5.1基因突变导学案-2023-2024学年高一下学期生物北师大版（2019）必修2

《第一节 基因突变》导学案 一、学习目标 1、 知识目标 阐述基因突变的概念、特点和原因。 理解基因突变的实质及其对生物性状的影响。 举例说明基因突变在生物进化和育种中的意义。 2、 能力目标 通过对镰刀型细胞贫血症病因的分析，培养学生从现象到本质的逻辑推理能力。 让学生尝试运用基因突变的原理解决实际育种问题，提高知识迁移能力。 3、 情感态度与价值观目标 认识到基因突变在生物界是普遍存在的，树立辩证唯物主义的世界观。 了解基因突变在现代生物科技和农业生产中的应用，体会生物学知识的实用价值。 二、学习重难点 1、 重点 基因突变的概念、特点和原因。 基因突变的意义。 2、 难点 基因突变的实质及其对生物性状影响的复杂性。 基因突变的不定向性与生物进化方向的关系。 三、学习过程 （一）课前预习 1、 阅读教材相关内容，思考以下问题： 什么是基因突变？它是如何发生的？ 基因突变会对生物的性状产生哪些影响？ 你能列举一些生活中可能由基因突变引起的现象吗？ 2、 查阅资料，了解镰刀型细胞贫血症的症状、病因及其与基因突变的关系。 （二）课堂探究 1、 基因突变的实例——镰刀型细胞贫血症 症状呈现：同学们，我们来了解一下镰刀型细胞贫血症。患有这种疾病的人，他们的红细胞不再是正常中央微凹的圆饼状，而是变成了弯曲的镰刀状。这种形状的改变可不得了，镰刀状的红细胞很容易发生破裂，从而使人患上溶血性贫血。（这里可以联系一些医疗时事，比如现在医疗研究对镰刀型细胞贫血症治疗的新进展，虽然还面临很多挑战，但科学家们一直在努力探索更好的治疗方法，这也凸显了我们研究基因突变的重要性。） 病因分析： 直接原因：从蛋白质层面看，是组成血红蛋白分子的一个氨基酸被替换了。那为什么会这样呢？ 根本原因：这是因为控制血红蛋白合成的DNA上的一个碱基对发生了改变。这就像一个微小的错误，却导致了整个血红蛋白分子结构的变化，进而影响了红细胞的形态和功能。 小组讨论：根据这个实例，讨论基因突变的本质是什么？（引导学生得出基因突变是DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变，从而引起基因结构改变的结论。） 2、 基因突变的概念 定义讲解：通过镰刀型细胞贫血症这个例子，我们可以总结出基因突变的概念。基因突变就是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。 概念辨析：给出一些关于基因变化的描述，让学生判断哪些属于基因突变，加深对概念的理解。例如： 基因中的一个碱基对被替换，属于基因突变吗？（是） 基因中的一个碱基被添加到基因中间，属于基因突变吗？（是） 整个基因被删除，属于基因突变吗？（不是，这是基因缺失，超出了基因突变的范畴。） 3、 基因突变的特点 普遍性：同学们，基因突变可不是什么罕见的现象哦。在生物界中，无论是病毒、原核生物还是真核生物，都有可能发生基因突变。就像现在我们发现很多新型病毒在传播过程中会发生基因变异，这也是它们不断适应环境的一种方式。（联系当下的病毒变异时事） 低频性：虽然基因突变在生物界普遍存在，但它发生的频率是很低的。不过，这并不意味着它不重要，就像星星之火可以燎原，即使频率低，它产生的影响也可能是巨大的。 多害性：大多数基因突变对生物是有害的。因为生物经过长期的进化，已经适应了现有的基因组合，突然的基因改变很可能破坏原有的生理平衡。但是，也有少数基因突变是有利的，或者在特定环境下是有利的，这就像一把双刃剑。比如，某些植物在受到污染的环境中，可能会发生基因突变，产生对污染物有更强耐受性的性状。 随机性：基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期，也可以发生在细胞内不同的DNA分子上或者同一DNA分子的不同部位。就好比抽奖，每个基因在任何时候都有“中奖”（发生突变）的可能。 多向性：一个基因可以朝着不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。这就像一条路可以通向多个目的地一样。例如，一个基因A可能突变成A1、A2、A3等不同的等位基因。 可逆性：基因突变是可逆的，也就是说，基因A可以突变成基因a，基因a也有可能再变回基因A。 活动：让学生分组，每个小组负责一个基因突变的特点，通过查找资料、讨论等方式，找到更多的实例来证明该特点，然后进行小组汇报。 4、 基因突变的原因 诱发因素： 物理因素：像紫外线、X射线等辐射都可能诱发基因突变。比如，现在人们经常使用的手机、电脑等电子产品都会产生一定的辐射，虽然这些辐射剂量相对较低，但长期暴露在这种环境下是否会增加基因突变的风险，也是科学家们正在研究的课题。 化学因素：一些化学物质，如亚硝酸盐、碱基类似物等也能引起基因突变。在食品加工过程中，我们会尽量控制亚硝酸盐的使用量，就是因为它可能会诱发基因突变，从而对人体健康产生潜在威胁。 生物因素：某些病毒也可能导致基因突变。例如，一些逆转录病毒在感染宿主细胞后，会将自己的遗传物质整合到宿主基因组中，这个过程可能会引起宿主基因的突变。 自发突变：即使没有外界因素的诱导，在生物体内，由于DNA复制过程中的偶尔错误等原因，也会自发地发生基因突变。 5、 基因突变的结果和意义 结果：基因突变使一个基因变成了它的等位基因，这可能会引起表现型某种程度的改变。但是，大家要注意，基因突变不一定会导致表现型的改变哦。这是为什么呢？（引导学生思考基因与性状之间的复杂关系，如密码子的简并性等因素。） 意义： 新基因产生的途径：基因突变是新基因产生的源泉。正是因为有了基因突变，生物界才会如此丰富多彩，不断有新的物种和性状出现。 生物变异的根本来源：所有的生物变异，从根本上来说，都可以追溯到基因突变。其他类型的变异，如基因重组等，也离不开基因突变这个基础。 生物进化的原始材料：在自然选择的作用下，有利的基因突变会逐渐积累，从而推动生物不断进化。就像在当前全球气候变化的大环境下，许多生物为了适应环境的变化，通过基因突变产生一些新的适应性性状，这些性状如果有利于它们的生存和繁殖，就会在种群中逐渐扩散开来。 （三）课堂练习 1、 选择题 下列关于基因突变的叙述，正确的是（ ） A. 基因突变一定会引起生物性状的改变 B. 基因突变是DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换 C. 只有在外界因素的诱导下才能发生基因突变 D. 基因突变只发生在生殖细胞中 答案：B。解析：基因突变不一定会引起生物性状的改变，因为存在密码子的简并性等因素；基因突变除了在外界因素诱导下发生，还会自发产生；基因突变可以发生在体细胞和生殖细胞中。 2、 填空题 镰刀型细胞贫血症的直接原因是________________，根本原因是________________。 答案：组成血红蛋白分子的一个氨基酸被替换；控制血红蛋白合成的DNA上的一个碱基对发生了改变。 3、 简答题 请简述基因突变的特点及其意义。 答案：基因突变的特点包括普遍性（生物界普遍存在）、低频性（发生频率低）、多害性（多数有害）、随机性（发生在生物个体发育的任何时期、细胞内不同的DNA分子或同一DNA分子的不同部位）、多向性（一个基因可突变成多个等位基因）、可逆性（基因可正向和反向突变）。意义为新基因产生的途径、生物变异的根本来源、生物进化的原始材料。 （四）课后拓展 1、 查阅资料，了解基因突变在现代医学、农业育种等领域的具体应用实例，并写一篇简短的报告。 2、 思考：如果人类能够完全控制基因突变，这对人类社会将会产生哪些影响？是利大于弊还是弊大于利？请阐述你的观点。 学科网（北京）股份有限公司 $$