5.1《基因突变和基因重组》第1课时（教学设计）2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

第1节 基因突变和基因重组（第1课时） 一、教材分析 教材分析 承上：本章“基因突变及其他变异”是在学完“基因的表达”之后，从变异的视角深化对遗传信息本质的理解。学生在第4章学习了“中心法则”（DNA→RNA→蛋白质），理解了遗传信息的正常流动。基因突变正是这一信息流动中可能发生的“错误”，是理解生物变异的分子基础。 启下：本课时是第2课时“基因重组”以及第2节“染色体变异”的基础。基因突变作为生物变异的根本来源，为理解生物进化、物种形成以及人类遗传病（如镰状细胞贫血、癌症）提供了分子机制层面的解释。 二、教学目标确定 教学目标 生命观念 通过分析镰状细胞贫血的分子机制，理解“DNA碱基序列→mRNA序列→蛋白质结构→生物性状”之间的因果递进关系，形成“结构与功能相适应”和“信息观”的生命观念。 科学思维 能够通过分析镰状细胞贫血的实例，运用归纳与概括的方法，从现象到本质，自主建构基因突变的概念。 科学探究 能够基于镰状细胞贫血的实例，提出“这种病的原因是什么”的探究问题，并通过对资料的分析寻找答案。 社会责任 通过了解镰状细胞贫血在疟疾高发区的高频存在及其“双刃剑”效应，形成辩证、科学地看待生命现象的价值观。 教学重点 1.基因突变的概念（碱基的替换、增添或缺失导致基因碱基序列改变）。 2.分析镰状细胞贫血的病因，理解从DNA到性状的完整因果链。 3.基因突变的特点及意义。 教学难点 1.理解“基因碱基序列改变”与“DNA碱基序列改变”的差异（非基因区域的改变不属于基因突变）。 2.区分碱基替换、增添和缺失对蛋白质影响的不同程度（替换可能影响一个氨基酸，增添/缺失通常导致移码突变，影响更大）。 三、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 一、创设情境，引出课题 1. 展示情境：呈现正常红细胞（圆饼状）与镰状红细胞（弯曲镰刀状）的电镜照片对比图。 2. 提出问题： a. 这两种红细胞在形态上有什么不同？ b. 为什么红细胞会从正常的圆饼状变成镰刀状？ c. 这种形态的变化会导致什么后果？（容易破裂→溶血性贫血→严重时死亡） 3. 引出课题：这种病叫做镰状细胞贫血（镰刀型细胞贫血症），是一种遗传病。它到底是由什么原因引起的？从分子水平看，是什么发生了改变？本节课我们将从基因水平探究这种疾病的根本原因，并由此学习“基因突变”的概念和本质。 1. 观察图片，描述正常红细胞与镰状红细胞的形态差异。 2. 思考并尝试回答教师提问。 3. 明确本节课的探究主题：镰状细胞贫血的根本原因是什么？什么是基因突变？ 二、探究一：分子探秘——镰状细胞贫血的病因分析 活动一：从蛋白质到DNA——逐层追溯病因 1. 分析蛋白质层面：展示图，正常与异常血红蛋白的氨基酸序列对比 a. 提问：正常血红蛋白与异常血红蛋白在氨基酸序列上有什么差异？（第6位的谷氨酸→缬氨酸） b. 结论：镰状细胞贫血的直接原因是血红蛋白异常。 2. 分析mRNA层面：展示对应的mRNA碱基序列。 a. 提问：氨基酸的改变是由什么直接决定的？（mRNA上的密码子） b. 对比：正常的密码子是GAG（谷氨酸），突变后变为GUG（缬氨酸）。 3. 分析DNA层面：展示对应的DNA碱基序列。 a. 提问：mRNA密码子的改变是由什么引起的？（DNA模板链上的碱基改变） b. 对比：正常DNA碱基对是CTT/GAA，突变后变为CAT/GTA。 c. 追问：具体是哪一个碱基对发生了改变？（A-T→T-A，即题图中“碱基对由A-T替换成T-A”） 4. 引出基因突变概念： 基于以上分析，请用一句话概括：什么是基因突变？ 引导学生自主概括，教师展示教材概念：DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫作基因突变。 活动一： 1. 观察氨基酸序列对比图，发现第6位氨基酸的差异。 2. 跟随教师思路，分析mRNA序列的变化。 3. 分析DNA序列的变化，明确是“碱基对替换”导致的变化。 4. 自主概括：尝试用自己的语言给“基因突变”下定义。 三、探究二：拓展深化——基因突变的原因与特点 活动二：基因突变的原因分析 1. 过渡提问：DNA复制有严格的碱基互补配对原则，为什么会发生突变？ 2. 分类讲解： a. 外因： 物理因素：紫外线、X射线等（损伤DNA）。 化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物（如5-溴尿嘧啶）等（改变碱基结构）。 生物因素：某些病毒（如致癌病毒）的基因整合到宿主DNA中。 b. 内因：自然条件下，DNA复制偶尔发生错误，自发产生突变。 3. 结合实例：提问：镰状细胞贫血的突变属于哪种类型？（可能是自发突变，也可能是诱变，但属于内因/自发突变的范畴） 活动三：基因突变的特点分析 1. 展示资料： a. 普遍性：植物、动物、微生物都可能发生基因突变。 b. 随机性：发生在任何时期、任何细胞、DNA的任何部位。 c. 不定向性：一个基因可以向不同方向突变（如A→a₁、A→a₂）。 d. 低频性：高等生物中，10⁵~10⁸个生殖细胞中才有1个发生突变。 e. 多害少利性：大多数突变对生物体有害，少数有利或中性。 活动二： 1. 思考DNA复制出错的可能原因。 2. 分类记录基因突变的外因（物理、化学、生物）和内因（复制错误）。 3. 思考并结合镰状细胞贫血实例理解。 活动三： 1. 阅读教师提供的资料，理解基因突变的五大特点。 四、探究三：总结提升——基因突变的意义与细胞癌变 活动四：基因突变的意义 1. 提问：基因突变对生物体本身可能有害，但对整个生物界和生物进化有什么意义？ 2. 引导分析： a. 产生新基因：基因突变是产生新基因的唯一途径。 b. 生物变异的根本来源：没有基因突变，就没有等位基因，也就没有基因重组。 c. 为生物进化提供原材料：突变产生的可遗传变异是自然选择的对象。 3. 简要联系“细胞癌变”： a. 介绍原癌基因和抑癌基因：原癌基因负责调控细胞正常增殖；抑癌基因抑制细胞异常增殖。 活动四： 1. 思考并回答基因突变对生物进化的意义。 2. 记录三个重要意义： 产生新基因 生物变异的根本来源 为生物进化提供原材料 3. 了解原癌基因和抑癌基因的功能。 五、课堂小结 1. 知识梳理：师生共同回顾本节课的核心知识： a. 基因突变的概念（碱基的替换、增添或缺失）。 b. 基因突变的原因（外因+内因）。 c. 基因突变的特点（普、随、不、低、多）。 d. 基因突变的意义（新基因、根本来源、进化原料）。 1. 跟随教师梳理本节知识脉络，构建知识框架。 四、教学板书 第1节 基因突变和基因重组（第1课时） 一、基因突变的实例——镰状细胞贫血 二、基因突变的概念 三、基因突变的原因 四、基因突变的特点 普遍性、随机性、不定向性、低频性、多害少利性 五、基因突变的意义 五、教学反思 1.设计亮点 “一例贯穿”的主线设计：以“镰状细胞贫血”这一经典案例贯穿教学全过程，从“宏观现象→蛋白质→mRNA→DNA”逐层深入分析病因，逻辑严密，完整地构建了“基因→蛋白质→性状”的因果链，使学生深刻理解基因突变的内涵。 2.实施建议 对“基因突变”与“DNA碱基序列改变”关系不理解的学生：可用“基因是具有遗传效应的DNA片段”这一概念进行辨析，强调非基因区域的改变不叫基因突变。 学科网（北京）股份有限公司 $