基因突变和基因重组教学设计高一下学期生物人教版必修2文档格式.docx
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基因突变的概念及特点。
难点:
基因突变的概念及意义。
教法学法
教法:
归纳概括法、演绎推理法
学法:
合作探究法
教学过程
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
导入新课:
PPT展示
。
提问:
这两种现象说明什么?
展示资料:
在北京培育的优质甘蓝品种,叶球最大的有3.5kg,当引种到拉萨后,由于昼夜温差大、日照时间长、光照强,叶球可重达7kg左右。
但再引回北京后,叶球又只有3.5kg。
上述甘蓝品种的引种过程中,有没有变异现象的发生?
这种变异性状能遗传给子代吗?
为什么?
展示图片材料:
→
上述变异性状的后代为何仍然是蓝紫色花呢?
师生达成共识:
不可遗传变异
生物变异基因突变
可遗传变异基因重组
染色体变异
教师介绍:
本节课我们一起来探讨可遗传变异中的基因突变和基因重组。
变异
学生阅读材料并讨论回答
激发学生学习兴趣引出变异这一概念
通过对材料和图片
的分析,让学生明确生活中存在不同的变异类型
师生达成共识,并引入新课
讲授新课
一、基因突变
展示问题:
1.镰刀型细胞贫血症的成因?
2.基因突变的定义。
3.基因突变发生在细胞分裂的哪一时期?
4.基因突变一定能遗传给后代吗?
5.基因突变的原因。
6.基因突变的特点。
7.基因突变的意义。
教师讲解:
1、镰刀型细胞贫血症
介绍镰刀型细胞贫血症的发现和症状
设置问题情境:
镰刀型细胞贫血症是怎样形成的?
提供学习资料:
1928年,人们发现镰刀型细胞贫血症患者能将这种病遗传给下一代,并且发现该病是一种常染色体上的隐性遗传病。
1948年,美国化学家鲍林将正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白通过电泳分析,发现正常人和患者的血红蛋白的电泳图明显不同,鲍林推测镰刀型细胞贫血症是由于血红蛋白分子的缺陷造成的。
1956年,英格拉姆等人用酶将正常红细胞的血红蛋白和镰刀型红细胞的血红蛋白在相同条件下切成肽段,通过电泳进行分析,发现两者有一个氨基酸是不同的。
提出学习任务:
找出镰刀型细胞贫血症患者,血红蛋白分子异常的真正原因。
(1)以下是血红蛋白分子部分氨基酸的排列次序(未列出的氨基酸都相同),请找出发生了变化的氨基酸。
正常......脯氨酸--谷氨酸--谷氨酸--
异常......脯氨酸--缬氨酸--谷氨酸--
(2)mRNA上的密码子是由DNA分子决定的,由此可推测相应的DNA分子碱基片段发生了怎样的变化。
(3)完成分析镰刀型细胞贫血症病因的图解。
血红蛋白 正 常 异 常
相应的氨基酸 谷氨酸 缬氨酸
mRNA上的密码子 G()A G()A
基因中相应的碱基序列 CTTC()T
=========
GAAG()A
2、基因突变的概念
DNA(基因)分子中的碱基对可能会有哪几种变化,从而导致基因结构的改变?
(1)请比较以上三个DNA片段与原DNA片段在碱基对组成上的变化及差异,说出基因突变有哪些类型?
(2)尝试总结基因突变的概念。
师生共同总结:
基因突变:
DNA分子中碱基对的替换、增添、缺失,从而引起基因结构的改变。
基因突变的实质:
基因结构的改变。
教师设计模型,给出一个含有8个碱基对的DNA片段。
模拟碱基对的三种变化。
教师总结:
基因突变对性状的影响,一般是增添或缺失一个碱基对引起的基因突变要大于替换一个碱基对引起的基因突变。
教师设置问题情景,并让学生进一步思考,是不是增添或缺失的剪辑的越多对性状的影响越大呢?
当在决定两个氨基酸的碱基对之间增添或缺失三的倍数个碱基对时,对性状的影响要小一些,只是在原有的基础上增添或缺失一个或几个氨基酸,其他氨基酸不发生改变。
碱基对替换一定会导致蛋白质结构改变,进而导致生物性状的改变吗?
教师引导学生回顾密码子的兼并性。
基因突变通常会引起生物性状的改变,但并不是所有的基因突变都会引起生物性状的改变,其原因是①一种氨基酸可能对应几种密码子;
②显性纯合子可能突变成杂合子,个体仍然表现为显性形状。
进一步思考:
基因突变主要发生在什么时候?
突变基因一定能传给后代吗?
若基因突变发生在配子中,则突变基因可能会遗传给子代;
若发生在体细胞中,一般是不能遗传的(发生在植物体细胞中的基因突变可通过无性繁殖传给子代)。
3、基因突变的特点
基因突变有什么特点?
资料1:
肺炎双球菌的种类有有荚膜和无荚膜类型;
豌豆种子的圆滑和皱缩;
番茄的红果和黄果;
小麦的高杆和矮杆;
果蝇的白眼和红眼;
兔的白毛和黑毛;
正常绵羊和短腿安康羊;
正常人和白化病病人等。
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。
资料3:
以基因A为例,它不但可以突变成为a1,而且还可能突变为a2、a3等一系列的等位基因。
如:
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。
资料4:
几种生物不同基因的自然突变率
生物名称
突变类型
突变频率
大肠杆菌
组氨酸缺陷型
2×
10
-6
玉米
皱缩种子
1×
-5
果蝇
白眼
4×
-5
小鼠
粉红色眼
3.5×
人
软骨发育不全
5×
资料5:
人的血友病、白化病、镰刀形细胞贫血症等遗传病都是基因突变的结果,这些疾病都对人类健康产生严重危害。
师生共同总结归纳基因突变的特点:
(1)普遍性;
(2)随机性;
(3)不定向性;
(4)低频性;
(5)多害少利性。
教师补充:
任何一种生物都是长期进化的产物,它们与环境之间已经取得了高度的协调。
如果发生基因突变就有可能破坏这种协调关系,所以基因突变对生物的生存一般是有害的。
生物发生了基因突变的有害和有利是绝对的吗?
资料6:
非洲是疟疾猖獗的地区。
疟疾是一种经按蚊传播而引起的寄生虫病,恶性疟疾发病常侵犯内脏,严重者或医治不及时时会引起病人的死亡。
镰刀型细胞贫血症是一种溶血性的贫血症,严重时会导致死亡,在非洲发病率最高,是一种在20世纪才被发现的常染色体上的隐性遗传病。
在非洲具有镰刀型细胞贫血症突变基因的个体(即杂合体)不表现镰刀型细胞贫血症的病症,因为该个体能同时合成正常和异常的血红蛋白,但却对疟疾具有较长较强的抵抗力。
师生共同总结归纳:
基因突变的有害和有利不是绝对的,它的有利与否取决于生物的生存环境。
4、基因突变的意义
设置问题:
既然自然条件下基因突变率很低,而且大多数对生物体是有害的,那基因突变有什么意义呢?
材料7:
一个果蝇约有104对基因,假定每个基因的突变率都是10-5,若有一个中等数量的果蝇种群(约有108个个体),那么每一代出现基因突变数是2×
107。
基因突变频率低是针对个体水平而言的,但在进化时,是以种群为单位的。
当一个种群内有许多个体时,就有可能产生各种各样的随机突变,足以产生丰富的可遗传变异,这对生物进化是很有意义的。
进一步引导学生思考分析下列问题:
(1)基因突变能产生新基因吗?
新基因的产生对生物的生存有意义吗?
(2)自然环境中,具有何种变异的个体容易存活下来?
基因突变对生物进化有何意义?
日常生活中,我们可以利用基因突变对人类有利的一面,避开其对人类有害的一面,让基因突变更好的为人类服务,那么哪些因素会导致基因突变呢?
设置问题情景:
细胞癌变是细胞内原癌基因和抑癌基因突变导致的,在生活中有哪些因素容易引发细胞癌变?
哪些因素可引发基因突变?
5、基因突变的原因
(1)外因
物理因素:
如射线
诱发基因突变的因素化学因素:
如亚硝酸
生物因素:
如病毒
(2)内因:
DNA复制时偶尔发生错误、DNA的碱基组成发生改变等。
课堂练习:
1.一种植物在正常情况下只开红花,但偶然会出现一朵白花,如果将白花种子种下去,它的后代全部开白花,出现这种现象的原因是()
A.自然杂交B.自然选择
C.基因突变D.基因重组
答案:
C
2.下列有关基因突变的说法,不正确的是()
A.自然条件下,一种生物的突变率是很低的
B.生物所发生的基因突变一般都是有利的
C.基因突变在自然界的中广泛存在
D.基因突变可产生新的基因,是生物变异的
主要来源
B
思考:
我们和我们的父母有很大的不同,这种变异是怎么产生的?
全是基因突变的结果吗?
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。
基因重组是如何实现的?
(展示减数分裂自由组合、交叉互换图片)
2.基因重组的类型:
①减数第一次分裂后期,非同源染色体上非等位基因的自由组合。
②减数第一次分裂前期,同源染色体非姐妹染色单体间发生等位基因的交叉互换。
引导学生分析发生基因重组的生物是进行有性生殖的生物;
基因重组的实质:
不产生新基因,只是原有非等位基因之间的重新组合,产生新的基因型。
如何理解人群中个体性状是多种多样的?
人的体细胞中有23对染色体,一位父亲可能产生多少种染色体组成不同的精子?
一位母亲可能产生多少种染色体不同的卵细胞?
师生共同分析:
一个正常人能够产生2的23次方中不同染色体组成的配子。
基因重组可以产生多种多样的基因组合的子代,其中有一些子代还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。
小结并带出基因重组的意义。
3.基因重组的意义
(1)基因重组能产生新基因吗?
新基因型的产生对生物生存有意义吗?
(2)自然环境中,具有何种变异的个体在生存斗争中具有优势?
基因重组对生物进化有何意义?
基因重组是生物变异的来源之一,对生物的进化具有重要意义。
阅读课文P80--P82,思考讨论问题
组织学生从分子水平上讨论和说明镰刀型细胞贫血症的真正原因。
以小组为单位,在这个DNA片段中随机增添、缺失或替换一个碱基对,并分别记录下转录后的mRNA推测出基因中碱基对的变化对生物性状的影响及影响大小
学生通过实践活动,得出结论
分组讨论得出结论
学生思考并回答
学生阅读课本P81得出答案
学生阅读材料,总结归纳基因突变的特点。
思考讨论达成
学生阅读材料思考
学生思考回答:
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。
学生思考、讨论并举例说明引发细胞癌变的因素,进一步总结诱发基因突变的因素
学生练习
学生思考
回顾基因的自由组合定律及减数分裂的知识,归纳产生基因重组的原因
通过计算理解性重组对子代多样性产生的意义
从科学发展历程切入,设置问题情景,引导学生探究。
通过讨论,学生能够认识到基因突变的本质是DNA分子的碱基对发生了改变,并且能够进一步理解“基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成来实现的”这一基本的生物学原理。
通过模型的构建过程,充分发挥直观教学的作用,让学生在实践中发现基因结构改变类型,加深对基因突变概念的理解,并利用转录和翻译的知识来分析基因突变对生物性状的影响
通过小组讨论和分析,让学生发现问题,并利用所学的知识解决实际问题,提高了学生分析问题解决问题的能力
通过阅读资料获取有用的信息,创设问题情境,引导学生总结出基因突变的特点
以问题的形式诱思导学,避免学生死记硬背,加深对知识的理解
巩固知识
导入对基因重组的学习
引导学生在解决基因重组产生原因的问题时,实现对减数分裂过程中染色体和基因之间关系的知识迁移
通过图片来引导学生的思维与学习,培养学生的学习兴趣与求知欲望
课堂小结
通过对比,构建相对完整的知识体系,并学习用表格的方式进行总结
作业布置
课后达标P133第3、9、14题
复习巩固本节内容
板书设计
1、基因突变的概念
2、基因突变的特点
3、基因突变的意义
4、基因突变的原因
1、基因重组的概念
2、基因重组的类型
3、基因重组的意义
教学反思
反思整堂课,这一节课主要在以下几个方面做得较好:
在教学过程中,能根据新课标要求,积极倡导探究式学习,从而提高学生的学习能力,培养学生的创造精神。
本节知识非常抽象,在学习时注意从现象开始,追根溯源,联系所学过的有关知识去理解基因突变和基因重组这两个概念。
在学习基因突变概念时,先通过实例引导学习分析小结基因突变的概念,再通过模型的构建加深学生对基因突变的理解,在此基础上分析理解基因突变对生物性状的影响;
在学习基因突变特点时,给出不同的材料,让学生自己归纳总结其特点;
再通过特点过渡到基因突变的意义,由意义过渡到基因突变的原因,这样便于学生理解。
在学习基因重组时,利用图片引导学生回忆减数第一次分裂过程,总结出基因重组的类型、意义。
最后针对本节课进行课堂小结,比较基因突变与基因重组,加深学生的印象。
不足之处:
在学习基因重组时,由于很多学生对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、类型不理解。
在以后的教学过程中,可增设几个互动环节调动学生学习的热情。
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