案中呈現(xiàn)

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第1節(jié) 基因突變和基因重組

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修2《遺傳與進化》

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