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第五章 基因突变及其他变异 第1节 基因突变和基因重组一、教学目标知识目标1.举例说明基因突变的特点和原因。2.举例说出基因重组。3.说出基因突变和基因重组的意义。4.能独立完成本节内容的思维导图制作。能力目标1.通过探讨分析基因突变的特点和原因，培养学生分析问题的能力。2.通过学生读书及与教师的讨论活动，培养学生自学和主动理解新知识的技巧。3.通过学生思维导图制作，培养学生自我构建知识体系的能力和对比、归纳的能力。4.适当扩展认知面，培养学生联系生活、生产实践的能力。情感、态度和价值观1.通过分析基因突变的特点和原因，渗透生命活动不断发展变化以及适应的特性，从而使学生逐步学会自觉用发展变化的观点，认识生命。2.通过联系生产、生活等实际，激发学生学习生物学生兴趣和动机，培养学生关心科学技术的发展，关心社会生活的意识和进行生命科学价值观的教育.二、教学重点和难点1.教学重点（1）基因突变的概念及特点。（2）基因突变的原因。(3) 思维导图的制作。2.教学难点基因突变和基因重组的意义。三、教学方法讨论法、 讲授法、思维导图制作法学生阅读讨论后,总结基因突变的特点和意义四、教学设计思路例析基因突变的原因和概念师生回忆本节主要内容设置情境复习导入学生阅读回忆基因重组的概念、原因、意义,教师总结学生活动： 思维导图的构建师生共同总结和比较基因突变和基因重组典型例题分析 遗传变异是生物的重要特征，生物的变异有的是由于环境因素的影响，有的则是由于生殖细胞内的基因发生了突变和基因重组而造成的通过本节内容的复习,有利于培养学生的辨证思维能力，激发学生探究生物的兴趣，并加强对生物科技最新发展的关注本节内容紧密联系遗传物质基础、遗传规律以及生殖细胞的减数分裂，并以它们为基础加以深化，同时又是学习下一章的准备知识。因此掌握好本节可起到承上启下、紧密联系的作用，同时又促进学生紧密联系自己的生活实际，学以致用，对身边的生物变异现象能加以解释，也有利于对知识的更深理解,同时培养学生的分析能力和创造能力.五、教学过程引言: 前面我们对遗传问题进行了复习、知道了主要的遗传物质是DNA，控制生物性状遗传的遗传物质的结构和功能的基本单位是基因，以及遗传的三个基本定律和伴性遗传。可见遗传的问题很复杂。那么，变异呢？也同样如此。在丰富多彩的生物界中，蕴含着形形色色的变异现象。今天，我们就来复习这方面的知识。教师:生物的变异可分为哪几大类？可遗传变异有哪几种来源？学生：回答。教师:可遗传的变异不是由于环境因素的影响而引起的性状改变，而是由于生殖细胞内的遗传物质的改变引起的，因而能够遗传给后代。通过美容手术，纹成弯弯的柳叶眉，这种柳叶眉能遗传吗？为什么？(展示图片)学生：不能遗传，遗传物质未改变。教师：“一猪生九仔，连母十个样”，这种个体的差异，主要是什么原因产生的？学生：通过基因重组产生的。【归纳】教学意图及效果分析: 简单明了的复习引入，直奔主题，体现了复习课的特征。问题引发思考，联系日常生活激发生兴趣。及时总结，从总体上暗示出本节课复习的内容。一、 基因突变1基因突变的概念教师：镰刀型细胞贫血症是怎样引起的一种遗传病？学生：阅书第8081页后回答。是由基因突变引起的一种遗传病，是由于基因的分子结构发生了改变产生的。教师：很好！大家回顾一下，什么叫基因？基因的分子结构如何？学生：基因是有遗传效应的DNA片段，基因中的脱氧核苷酸排列顺序（碱基顺序）就代表遗传信息。不同的基因，脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同。教师：出示基因结构变化示意图，对图讲解。【强调】基因结构不管按以上的哪一种情况变化，归根结底都是碱基的排列顺序发生了改变，从而改变了遗传信息，引起生物性状的变异由于DNA分子中发生的碱基对的增添、缺失或改变，而引起的基因结构的改变，叫基因突变。基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变，基因突变使一个基因变成它的等位基因，且通常会引起一定的表现型变化。那么，基因突变是如何产生的呢？教学意图及效果分析: 适时复习旧知识。示意图直观明了，有利于学生的思考和回忆。生物学中有很多名词可以通过“顾名思义”的方式进行理解学习，以问题的形式诱思导学，有助于避免学生死记硬背，加深对知识的理解。2基因突变的原因教师： （多媒体显示正常型红细胞与镰刀型细胞贫血症的红细胞的性状比较图。）镰刀型贫血症是一种异常血红蛋白病。一旦缺氧，患者红细胞变成长镰刀型，血液的粘性增加，引起红细胞的堆积，导致各器官血流的阻塞。而出现脾脏肿大，四肢的骨骼、关节疼痛，血尿和肾功能衰竭等症状，病重时，红细胞受机械损伤而破裂产生溶血现象，引起严重贫血而造成死亡。镰刀型细胞贫血症病因图解。教师：镰刀型贫血症病人的红细胞和正常人的为什么不一样？学生：思考回忆并讨论回答。教师：镰刀型贫血症病人的血红蛋白中的谷氨酸为什么被缬氨酸取代学生：思考回忆并回答。教师：镰刀型细胞贫血症发病的根本原因是控制血红蛋白会成的基因中一个碱基对发生了改变，由 变成 。基因突变有何意义呢？学生：思考回答。基因突变是生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的原材料，是生物进化的内因，没有变异就没有进化，因而在生物进化中具有重要意义。，教学意图及效果分析: 利用生活中的实例帮助学生理解基因发生突变的原因。从实例着手，由一般到特殊，培养学生的概括能力和理解能力。3基因突变的特点教师： 自然条件下发生的基因突变叫做自然突变，人为条件下诱发产生的基因突变叫做诱发突变。基因突变可以发生在体细胞中，也可以发生在生殖细胞中。在高等生物里，大约10万到1亿个生殖细胞中才会有一个发生基因突变。可见突变其实也是不容易发生的。基因突变作为生物变异的重要来源，它有哪些特点呢？学生：阅书第82页后，回答教师评价并归纳：普遍性随机性稀有性有害性 不定向性教学意图及效果分析: 以问题的形式引起学生思考。师生共同解决问题，培养学生阅读收集信息的能力。4基因突变的意义教师：基因突变的意义是什么呢？（出示基因突变导致的一些影响的图片。）学生：基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原材料。教学意图及效果分析:直观的图片更有利于记忆和理解，为后面的应用打好基础。在此处恰当的应用图片比阅读归纳或教师讲解的效果要好的多。二、 基因重组1基因重组的概念教师：什么叫基因重组？学生：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。教师：【强调】这里必须注意到，基因重组只是生物个体的基因型发生了改变，出现了亲代没有的新的基因组合，而基因本身的结构并没有改变。（图片展示实例）学生：观察思考并表示认同。教学意图及效果分析: 图片展示实例，促使学生对基因重组的理解从概念的层次提升到理性的认识水平，无意中与前面的基因突变形成对比，教学效果很好。同时也很好的培养了学生识图阅读收集信息的能力。2基因重组的原因教师：基因重组产生的根本原因主要有哪些方面？学生：自由组合和交叉互换。教师：（评价后，展示实例引导学生分析）基因重组一方面是由于基因的自由组合，即控制两对或两对以上相对性状的等位基因，位于两对或两对以上同源染色体上，该生物个体在减数分裂形成配子时，非同源染色体上的非等位基因间的自由组合。另一方面是由于位于同源染色体上的原来连锁在一条染色体的非等位基因，在减数分裂第一次分裂的前期，复制后的同源染色体联会后，非姐妹染色单体之间由于交叉而交换，基因也随着交换。上述二种原因，都能形成基因的重组，而新的重组基因类型又导致了不同相对性状的重组，使后代产生变异。基因重组是通过有性生殖来实现的，如果两个亲本的杂合性越高、遗传物质的差距越大，基因重组的类型就越多，后代产生的变异也就越多。以豌豆为例，当具有10对相对性状的亲本进行杂交时，如果只考虑基因的自由组合（l0对等位基因位于10对同源染色体上）所引起的基因重组， 可能出现的表现型就有 种。教学意图及效果分析： 引导学生以实例来分析基因重组的原因，既使知识能深入浅出，又能与前面学习的减数分裂联系起来。3.基因重组的意义教师：基因重组的意义有何意义呢? 请大家阅读课本第83页，进行总结。学生： 总结回答。教学意图及效果分析：培养学生的概括能力和理解能力。回答较好。教师：请同学们列表比较基因突变和基因重组的异同。学生：列表比较。教学意图及效果分析: 通过对比，给学生以系统和相对完整的知识体系，让学生学习用表格的方式进行总结。为制作思维导图作准备。教师总结：生物的变异，根据生物体内的遗传物质是否改变，分为可遗传变异和不可遗传变异两类。可遗传变异中的基因突变，是基因分子结构的改变。是在一定的外界条件或者生物内部因素的作用下，使得DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变，结果是基因中的脱氧核苷酸的排列顺序发生改变，最终导致原来的基因变为它的等位基因。基因突变不同于基因重组，基因重组是基因的重新组合，产生了新的基因型，基因突变是基因结构的改变，产生了新的基因，产生了新的遗传物质。因而基因突变是生物产生变异的根本原因、为生物进化最供了最初的原材料。基因重组是通过有性生殖过程来实现的，如果两个亲本的杂合性越高、遗传物质差距越大，基因重组的类型就越多，后代产生的变异就越多。因而基因重组为生物的变异提供了极其丰富的来源，是形成生物多样性的重要原因之一，对生物进化具有十分重要的意义。近年来，应用重组DNA技术，可以把经过改造的基因，通过载体送入生物细胞中，并使新的基因在细胞内正确表达。通过此种途径，获得人类需要的转基因动物或转基因植物。教学意图及效果分析:对本节知识作系统的总结，构建知识体系的完整性。易于学生的总体把握。活动：思维导图的构建。教师：请同学们征对本节课的内容制作思维导图。小组交流后，写在小黑板上。每组选举代表展示成果并作出讲解说明。学生：制作思维导图小组交流代表展示成果并作出讲解说明完善思维导图。教师：对学生的成果作出评价，引导学生完善自己的思维导图.学生：完善自己的思维导图.教学意图及效果分析: 引导学生学会利用思维导图搭建生物学框架，以培养学生的逻辑思维能力,培养学生根据思维导图迁移同类知识的能力，从而提高学生应用知识和获取新知识的能力。同类班级比较显示，思维导图的构建，不但能很好的调动学生的学习积极性，而且能让学生更好的从整体上把握本节内容，同时提高了学生思维的深度和广度。更为重要的是，通过制作思维导图，学生大多已不再局限于被动的接受知识，而是主动去获取知识。很多学生为了完善自己的思维导图不惜查阅大量的资料。典型例题：1将同一品种的小麦分别种在水肥条件不同的农田，其株高等性状表现出很大差异，这种现象在遗传学上称为（ ）A遗传性B遗传重组引起的变异C基因突变产生的差异D不遗传的变异解析：生物的变异分为不遗传的变异和遗传的变异，前者是由于环境条件的改变引起生物性状的变异，后者是由于遗传物质改变引起的生物性状的变异。同一品种的小麦含有相同的遗传物质，若在相同的环境条件下，其表现出来的性状是一样的。同一品种的小麦在水肥不同的农田，其性状差异是由于环境条件不同引起的，而非遗传物质改变引起的。若由基因突变引起的，则只限于极少数个体出现性状差异。因为品种是纯合子，也不存在由基因重组和染色体变异导致性状变异的问题。所以是一种不遗传的变异。答案：D2基因突变大多数都有害的原因是（B）A基因突变形成的大多是隐性基因B基因突变破坏了生物与环境之间形成的均衡体系C基因突变形成的表现效应往往比基因重组更为明显D基因突变对物种的生存和发展有显著的负作用解析：如果对基因突变的有害性理解不深刻，易选C和D，因基因突变后，性状改变确定非常显著，而且往往对个体生存确实不利；但表现效应明显不一定导致有害，虽然基因突变大多有害，可是对生物的进化具有重要的意义。故C、D不合题意。A项中的隐性基因不一定就有害，何况基因突变是不定向的。只有B项叙述才是真正导致有害性的原因。该题重在分析供选项之间隐含的微妙关系，必须应用基础知识作出推理，确定正确答案。3果蝇约有 对基因，假定每个基因的突变率都是 ，一个大约有 个果蝇的群体，每一代出现的基因突变数是（ ）A B C D 解析：自然界中生物的自发突变的频率很低，这是对于单个基因而言，但种群是由许多个体所组成，每个个体的每个细胞中都含有成千上万个基因，依据题干所列出的数值，这个果蝇群体每一代出现的基因突变数目是 （个）。该题通过有关数据的分析，说明基因突变是生物变异的根本来源。对于生物群体而言，基因突变的性状也是非常巨大的。答案：B 4用一定剂量的秋水仙素处理某种霉菌，诱发了基因突变，秋水仙素最有可能在下列哪项过程中起作用？（ ）A有丝分裂间期 B有丝分裂全过程C受精作用过程 D减数分裂第一次分裂间期解析：基因突变最易发生于DNA分子复制过程中，即细胞有丝分裂间期（导致体细胞发生突变）或减数分裂第一次分裂间期（导致生殖细胞发生突变）。当然，对有性生殖的动、植物，只有生殖细胞中的基因突变才能影响到子代性状的变化。霉菌的繁殖方式是无性生殖（孢子生殖），它不进行减数分裂。该题是关于基因突变发生时期的应用题，属于化学诱变的范围。考查学生对知识的迁移能力。答案：A5根据图示分析人类镰刀型细胞贫血症的病因，并回答：（1）请给予图中以特定的含义：_；_；_。（2）患镰刀型细胞贫血症的根本原因是，控制_合成的_，从而改变了遗传信息。（3）镰刀型细胞贫血症是常染色体上隐性遗传病，该隐性致病基因在图中对应的碱基组成为_；正常基因在图中对应的组成为_。（4）根据镰刀型细胞贫血