5.1 基因突变和基因重组 第2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2课时） 一、教材分析 教材分析 承上：第1课时学习了“基因突变”——生物变异的根本来源，学生已理解基因碱基序列改变如何导致新基因的产生和性状的改变。本课时在此基础上学习“基因重组”——生物变异的另一重要来源，两者共同构成可遗传变异的主要来源。基因重组是理解有性生殖优势、生物多样性产生以及杂交育种原理的关键。 启下：本课时为后续学习第2节“染色体变异”、第6章“生物的进化”（突变和基因重组为进化提供原材料）以及选择性必修3“基因工程”（DNA重组技术）奠定核心概念基础，是贯穿整个高中生物学的核心概念之一。 二、教学目标确定 教学目标 生命观念 通过理解基因重组发生于减数分裂过程中，认识到有性生殖是生物多样性的重要来源，形成“进化与适应观”。 科学思维 能够运用减数分裂的知识，从细胞学水平解释基因重组的两种类型（自由组合、交叉互换）的机制。 科学探究 能够基于对减数分裂过程的分析，预测在自由组合和交叉互换条件下，配子可能产生的种类数。 社会责任 通过了解杂交育种在农业生产（如金鱼品种、水稻、抗虫棉等）中的巨大成就，认识生物学知识对人类社会发展的贡献。 教学重点 1.基因重组的两种类型及其发生时间与机制。 2.基因重组的概念和意义。 教学难点 1.从分子水平和细胞学水平理解交换型基因重组的机制——同源染色体非姐妹染色单体之间的交叉互换如何导致基因重组。 2.区分“基因突变”与“基因重组”两个核心概念，理解两者在变异来源中的不同角色（突变产生新基因，重组产生新基因型）。 三、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 一、创设情境，引发问题 1. 展示情境： 猫的毛色变异：展示猫由于基因重组产生的多种毛色变异。 2. 回顾旧知：提问：上节课我们学习了基因突变，它能产生什么？（新基因、等位基因）。但仅靠基因突变，能在短时间内产生如此多样的性状组合吗？ 3. 引出课题：除了基因突变，还有另一种重要的变异来源——基因重组。 1. 观察猫的图片，惊叹于生物多样性的丰富。 2. 回顾上节课关于基因突变的知识（产生新基因）。 二、探究一：重温减数分裂——基因重组的细胞学基础 活动一：回顾减数分裂，构建知识链接 1. 问题过渡：基因重组发生在什么过程中？（有性生殖——减数分裂） 2. 回顾减数分裂：展示减数分裂过程示意图，重点回顾两个关键时期： a. 减数第一次分裂前期（四分体时期）：同源染色体联会，形成四分体，可能发生交叉互换。 b. 减数第一次分裂后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合。 3. 引导思考：这两个时期中，染色体的行为有什么特殊之处？这些行为对基因的传递有什么影响？ 4. 建立关联：基因重组正是发生在减数第一次分裂的这两个关键时期，与染色体的特殊行为密切相关。 1. 回忆减数分裂的过程。 2. 观察减数分裂示意图，重点关注四分体时期和非同源染色体自由组合时期。 3. 思考并回答：四分体时期同源染色体非姐妹染色单体可能互换；后期同源染色体分离、非同源染色体自由组合。 三、探究二：深入分析——基因重组的两种类型 活动二：模型建构——两种类型的基因重组 1. 类型一：自由组合型 a. 问题设定：假设一个精原细胞的基因型为AaBb，A、a和B、b这两对等位基因位于两对同源染色体上。 b. 引导分析：请根据减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合规律，推导该细胞可能产生的配子类型及比例。 c. 总结：非同源染色体上的非等位基因自由组合，导致配子中出现了新的基因组合（如AB、ab、Ab、aB）。这是自由组合型基因重组。 e. 时间：减数第一次分裂后期。 2. 类型二：交换型（交叉互换） a. 问题设定：继续以上述细胞为例，假设A和a、B和b位于同一对同源染色体上（连锁）。如果只发生自由组合，该细胞能产生几种配子？（两种：AB和ab） b. 展示情景：如果在减数第一次分裂的四分体时期，这对同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换。 c. 引导分析：互换后，染色单体上的基因组合发生了什么变化？（出现Ab和aB的重组型染色单体）→ 最终会产生几种配子？（四种：AB、ab、Ab、aB） d. 总结：同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体之间的互换而发生交换，导致染色单体上的基因重组。称为交换型基因重组。 e. 时间：减数第一次分裂前期（四分体时期）。 3. 对比归纳： a. 完成表格，对比两种类型（重组发生的染色体、涉及基因、发生时期、结果）。 b. 展示教材定义：基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。 活动二： 1. 模拟自由组合型： a. 根据减数分裂知识，推导基因型为AaBb的细胞经自由组合后产生的配子类型（AB、Ab、aB、ab）。 2. 模拟交换型： a. 理解问题：当两对基因位于同一对同源染色体上时，仅靠自由组合无法产生新组合。 b. 推导互换后产生的四种配子类型。 3. 对比归纳： a. 完成对比表格（两种类型的区别）。 b. 对照教材，记录基因重组的定义。 四、联系应用，升华意义 活动三：基因重组的应用与意义 1. 应用一：杂交育种 a. 提问：我们如何利用基因重组的原理，培育出同时具有多个优良性状的作物新品种？ b. 展示杂交水稻等例子：将不同品种的优良性状（如高产、抗病、耐旱）通过杂交组合在一起。 c. 流程图：不同品种亲本 → 杂交 → F₁ → 自交 → 选择具有所需优良性状组合的个体 → 连续自交直到纯合。 2. 意义总结： a. 对生物进化：基因重组使配子种类多样化，产生基因组合多样化的子代，有利于物种适应变化的环境，对生物的进化具有重要意义。 b. 对农业生产：是杂交育种的原理，是人类改良生物品种的重要手段。 1. 思考：如何将高产水稻和抗病水稻的优良性状组合到一个植株上？ 2. 了解杂交育种的流程。 3. 深刻理解基因重组对生物进化的意义——增加变异性，提高适应能力。 五、课堂小结 1. 知识梳理： a. 基因重组的概念。 b. 基因重组的两种类型（自由组合型、交换型）及其发生时期和机制。 c. 基因重组与基因突变的比较。 d. 基因重组的意义及应用（杂交育种）。 1.跟随教师梳理本节知识脉络。 四、教学板书 第1节 基因突变和基因重组（第2课时） 一、基因重组的概念 在有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合。 二、基因重组的类型 三、基因重组 vs 基因突变 四、基因重组的意义与应用 五、教学反思 1. 设计亮点 紧扣核心概念，层层递进：教学设计严格遵循“概念→类型→比较→意义→应用”的逻辑主线，从“什么是基因重组”到“有哪些类型、如何发生”、“与基因突变有何不同”、“有何意义和应用”，层层深入，符合学生的认知规律。 2.易错点辨析： 学生容易将“交换”与“易位”混淆。教师需明确告诉学生：交换（基因重组）发生在同源染色体间；易位（染色体结构变异）发生在非同源染色体间。这为第2节的学习埋下伏笔。 学科网（北京）股份有限公司 $