“基因突變和基因重組”教學設計

1．教材分析

復習“基因突變和基因重組”這節內容時主要是通過基于常態下的教學教材，實現學生對基因突變的基本概念的掌握，從而加深對基因突變的內涵和外延的理解。基因重組內容涉及減數分裂過程，這一直是教學的難點，因此在復習過程中教師要注重對學生實際理解能力和圖形分析能力的培養，通過實踐提高學生的認知能力。

2．教學目標

知識目標：掌握課程標準要求的知識，熟練掌握基因突變的本質、特點以及應用；掌握基因重組的本質和特點，會辨別不同情況下的基因重組。

能力目標：學會用圖示形式表示發生基因重組的原因，結合減數分裂過程，培養學生的作圖和識圖能力。借助示意圖的觀察和對問題的思考，提高學生判斷、推理等能力。

情感目標：通過基因突變的原因培養學生正確的生活態度，愛護生命，通過基因重組了解親代和子代之間以及子代與子代之間的差異性，珍惜愛護生命。

3．重點難點

基因突變發生的時期及特點，基因重組發生的時期、特點以及對應的基因變化圖。

4．教學方法

針對教學內容和教學目標，選擇的教學模式為：提出問題——觀察現象——分析探索——得出結論。

5．課時安排

1課時。

6．教學過程

教師：我們已經復習了生物的遺傳現象。在遺傳·的基礎上，生物之間也會產生適當的變異。今天我們復習生物的變異，先請大家看一道題目。

[例1]下列屬于生物變異現象的是(多選)

( )

A．綿羊的角是彎的，山羊的角是直的

B．一株玉米植株上結紅白2種顏色的子粒

C．父、母正常，兒子是白化病

D．同種秧苗在水肥條件不同時，長勢不同

(學生若回答BCD，教師則加以修正。)

教師：通過以上的例子請思考：什么是變異?

學生：生物體在生殖過程中，所有生物的親子代之間以及同一親代所生的各個子代之間，均有差異，這種差異性就是變異。

教師：非常好!聯系剛才的例子，根據遺傳物質是否發生變化可將變異分為可遺傳的變異和不可遺傳的變異兩種。請思考這兩種變異的特點。

教師：請大家根據對2種變異的理解，做下列練習。

練習1：下列敘述的變異現象，可以遺傳的是( )

A．閹割公雞和母雞的生殖腺并相互移植，因而部分改變生物的第二性征

B．果樹修剪后形成的樹冠具有特定的形狀

C．用生長素處理未受粉的番茄雌蕊，得到無子果實

D．開紅花的一株豌豆自交，后代部分植株開白花

學生：選D。理由是前面的3種都是外界條件引起的變異，遺傳物質沒有發生變化。而D選項是由于遺傳物質發生了改變，所以引起的變異是可以遺傳的變異。

教師：今天我們主要復習可遺傳變異中的基因突變和基因重組。打開書本閱讀相關內容，以鐮刀型細胞貧血癥為例，說明什么是基因突變，引起基因突變的內因和外因各是什么。

(學生閱讀書本以后回答相關問題。)

學生：基因突變是指基因分子結構的改變，包括DNA堿基對的增添、缺失和改變。

教師總結：基因突變是新基因產生的途徑，是生物變異的根本來源，為生物進化提供了最初的原材料。任何生物都有可能發生基因突變。是不是基因突變一定會引起生物性狀的改變呢?請看2道練習。

練習2：自然界中，一種生物某一基因及其3種突變基因決定的蛋白質的部分氨基酸序列如下：

正常基因 精氨酸 苯丙氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸

突變基因1 精氨酸 苯丙氨酸亮氨酸蘇氨酸脯氨酸

突變基因2精氨酸 亮氨酸 亮氨酸蘇氨酸脯氨酸

突變基因3精氨酸 苯丙氨酸蘇氨酸酪氨酸丙氨酸

根據上述氨基酸序列確定這3種突變基因DNA分子的改變( )

A．突變基因1和2為一個堿基的替換，突變基因3為一個堿基的增添

B．突變基因2和3為一個堿基的替換，突變基因1為一個堿基的增添

C．突變基因1為一個堿基的替換，突變基因2和3為一個堿基的增添

D．突變基因2為一個堿基的替換，突變基因1和3為一個堿基的增添

學生：選A。

練習3：人類的正常血紅蛋白(HbA)β鏈第63位氨基酸是組氨酸，其密碼子為CAU或CAC。當p鏈第63位組氨酸被酪氨酸(UAU或UAC)替代后，出現異常血紅蛋白(HbM)，導致一種貧血癥；β鏈第63位組氨酸被精氨酸(CGU或CGC)所替代而產生的異常血紅蛋白(HbZ)將引起另一種貧血癥。

(1)寫出正常血紅蛋白基因中，決定β鏈第63位組氨酸密碼子的堿基對組成。

(2)在決定β鏈第63位組氨酸密碼子的DNA 3個堿基對中，任意一個堿基對發生變化都將產生異常的血紅蛋白嗎?為什么?

教師：(1)由密碼子推算堿基對組成，根據轉錄，過程中的堿基互補配對原則，由組氨酸的密碼子CAU或CAC推出相應的堿基對組成。

(2)不一定。原因是當如上的堿基中的第三個堿基發生A·T→G·C或G·C→A·T變化后，產生的遺傳密碼為CAC或CAU，仍然是組氨酸的密碼子，對應的氨基酸仍然是組氨酸，因而不影響產生正常的血紅蛋白。

教師：由以上2道題目進行思考：基因突變是否一定導致了生物性狀的改變?

學生：不一定。

教師：我們所學的知識，總結在哪些情況下產生的基因突變可能不會引起生物性狀的改變?

學生回答：略。

教師進行總結：如果非編碼區改變、內含子改變、或者是堿基發生改變以后由mRNA所對應的氨基酸沒有發生改變，那么生物的蛋白質中的氨基酸的序列沒有改變，生物的性狀也不會發生改變。

教師：下面我們來研究基因突變的特點，完成講義填空(劃線部分為填寫內容)。

學生：普遍性，如高等動物、低等生物等都可以發生基因突變。基因突變是隨機發生的，即它可以發生在個體發育的任何時期，可以發生在體細胞中，也可以發生于生殖細胞中，二者的區別是生殖細胞中發生的突變更可以通過受精作用傳給后代；基因突變的頻率很低，大部分突變對生物是查害的。基因突變是不定向的。

練習4：基因A與a1、a2、a3的關系，不能說明的是( )

A．基因突變是不定向的

B．等位基因的出現是基因突變的結果

C．正常基因與致病基因可以通過突變而轉化

D．這些基因的轉化遵循自由組合定律

分析：由圖示信息，1個基因和它的若干個等位基因之間可以通過基因突變相互轉換，選D。

教師：根據基因突變的原因，我們將基因突變分為自然突變和人工誘變。人工誘變是通過適當提高突變的頻率來改變生物的性狀的。提高變異頻率，使后代性狀較快穩定；也可大幅度改變某些性狀；一般誘發產生的有利個體并不多，需處理大量的供試材料。用的化學試劑一般是秋水仙素、硫酸二乙酯、亞硝酸等。

教師：在基因突變基礎上，我們來研究基因重組，基因突變使重組變得更加有意義。它為形成新類型的個體提供了可能。請看教材，熟悉2種情況的基因重組。

教師：基因重組發生的時間和場所是什么?

學生：在減數分裂的過程中發生，所以只發生在真核細胞中。

教師：具體發生重新組合的基因位置關系怎樣?重新組合以后結果怎樣?

學生：非等位基因的重新組合，結果產生了新的基因型。

教師：自然條件下的基因重組有2種，都發生在減數分裂過程中，一種是減數第一次分裂后期，非同源染色體上的非等位基因自由組合，一種是同源染色體的非姐妹染色單體上基因的交叉互換，發生在減數第一次分裂聯會期。表示基因的2種位置關系，請表示當基因發生重組時所對應的減數分裂圖。

教師：評測學生作圖情況加以修正，注意染色體的位置關系、基因的標注情況。

由于基因突變為基因重新組合提供了原材料，所以基因突變是生物變異的根本原因，是導致一個家族中兄弟姐妹性狀差異的重要原因之一。除了這兩種以外還有我們學過的DNA重組技術，這是一種定向的變異，能按照人們的意愿定向改變生物的性狀。

總結：今天我們復習了這2種變異，關注兩者的區別，基因突變是堿基對的改變導致新基因的增加，基因重組是產生新的基因型，只要有復制就可能會有基因突變的發生，而基因重組是減數分裂過程中非等位基因的位置改變，只有在真核生物的減數分裂過程中才有可能發生。

7．教學反思

本節復習課，怎樣在原來的基礎上引導學生對基因突變和基因重組的理解進入一個新的平臺是本次教學思考的主要問題。在對教學資源進行整合的基礎上，立足課本，實現對知識的深化和拓展是主要的指導思想。

在復習基因突變時，重點是帶領學生學習基因突變的基本概念，研究內涵即基因結構的改變，外延是堿基對的增添、缺失和替換。結合基因的結構和基因對性狀控制的相關知識，教師以例題的方式讓學生自己研究基因突變是否一定會帶來性狀的改變。同樣在復習基因重組的過程中采取了新的嘗試，讓學生根據文字，結合減數分裂的相關知識學習，在自己摸索的過程中實現外界知識的內化。

建構主義學習理論認為：在學習的過程中，獲得知識的多少取決于學習者根據經驗去建構有關知識的能力，而不取決于學習者記憶和背誦教師講授內容的能力。對知識的真正理解只能是學習者自身基于自身的經驗背景建構起來的。要想讓學生獲得更多、更牢固的知識，必須調動學生的積極性，讓其主動探索、體驗，僅僅依靠語言的傳遞是不夠的。生物學科屬于自然科學學科，在學習的過程中，根據新課標要求，要積極倡導探究式學習，從而提高學生的學習能力，培養研究精神。