基因突变教学案例

工作案例课题：基因突变科目：生物教学对象：高一课时：1提供者：秦维华单位：秦皇岛市青龙县木头凳高级中学一、教学内容分析本节是人教版生物必修2《遗传与进化》的第五章《基因突变及其他变异》的第一节内容。本章内容既是对前四章内容合乎逻辑的延续，又是学习第六章《从杂交育种到基因工程》和第七章《现代生物进化理论》的重要基础。本节从实例入手，通过对镰刀型细胞贫血症的分析，引入基因突变的概念，然后详细阐述基因突变的原因和特点。二、教学目标（1）知识目标1、概述基因突变的实质是基因结构的改变。2、阐明增添、缺失或替换ＤＮＡ分子中碱基对都会改变基因结构。3、举例说明基因突变的普遍性、随机性、不定向性、低频性。4、说出基因突变与生物进化的关系。（2）能力目标1、通过对课本中实例的分析，培养学生分析归纳总结的逻辑推理能力。2、通过学生之间相互启发、补充、激发灵感，提高学生合作探究能力。3、精心设计训练和反馈，培养学生理论联系实际的能力。（3）情感态度与价值观目标1、通过引导学生对镰刀型细胞贫血病的分析，让学生体验基因突变概念的形成过程。2、通过对基因突变原因及特点的逻辑论证过程，不但可以使学生懂得生物界丰富多彩的本质，还可以对学生进行辨证唯物主义的思想教育。3、通过基因突变与生活联系，使学生能形成关爱生命，热爱生命的态度。三、学习者特征分析通过每次月考、及学生期中、期末考试及学生课堂表现，了解到学生经过近一学年的学习，已经初步掌握了科学探究的一般方法，具备了一定通过资料获取信息的能力，具备了一定的生物知识，对“基因是什么”、“基因在哪里”和“基因如何起作用”等问题已有了基本的认识。本节在此基础上，进一步引导学生学习遗传物质究竟是如何引起生物的变异的，这些变异的特点和对生物个体和进化的意义。四、教学策略选择与设计“135课堂互动课堂”中提出“以课堂教学改造为突破口，实现教学方式与学习方式的变革，全面提高课堂教学效益”。“以问题为主线、以自主为核心、以互动为平台”确定为本课教学设计的设计理念，为了真正落实这一理念，始终贯彻“知识问题化，问题活动化”本节可完全可以通过问题引领学生自主学习基因突变的概念和特点。学生对与生活联系密切的实际问题有着浓厚兴趣，本节课通过对生活实际中镰刀型细胞贫血比病的分析，激发学生学习生物的兴趣并便于理解抽象的概念。在介绍基因突变的普遍性、随机性、自然突变率低、有害性和不定向性时，也举了具体的实例，便于学生理解。五、教学重点及难点1教学重点（1）基因突变的概念和特点（2）基因突变与形状变异的关系。2教学难点基因突变的概念六、教学过程教师活动学生活动设计意图引入：我们来做个游戏，我手里的纸上有一句话，我只给第一个同学看，让他往后传，传的过程中只能说一遍（找一句话让学生传递，我们只能说一遍）组织学生活动我们把这句话比作DNA片段，一个字看做一个碱基对，传话过程看做DNA复制过程，最后意思变了——DNA（基因）结构变了，变成几种意思了？基因在传递信息的过程中也会出现这些情况，以碱基对为单位，多了，少了，换了，而引起基因结构改变，这就是今天我们要学习的基因突变。接下来，同学看课本P80-81，并完成导学卡自主学习问题。学生游戏：充当传话筒，最后一位同学将结果说出来，与第一位同学看到的做个比较通过游戏引发学生的学习兴趣，从而可以理解基因突变的原因新课：一、基因突变的实例同学们，在感冒发烧的时候，你怎么做？如果持续发烧呢，医生会建议查血。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，他的红细胞不正常。正常人的红细胞是什么样的？（看课本P80填学案，并回答）1、红细胞是什么形状？有什么功能？（答案：中间微凹的圆饼状，运输氧气）2、镰刀型细胞贫血症的红细胞呈镰刀状，对功能的完成有没有影响？（容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时死亡）引言：什么原因使正常红细胞变成镰刀型红细胞？知识链接：细胞变形是的直接原因（生命活动的体现者）是什么，那根本是什么呢？基因与蛋白质之间有什么样的关系，基因怎样控制蛋白质合成？（回答：基因是由脱氧核苷酸组成的，脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息，基因控制生物性状就是要把特定的遗传信息通过转录和翻译反映到具体的蛋自质结构上。）3、健康者的血红蛋白与镰刀型血红蛋白的氨基酸的组成，两者有什么区别？（答案：正常的是谷氨酸，异常的是缬氨酸）4、氨基酸是由什么决定的？（答案：由信使RNA上的密码子决定的。）学生阅读后回答学生对应教材作记号学生回顾旧知回答问题进入新课以学生身边的生产实例和熟悉的事例，创设问题情景，引导学生思考设置悬念承接下一知识5、构成信使RNA上的密码子的那些碱基又是由什么决定的呢？（答案：由DNA上的碱基决定的。）6、大家来比较一下正常与异常的DNA，它们的区别在哪里？（答案：一个碱基对的改变。）任务一：完成镰刀型细胞贫血症病因的分析图解。任务二：按图解说明镰刀型细胞贫血症的病因。（回答：镰刀型细胞贫血症是由于血红蛋白基因中一个碱基对的替换导致基因结构的改变，引起了性状的改变。该实例进一步说明基因对性状的控制是通过控制蛋白质合成来实现的。）质疑：除了碱基对的替换外，还有哪些变化会引起基因结构的改变？教师不点评学生回答，幻灯展示练习：7、下面已经给出正常的DNA分子的碱基序列，当碱基分别发生如下变化时，翻译成的氨基酸序列将如何变化?①第6个位点上的碱基G被碱基A或碱基C所替代；②第13个位点上的C发生了缺失；第14、15两个碱基发生缺失；第14、15、16三个碱基都发生缺失；?③第14个位点和第15个位点之间插入一个碱基G；插入两个碱基G、A；插入三个碱基G、A、C。问题：从中你能得出哪些结论？（回答：①DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，都能引起基因结构的改变。②碱基对的替换不一定会引起氨基酸排列顺序的改变③缺失或增加1个碱基或2个碱基比缺失3个碱基的影响大。学生填写教材中的图解学生讨论总结回答学生练习，要求学生自己写一段DNA片段加以考虑学生思考学生总结落实教材分析设置问题，引导思考联系前面所学知识构建完善体系培养学生的动手能力引导学生观察、分析，和归纳总小结：基因中碱基对的替换、增添和缺失都会引起基因结构改变。基因突变的实质就是基因结构的改变。）8、讨论：基因结构改变一定会导致性状改变吗？突变都能遗传给下一代吗？（不一定，密码子的兼并性。发生在配子能传给下一代，体细胞突变一般不能遗传。但植物突变可通过无性繁殖传递。人体某些体细胞基因的突变，有可能发展为癌细胞。）二、基因突变的原因和特点1、基因突变的原因（知识链接：细胞癌变的原因）（1）癌变的原因是什么？（回答：物理因素、化学因素、生物因素）（2）细胞癌变的实质是什么？（回答：元癌基因突变，被激活。）（3）基因突变的原因：外因：物理因素、化学因素、生物因素；内因：DNA复制偶而发生错误、DNA的碱基组成发生改变。2、基因突变的特点（展示资料，探讨基因突变的特征）资料一：1935年，美国科学家联合英国科学家在非洲大陆对11270种植物进行了检查，结果发现在过去的7年间，98．7%的植物都曾发生过突变；但就其中任何一种植物而言，在自然状态下，发生一次变异的几率为1/1988。（普遍性和低频性）资料二：果蝇红眼基因的突变图。（不定向性）资料三：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每毫升109个细胞，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。（低频性）资料四：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;可以发生在细胞内不同ＤＮＡ分子上；同一DNA分子的不同部位。（随机性）提问：基因突变发生的时期与突变性状的表现有什么关系？（回答：突变发生的时期越早，表现突变的部分越多，突学生观看、思考并讨论回顾旧知并回答学生阅读教材学生分析、比较回答学生讨论，思考后回答学生讨论、正确理解结能力形成概念创设问题情景引导学生思考参阅教材，引导学生思考具体事例归纳特点变发生的时期越晚，表现突变的部分越少。）教师小结并进一步提问：对生物体而言，基因突变是有利的，还是有害的？（P82最后一段）（回答：任何一种生物都是长期进化过程的产物，它们与环境已经取得了高度协调。如果发生基因突变就可能破坏这种协调关系。因此基因突变对于生物往往有害，但少数是有利的）3、基因突变的意义提问：对生物界而言，基因突变是有利的，还是有害的，利与害的本质是什么？（回答：由于基因突变产生的新性状是生物从未有过的性状，产生的新性状也可能适应改变的环境，获得新的生存空间。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。）提问：我们能不能只让它进行有利的突变呢？（回答：这不行。因为基因突变是不定向的。一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。）（以上五点是基因突变的特点，在进行讨论时，教师要适时根据具体情况引导，正确了解基因突变的特点，就能正确地认识基因突变引起的变异）学生阅读后思考锻炼学生的总结能力、阅读能力、思考能力课堂巩固：1、镰刀型细胞贫血患者和健康人的红细胞中，血红蛋白分子相比（）A蛋白质分子量相同B蛋白质结构相同C组成蛋白质的氨基酸的数目相同D蛋白质的功能2、基因突变后，一定发生改变的是（）A生物的性状B基因的结构C组成蛋白质的氨基酸的数目D蛋白质的氨基酸排列顺序3、黑腹果蝇的红眼基因可以突变为暑红眼基因，业可以突变为杏色眼基因或浅黄眼基因。这表明基因突变具有（）A不定向性B随机性C有害性D低频性4、某农民在小麦田中发现一矮杆植株，将这株小麦连续种植几代，任然保持矮杆。这说明这种变异最可能发生在（）A细胞有丝分裂间期B细胞减数第一次分裂间期C细胞减数第二次分裂间期D体细胞中限时让学生课上独立完成，然后小组进行讨论形成统一答案，并进行展示。组间互疑互答。了解学生对知识的掌握和运用情况。发挥小组合作学习的机能。师生共同总结：这节课我们主要掌握的内容有基因突变的概念和基因突变的特点。基因突变是由于DNA分子中发生碱基对的增添，缺失或改变而引起的基因结构改变。基因突变的特点有：①普遍性、②随机性、③突变率低、④多数有害、⑤不定向性学生根据这节课的学习，自己在学习卡上以提纲形式总结出所学内容，并展示锻炼学生的总结能力七、教学评价设计“135互动课堂”强调学生是学习的主体，学习的主人，在课堂中教师是导演，学生是演员，让学生主动参于学习中来，学生能做的让学生做；学生能自己看的让学生自已看；学生自己能解决的让学生自己去解决。整个课堂中，教师以问题为主线，通过一个个问题的解决，来推动课的进行。我从科学发现的过程切入，设置问题情境，引导学生探究﹑通过生活中的具体事例引导学生理解抽象的概念﹑用类比推理的方法引导学生理解基因突变的类型﹑以设问和讨论的形式引导学生思考基因突变和基因重组的意义。并借助多媒体进行教学，学生积极参与探索讨论,使教学中的“双边互动”得到充分的保证，以达到预期效果。八、板书设计第四节生物的变异一、基因突变1．基因突变：（1）概念：由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变而引起的基因结构的改变。（2）特点：①普遍性、②随机性、③突变率低、④多数有害、⑤不定向性九．教学反思本节课的小游戏充分激发了学生的兴趣，活跃课课堂气氛。本课节从科学发现的过程切入，设置问题情境，引导学生探究；用类比推理的方法引导学生理解基因突变的类型；通过生活中的具体事例引导学生理解抽象的概念；以设问和讨论的形式引导学生思考基因突变和基因重组的意义；以填表的形式引导学生对比和总结。教师以各种方式来最大限度的调动学生学习的积极性，发挥学习小组的作用，会的教不会的，做到学生自已能学会的不讲，学生怎么学也学不会的不讲。由于问题的问题的讨论过多，显得时间不够用，所以建议在以后上课时，课提前下发学习卡，让学生提前熟悉所学内容。讨论环节的安排也要紧凑。