高中生物-基因突变和基因重组教学设计学情分析教材分析课后反思

《基因突变》教学设计一、教学方法及资源选择：课程标准对基因突变的要求是举例说明基因突变的特征和原因，“特征”和“原因”都要从具体的例子入手来学习。镰刀型细胞贫血病最清楚地反映蛋白质的氨基酸序列在决定它的二、三、四级结构及其生物功能方面的重大作用，所以各版本教材写到基因突变对生物性状的影响中都是以此病为例。但是各版本教材中，关于基因的移码突变都没有介绍，我把这一重要的突变方式作为教学内容提供给学生学习。教学中从镰刀形细胞贫血病实例的分析入手，学生通过亲自将正常的和突变的基因“翻译”成正常的和异常的蛋白质，才能真正理解基因结构的改变会导致蛋白质结构的改变，从而引起性状的改变。学生按照认知的规律从现象到概念、从宏观到微观，从而总结出基因突变的概念及结果。二、教学过程：【回顾新旧知识的连接点】基因和DNA什么关系？遗传信息储存在哪？如何表达遗传信息？基因如何控制性状？师生共同体会：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状，异常性状的出现由于蛋白质结构异常。【实例介绍】1910年，一位美国黑人青年由于发烧和肌肉疼痛到医院看病，医生检查发现，他患的是当时人们尚未认识的一种特殊的贫血病──镰刀型细胞贫血症。正常人的红细胞是圆饼状的，而镰刀型细胞贫血症患者的红细胞却是弯曲镰刀状的。1949年，曾经两次获得诺贝尔奖金的美国著名化学家鲍林，推测镰刀型细胞贫血症是由于血红蛋白分子异常造成的。1956年，英国科学家英格拉姆发现镰刀型细胞贫血症患者血红蛋白的一条肽链上的氨基酸序列异常。师生共同体会：氨基酸序列异常是由于异常的RNA碱基序列的出现，而RNA碱基序列的异常是由于DNA的碱基序列出现了异常的变化。正常的人类血红蛋白模板链碱基序列为（红色为发生异常变化的序列）：TACCACGTAGACTGAGGACTCCTCTTCAGACGGCAATGACGGGACACCCCGTTCCACTTGCACCTACTTCAACCACCACTCCGGGACCCGTCCGACGACCACCAGATGGGAACCTGGGTCTCCAAGAAACTCAGGAAACCCCTAGACAGGTGAGGACTACGACAATACCCGTTGGGATTCCACTTCCGAGTACCGTTCTTTCACGAGCCACGGAAATCACTACCGGACCGAGTGGACCTGTTGGAGTTCCCGTGGAAACGGTGTGACTCACTCGACGTGACACTGTTCGACGTGCACCTAGGACTCTTGAAGTCCGAGGACCCGTTGCACGACCAGACACACGACCGGGTAGTGAAACCGTTTCTTAAGTGGGGTGGTCACGTCCGACGGATAGTCTTTCACCACCGACCACACCGATTACGGGACCGGGTGTTCATAGTGATTPPT展示正常的血红蛋白的表达，并提出DNA中会有哪些异常变化呢？利用自制教学道具，让学生动手模拟这三种异常变化：变化1：基因模板链中的第20个碱基T被A替换变化2：基因模板链中的第8个碱基T前增添一个碱基A变化3：基因模板链中的第13个碱基T缺失自制的教学道具【小组合作探究】自制的教学道具1、补全正常基因得到的mRNA和氨基酸序列。2、完成变化后的基因、RNA、氨基酸序列。替换组代表讲解，替换部位氨基酸改变，其他序列不变学生正在进行小组合作探究3、对比变化前后氨基酸序列的不同？替换组代表讲解，替换部位氨基酸改变，其他序列不变学生正在进行小组合作探究缺失组代表讲解，缺失部位后的氨基酸全部改变，肽链变短。增添组代表讲解，增添部位后的氨基酸全部改变【质疑】缺失有可能使肽链变短呢？增添有可能使肽链变长？可能变短？缺失组代表讲解，缺失部位后的氨基酸全部改变，肽链变短。增添组代表讲解，增添部位后的氨基酸全部改变【总结】增添和缺失都可能使肽链长度没有明显变化、也可能变长、也可能变短。【师生共同总结概念】DNA碱基序列的这些变化即为基因突变。基因突变后的基因仍然决定血红蛋白的结构（红细胞的形态），只是决定不同的表现类型（相对性状），所以基因突变的结果是变为原来基因的等位基因。【质疑】基因内部结构的这些变化，哪种影响是最小的？基因突变一定能引起性状的改变吗？设置问题情景，引发学生深入思考，教师适时点评学生回答。替换后可能仍然决定同一个氨基酸。一个基因型为aa的个体突变为Aa（显性突变）----突变基因A表现，AA的个体突变为Aa（隐形突变）---突变后的基因a在此个体中未表现，后代可能会表现突变基因。【质疑】基因突变可发生在什么时期？什么时期更容易发生基因突变呢?学生思考并回答，DNA复制时，包括有丝分裂间期（体细胞的突变基因一般不遗传给后代）和减数第一次分裂前的间期（生殖细胞的突变基因可遗传给后代）指导学生阅读教材P81相关内容，列出基因突变的诱发因素。【质疑】什么生物能发生基因突变呢？什么部位什么时期能发生？学生积极思考，总结基因突变具有普遍性和随机性的特点，展示资料，探讨基因突变还具有什么特点？【设计意图】通过资料激发学生探究新知的欲望，发挥学生的自主性和主体性。资料1:资料2：非洲疟疾流行的地区，镰刀型细胞贫血症杂合基因型个体对疟疾的感染率，比正常人低得多。因此，在疟疾流行的地区，不利的镰刀型细胞基因突变可转变为有利于防止疟疾的流行。资料3：在适宜的条件下，生长1～2天的大肠杆菌培养物的浓度约为109个细胞每毫升，DNA复制的错误率约为10-9，也就是每连接109个核苷酸才可能发生一个错误。在含有109个细胞的培养物中，由于DNA的差错就可能发生几百万个突变，可能包含大肠杆菌基因的上千种变异形式。有些影响生存，但有极少数增强其生存能力。如对抗生素的抗性。学生思考讨论，作出合乎逻辑的科学解释。【总结】基因突变具有普遍性、不定向性、低频性、多害少利性。基因突变有害还是有利是相对于环境而言的。【承上启下】由资料看出基因突变的频率低，是不是突变基因数很少呢？学生思考体会到，一个个体的基因成千上万，一个种群甚至一个物种基因数巨大，突变基因数很多，正是如此才可以为生物进化提供原始材料，从而总结基因突变的意义。【课堂小结】师生共同回顾本节课内容，建构概念图。学情分析核心概念是反映学科本质的、构成学科骨架的概念。帮助学生掌握核心概念，将有助于学生对知识的深入理解和迁移应用。本节的教学内容“基因突变”就是生物学的核心概念之一。对核心概念的教学，高中生物课程标准提出了明确的要求“倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念”。所以教学活动围绕着对基因突变概念的理解展开，精心地选择了实例并通过动手模拟活动将核心概念形象化，学生在模拟活动的参与中概括基因突变的概念，理解基因突变的内涵，把握基因突变的外延。效果分析教学中从镰刀形细胞贫血病实例的分析入手，学生通过亲自将正常的和突变的基因“翻译”成正常的和异常的蛋白质，才能真正理解基因结构的改变会导致蛋白质结构的改变，从而引起性状的改变。学生按照认知的规律从现象到概念、从宏观到微观，从而总结出基因突变的概念及结果。更有利于学生接受知识，清楚核心概念的内涵和外延。教材分析基因突变作为生物变异的根本来源，在新老课程中，都被作为重点学习。在教学中，先学习DNA的结构与复制、基因的转录与翻译，再学习基因突变，这符合学生的认知规律。前者是后者的基础，后面内容是前一部分的应用与深化。从实例入手，通过对镰刀型细胞贫血症的分析，引入基因突变，然后仍然以血红蛋白β珠蛋白基因为例，学习点突变--替换碱基、两种移码突变--增加或缺失碱基对生物性状的影响。评测练习1、基因突变发生于细胞周期的A、分裂间期B、分裂前期C、分裂后期D、分裂各期2、某人体检结果显示，其红细胞有的是正常的圆饼状，有的是弯曲的镰刀状。出现镰刀型红细胞的直接原因A、环境影响B、细胞分化C、细胞凋亡D、蛋白质差异3、若某基因原有150个碱基对，由于受到X射线的辐射，少了一对碱基，此时由它控制合成的蛋白质与原来的蛋白质相比较，不可能的是A、49个氨基酸，其他氨基酸的顺序不变B、49个氨基酸，氨基酸的顺序改变C、50个氨基酸，氨基酸的顺序改变D、少于49个氨基酸，且排列顺序改变4、在一个DNA分子中如果插入了一个碱基对，则A.不能转录B.不能翻译C.在转录时造成插入点以前的遗传密码改变D.在转录时造成插入点以后的遗传密码改变5、若某基因原为303对碱基，现经过突变，成为300个碱基对，它合成的蛋白质分子与原来基因合成的蛋白质分子相比较，差异可能为A．只相差一个氨基酸，其他顺序不变B．长度相差一个氨基酸外，其他顺序也有改变C．长度不变，但顺序改变D．A、B都有可能6、下列关于基因突变特点的说法正确的是A．无论是低等还是高等生物都可能发生突变B．生物在个体发育的特定时期才可发生突变C．突变只能定向形成新的等位基因D．突变对生物的生存往往是有利的7、亮氨酸的密码子有如下几种：UUA、UUG、CUU、CUA、CUG，当某基因对应于某个氨基酸的片段中的GAC突变为AAC时，这种突变的结果对该生物的影响是

（

）

A．一定有利

B．害多利少

C．既无利也无害

D．形成新的物种8、人类能遗传给后代的基因突变常发生在A.减数第一次分裂B.四分体时期C.减数第一次分裂的间期D.有丝分裂间期9.大丽花的红色(C)对白色(c)为显性，一株杂合的大丽花植株有许多分枝，盛开众多红色花朵，其中有一朵花半边红色半边白色，这可能是哪个部位的C基因突变为c造成的？A、幼苗的体细胞B、早期叶芽的体细胞C、花芽分化时的细胞D、杂合植株产生的性细胞10、正常细胞的基因组里都带有原癌基因，原癌基因在发生突变或被异常激活后就会变成具有致癌能力的癌基因，从而使正常细胞变成为癌细胞。（1）某原癌基因上一个碱基对的突变引起该基因编码的蛋白质中的氨基酸的改变，即第19位氨基酸由脯氨酸转变为组氨酸。已知脯氨酸的密码子有CCU、CCC、CCA、CCG，组氨酸的密码子有CAU、CAC，突变成的癌基因中决定第19位组氨酸的密码子的碱基对组成是或，这一原癌基因中发生突变的碱基对是。（2）癌细胞在体内容易分散和转移，是因为癌细胞的细胞膜上的，使得细胞间或的。（3）当人体自身组织细胞转变为癌细胞以后，这些癌细胞就成为抗原，健康的机体可以通过消灭他们。课后反思概念教学是高中生物教学中的一个难点，很多人都在探寻概念的教学之道，也提出很多好的方法，但是高中生物教材中的概念是非常多的，所以在实际教学中应灵活机动，不应采取固定的模式和方法。《基因突变》隶属于生物的变异，《课程标准》中的内容标准是举例说明基因突变的特征和原因。本节教学看似简单，实则很难。在教学过程，我觉得应该从以下几个方面进行。1、自制教具让学生动手操作因为概念教学通常是十分枯燥的，而动手操作可以把复杂问题具体形象化。学生利用自制教具亲自动手将正常的和突变的基因“翻译”成正常的和异常的蛋白质，才能真正理解基因结构的改变会导致蛋白质结构的改变，从而引起性状的改变。2、在探究中层层深入概念中通常蕴含着丰富而深刻的内涵，因此，只有通过情境创设，引导学生层层探究，自主总结。学生在理解基因突变的概念时，学生提到碱基对的缺失能使蛋白质的氨基酸序列缩短时。引导学生思考缺失可能引起氨基酸序列延长吗？不变吗？进一步探究增添可能引起氨基酸序列延长或缩短吗？从而总结碱基对的缺失和增添对蛋白质结构的影响。3、课内外教学资源可适当整合在教学过程中，教学内容的选定直接影响着学生对概念的理解。教学资源的选择可立足课本，对课内外教学资源进行适当的整合，实现对知识的深化和拓展。镰刀形细胞贫血病最清楚地反映蛋白质的氨基酸序列在决定它的二、三、四级结构及其生物功能方面的重大作用，所以各版本教材写到基因突变对生物性状的影响中都是以此病为例。但是各版本教材中只是提到基因的点突变，关于基因的移码突变都没有介绍，基因的点突变--替换碱基、两种移码突