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1、必修2第五章 第一节 基因突变和基因重组第一课时 基因突变和基因重组一、教学要求1.知识目标：说出基因突变的概念、特点和意义；说出基因重组的概念和意义，及产生原因。2.技能目标：比较基因突变和基因重组的区别。3.情感目标：感悟内因是变化的根据、外因是变化的条件、外因通过内因而起作用的辩证唯物主义观点。二、教材重难点1.重、难点：基因突变的概念和特点；基因重组的概念。三、教具及教法1.教具：PPT2.教法：讲授法、谈话法、讨论法四、教学过程教学内容教师活动学生活动设计意图导入导入：在前面我们学习了生物的遗传问题:了解了性状为什么会遗传以及性状在向后代遗传时所要遵循的规律特点。知道了性状是由遗传物
2、质决定的。性状的表现除了与遗传物质有关外，还与外界条件有关。而且性状由亲代传递给子代时，或多或少都会存在差异，这就是生物的变异。那么生物的变异又是如何产生的呢?又有什么特点呢?今天我们就来学习生物的变异的有关教学内容。一、基因突变1.播映投影片:上图是一个普通的玉米种子在萌发长成植株的过程中，水、肥、光特别充足，所结种子大而饱满，但这样的种子种下去，结出的是普通种子。下图是太空椒(普通青椒种子遨游过太空后培育而成)与普通青椒对比，果实明显增大，种植下去，仍然是肥大果实。2.质疑:(1)籽粒饱满的种子与普通种子相比，太空椒与普通青椒相比，性状有明显的差异，原因何在?(2)把子粒大而饱满的种子种下
3、去长不出同样好的种子，而是普通种子；把肥大的太空青椒籽种下去可以结出肥大的青椒。这些现象说明什么问题?3.从上述可以看出，生物的变异有这样两种类型:可遗传的变异和不遗传的变异。我们知道生物的表现型与基因型和外界环境条件有关。像玉米这样，子粒大而饱满是由于水、肥和光充足引起的(也即由外界环境条件引起)，这种变异是不可遗传的。而太空椒遨游过太空，宇宙辐射改变了其遗传物质，因而改变了其性状，这个变异性状是可遗传的。可遗传的变异是生物变异的主要类型。它的来源主要由三个方面:基因突变、基因重组和染色体变异。4.组织学生观看关于正常红细胞的基因突变形成镰刀型细胞贫血征的录像。了解基因突变的概念、产生过程及
4、导致生物变异的过程。观看录像的同时指导学生思考以下问题:(1)正常红细胞是什么形状?有什么功能?(2)镰刀型细胞贫血症(HbS)的红细胞呈镰刀状，对功能的完成有没有影响?5.投影镰刀型细胞贫血症(HbS)病因的图解，师生共同探求正常红细胞变成镰刀型红细胞的原因。控制血红蛋白质的DNA，上一个碱基对发生改变，导致该基因脱氧核苷酸的排列顺序发生了改变，导致基因结构改变。因为基因控制生物的性状，因此基因结构改变最终导致控制血红蛋白的性状发生改变，红细胞也就由圆饼状变为镰刀状。6.组织学生讨论，引起基因结构改变的原因除碱基对的替换外，还有哪些原因?(从DNA片断考虑)指导学生写一DNA片断,分析说明当
5、DNA中碱基对增加或减少时，也会导致基因结构的改变，进而影响到性状的表现。也就是说，DNA碱基对的替换、增添和缺失均会引起基因结构的改变，即基因中脱氧核苷酸顺序发生了改变，因而遗传信息也随之改变，通过转录、翻译形成的蛋白质也就发生了改变，性状自然会发生改变。可见，基因结构的改变会使生物发生变异。也即基因突变造成生物的变异。7.教师指导学生总结基因突变的概念。指出基因突变是染色的某一位点上基因的改变。基因突变使一个基因变成它的等位基因，并且通常会引起一定的表现型变化。因而会产生一些新性状。这些新性状是生物从未有过的性状，因此它是生物变异的根本来源，也为生物进化提供了最初的原材料。这就是基因突变的
6、意义所在。8.放映“基因突变”的投影片(一):玉米高茎矮茎、普通羊短腿羊、正常人白化病、果蝇长翅残翅、家鸽羽毛白色灰红色、正常棉花短果枝。放映“植物个体发育过程”的投影片(二)；放映“小鼠毛色变化与基因突变关系”的投影片(三)。组织学生边看投影片边讨论总结基因突变的特点。投影片(一)说明植物、动物、人都可能发生基因突变，也即基因突变是普遍存在的。这种突变在自然条件下发生的叫自然突变，在人为条件下诱发产生的叫诱发突变。投影片(二)说明基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期和生物体的任何细胞。而且突变发生越早，表现部位越多；反之则相反。再有一条是只有生殖细胞的突变才会遗传给后代。然后教师引导学生
7、阅读教材的内容，得以结论:(1)基因突变率很低，且不同生物的基因突变率、同一种生物不同的基因突变率均不同。(2)基因突变绝大多数是有害的，但也有少数有利。这些涉及到生物与环境相适应的问题。在此给学生可留一伏笔，为生物与环境一章打基础。投影片(三)说明基因突变是不定向的，一个基因可以向不同方向发生突变，产生一个以上的等位基因。但是，每一个基因的突变都只能限定在其相对性状的范围内，不会超出限制。以上内容总结起来就是基因突变的特点。回答:发生了变异回答:生物的变异有的不能遗传，有的可以遗传。答:圆饼状，运输氧的功能。答:有。运氧能力降低，易破裂溶血造成贫血，严重时会导致死亡。总结基因突变的特点。二、
8、基因重组生物变异不只是由基因突变引起的，基因重组也会造成生物变异。基因重组造成的生物变异是在什么情况下发生的呢?又有什么特点呢?接下来我们就来学习基因重组。什么是基因重组呢?基因重组是控制不同性状的基因重新组合。关于基因重组我们在前面学习自由组合定律和连锁定律时已经接触过这方面的知识。请同学们回忆一下，黄色圆粒与绿色皱粒作亲本杂交，产生后代的过程。放映投影片:让学生看投影并分析:F2中除黄色圆粒、绿色皱粒外，还有两种亲本所没有的新性状：黄色皱粒、绿色圆粒，这两种性状与亲本相比是不是变异性状?它们又是如何产生的呢?让学生画出以上过程的染色体图，总结出:基因重组可以发生在减数分裂形成配子非同源染色
9、体上的非等位基因的自由组合。接着回忆果蝇的灰身长翅和黑身残翅杂交，其子一代雌性个体测交后代的表现型的遗传过程。放映投影片:分析说明:测交后代有两种类型是亲本所没有的：灰身残翅和黑身长翅。这两种变异的性状是由于控制不同性状的基因进行交换、重新组合的结果。这种情况也属于基因重组，它发生在减数分裂的四分体时期，是由于同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了局部互换而造成控制不同性状的基因重新组合。4.以上是基因重组的两种类型，我们可以看到这两种类型的基因重组都是在有性生殖过程中实现的。在有性生殖过程中，由于父本和母本遗传物质基础不同，当两者杂交时，基因重新组合，就使子代产生了变异，这就是基因重组造成的变
10、异。5.阅读课本P83，指导学生讨论分析:由基因重组引起的变异有什么特点?为什么?课本上介绍:具有10对相对性状的亲本进行杂交时，如只考虑自由组合引起的基因重组，F2就可能出现210=1024种表现型。而在生物体内尤其是在高等动植物体内控制性状的基因数目是非常巨大的，由同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换引起的基因重组在自然界中也十分常见。如果把这些因素都考虑在内，那么生物通过有性生殖产生的变异就更多了。丰富多彩的变异形成了生物多样性的重要原因之一。因此对生物进化具有十分重要的意义。我们学习了可遗传变异的来源中的两种:基因突变和基因重组。知道了变异的两种类型及其来源。请大家一起归纳总结一下
11、:基因突变和基因重组引起的变异有什么区别?(1)基因突变是基因内部结构的改变，它能产生新的基因,是生物变异的根本来源。其过程发生于:DNA复制时；特点是:普遍性、多方向性、低频性、有害性、可逆性 (2)基因重组是控制不同性状的基因重新组合，不产生新基因，可形成新的基因型,是生物变异的主要来源。其过程发生在有性生殖过程中，特点是非常丰富。还应该注意把理论知识应用于实践中，特别要注意了解人工诱变在育种上的应用。画出以上过程的染色体图，总结回答：是在F1减数分裂形成配子时，控制不同性状的基因自由组合形成的。回答：非常丰富，父本和母本遗传物质基础不同，自身杂合性越高，二者遗传物质基础相差越大，基因重组产生的差异可能性也就越大练习略小结总结本节课学习的知识五、板书六、教学后记本节课利用教科书提供的实例镰刀型细胞贫血症组织教学，结合基因表达的知识，从基因水平理解基因结构改变中的替换、增添和缺失及其所产生的相应变化，此外从性状水平理解不是所有的基因突变都会导致生物体性状改变的道理，效果较好