5.1 基因突变和基因重组（第1课时） 教案-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

该教案聚焦基因突变的概念、机制及与癌症的关系，以航天育种实例导入，通过“遗传信息复制是否出错”的问题支架，连接DNA复制（已学）与基因突变（新知），引导学生从实例分析到概念建构。 特色在于情境创设联系生活与科学史（如镰状细胞贫血症、鲍林研究），培养生命观念（结构功能观）；通过资料分析、模型建构（血红蛋白氨基酸序列、结肠癌模型）发展科学思维（归纳推理）；探究讨论环节促进学生主动建构知识，提升分析能力，为教师提供实例丰富、流程清晰的教学方案。

5.1 基因突变和基因重组 课题 5.1 基因突变和基因重组 第1课时 学科 生物 学段 高中 年级 高一 教材 人教版2019 教学目标 1．通过实例学习基因突变的概念，并尝试探究癌症的发病机理,有助于学生形成相应的生命信息观、结构功能观和对立统一观。利用生活实例将基因突变与进化建立联系，为培养适应与进化观奠定基础。 2.借助问题支架，运用分析、比较、归纳和概括的方法剖析镰状细胞贫血、细胞癌变的原因，完成知识的建构，了解科学研究的科学方法，培养归纳概括、分析推理、比较解释等科学思维。 教学重点、难点 教学重点：阐明基因突变的概念，理解基因突变的机制及原因。 教学难点：理解基因突变和癌症的关系 教学方法和准备 教学方法：演示法、讨论法、情境创设法 教学准备：提前准备好课件和练习题 教学内容及过程 教学 环节 主要教学活动 设置 意图 新课导入 【情境导入】我国早在1987年就利用返回式卫星进行航天育种研：将作物种子带入太空，利用太空中的特殊环境诱导基因发生突变。然后在地面选择优良的品种进行培育。通过航天育种，我国已在水稻、小麦、棉花、番茄、南瓜和青椒等作物上培育出一系列优质品种，取得了极大的经济放益。 讨论： 1、航天育种的生物学原理是什么？ 基因突变 2、如何看待基因突变所造成的结果？ 改变的性状对生物的生存可能有害，可能有利，也可能既无害也无益。 思考：进行有性生殖的生物，在通过减数分裂形成配子的过程中，要进行染色体的复制，实质是遗传物质DNA的复制。碱基互补配对 原则能保证DNA复制的准确性，使亲子代之间的遗传信息保持一致。遗传信息复制过程中，会不会出错呢？ 同学们带着这些问题和疑惑让我们开始今天的内容。 创设问题情境，有目的的引导 学生思考问题，激发学生探究的兴趣。 新知学习 一、基因突变的实例： 【实例】展示基因突变的经典实例——镰刀状细胞贫血症的发现、症状表现。 提问：这种病的病因是什么呢?对患者红细胞的血红蛋白分子的分析研究发现，在组成血红蛋白分子的肽链上，发生了氨基酸的替换。 直接原因：多肽链中一个谷氨酸被缬氨酸替换 根本原因：基因中发生了一个碱基对的替换 【探究讨论】提供资料模型，血红蛋白分子部分氨基酸序列及对应的mRNA的碱基序列，学生自主分析，回答问题。 （1）图中氨基酸发生了什么变化？ （2）研究发现，这个氨基酸的变化是编码血红蛋白的基因的碱基序列发生改变所引起的。右图是镰状细胞贫血病因的图解，请你完成图解。想一想这种疾病能否遗传？怎样遗传？ 展示镰状细胞贫血症具体变化过程，学生梳理理解。 （3）如果一个基因发生碱基的增添或者缺失，氨基酸序列是否也会改变？对应的性状呢？ 结论：基因中碱基对增添或缺失同样有可能导致蛋白质结构的改变，从而引起性状的改变。 展示皱粒豌豆的形成机制帮助学生理解因发生碱基的增添导致的性状的改变。 3.【思维拓展】展示科学家鲍林和英格拉姆对镰刀型细胞贫血研究相关资料。 4.教师引导：DNA复制将遗传信息从亲代传递给子代的过程，请思考此过程中碱基对可能会发生哪些变化，导致基因的含义改变？ 学生思考并回答：碱基对的增添、缺失、替换。师生总结：碱基对增添、缺失、替换均会引起基因碱基排列顺序的改变，从而推导出基因突变的概念。 基因突变：DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起基因碱基序列的改变，叫做基因突变。 基因突变发生时间：通常发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期 进一步引导提问：什么情况下增添或缺失碱基对氨基酸序列改变较小？ 5.基因突变是可遗传的变异，那么是不是基因突变一定会遵循遗传规律传递给后代？学生讨论，得出基因突变的结果。 ①如果基因突变发生在体细胞中： 一般只影响当代，不能遗传（但植物体细胞基因突变可以通过无性繁殖遗传） ②如果基因突变发生在配子中： 遵循遗传规律随配子传递给后代 人体某些体细胞基因的突变，有可能发展为癌细胞。 二、细胞的癌变 癌症是威胁人类健康最严重的疾病之一。细胞的癌变与基因突变有关吗？下面以结肠癌为例来探讨。 1、思考：阅读课本P82，并思考和讨论以下几个问题： （1）从基因的角度看，结肠癌发生的原因是什么？ （2）健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？ （3）请根据图示推测，癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显得特点？ 2.学生分析结肠癌发生的简化模型，概述结肠癌发生的过程，教师讲解原癌基因、抑癌基因的概念。 3.从基因的角度解释细胞癌变的原因： 4.教师讲解癌细胞的特征： (1)能够无限增殖——分裂能力改变 来自名叫海拉的女性宫颈癌症患者。这位患者已在1951年死去，但从她身上取下的癌细胞却在实验室一代代地传了下来。 (2)形态结构发生显著变化——形态结构改变 (3)细胞膜上的糖蛋白等物质减少→细胞之间的黏着性显著降低→容易在体内分散和转移。——细胞膜改变 5.基因突变导致的遗传病很多，并且发病率逐年升高，基因如此稳定，为什么还会发生突变？教师引导：基因突变的原因是什么？生活中有哪些因素可以诱发基因突变？ 教师引导：在我们的生活中有这么多诱变因素，怎么避免这些因素呢？ 讨论生活中避免这些因素的具体做法，养成良好的生活习惯。 结合生活具体实例与科学史资料进行思考，尝试提炼物理模型中的关键信息，将病症与微观氨基酸建立联系，培养分析、解释等科学思维。 介绍研究发现，这个氨基酸的变化是编码血红蛋白的基因的碱基序列发生改变所引起。 逐步加深对“基因突变”的认识。通过上台展示锻炼学生语言表达能力，锻炼科学探究能力 通过资料阅读、图文观察等培养分析、解决问题等科学探究能力。此时对部分学生来说，回答第二个问题有一定难度，需要教师的引导从而与前期学习的遗传规律建立联系。 课堂小结 总结提升，强化运用科学结论解决问题的方法和意识。 课堂练习 1.基因突变是生物变异的根本来源，其原因是(　A　) A．基因突变能产生新基因 B．基因突变发生的频率高 C．基因突变能产生大量有利变异 D．基因突变能改变生物的表型 解析：基因突变是新基因产生的途径，所以是生物变异的根本来源，A项正确。 2.人类镰刀型细胞贫血症的根本原因是控制血红蛋白的基因发生了碱基替换，患者红细胞容易破裂、严重时会导致死亡。该实例说明基因突变具有（　B　） A．普遍性 B．有害性 C．可逆性 D．多方向性 解析：镰刀型细胞贫血症的根本原因是基因突变，患者红细胞容易破裂、严重时会导致死亡，说明基因突变具有有害性。 3.基因突变一定会引起的变化是（　A　） A.碱基序列改变 B.基因数目改变 C.基因排列顺序改变 D.遗传性状改变 解析：基因突变是指基因中的碱基对发生改变，这会引起基因中碱基序列的改变，A正确；基因突变是指基因中的碱基对发生改变，这不会引起基因数目改变，B错误；基因突变是指基因中的碱基对发生改变，这会导致基因中碱基序列的改变，但不会导致基因排列顺序改变，C错误；由于密码子具有简并性等原因，基因突变不一定会引起遗传性状改变，D错误。 4.某镰状细胞贫血患者因血红蛋白基因发生突变，导致血红蛋白的第六位氨基酸由谷氨酸变成缬氨酸。下列有关叙述不正确的是(　C　) A．患者血红蛋白mRNA的碱基序列与正常人不同 B．患者红细胞中血红蛋白的空间结构与正常人不同 C．患者细胞中携带谷氨酸的tRNA与正常人不同 D．此病症可通过显微观察进行检测 解析：由于患者红细胞中血红蛋白的基因碱基序列发生改变，因此转录形成的mRNA的碱基序列发生改变，与正常人不同，A项正确；镰状细胞贫血患者红细胞中血红蛋白的空间结构发生了改变，B项正确；患者细胞中携带谷氨酸的tRNA没有发生改变，与正常人相同，C项错误；此病症可通过显微镜观察红细胞的形态进行检测，D项正确。 巩固所学知识，加深理解和练习 板书设计 基因突变和基因重组 1. 基因突变的实例 2. 细胞癌变 教学反思 为学生的用心主动参与，创设了一个简单愉悦、民主和谐的环境气氛，促使学生产生了强烈的求知愿望，即亲其师，学其道。成功的教学依靠于一种和谐安全的课堂气氛，这种气氛的建立需借助一些手段，如温柔的目光，殷切地期望，加强师生间的情感交流，使学生更加依靠老师，从而激起学生更大的学习热情，这是学生学好生物的关键所在。 学科网（北京）股份有限公司 $