4.1 基因突变可能引起性状改变（教学设计）2025-2026学年高一下学期生物浙科版必修2

4.1 基因突变可能引起性状改变 年级 高一 课题 基因突变可能引起性状改变 课时 1 课时 授课教师 一、教学目标 1.知识与技能 · 阐明基因突变的概念，明确基因突变的分子本质是 DNA 分子中碱基对的增添、缺失或替换。 · 举例说明基因突变的原因和类型，理解基因突变的主要特点。 · 分析基因突变与性状改变的关系，说明基因突变不一定引起生物性状改变的原因。 · 阐述基因突变的生物学意义及其在育种和医学中的应用。 2.过程与方法 · 通过分析镰刀型细胞贫血症的病因，提升从现象到本质的逻辑推理能力。 · 通过归纳基因突变的特点，培养信息提取和归纳总结能力。 · 通过讨论基因突变的利弊，形成辩证看待问题的思维方式。 3.情感态度与价值观 · 认同基因突变是生物变异的根本来源，为生物进化提供原材料。 · 关注基因突变与人类健康的关系，树立健康的生活方式，远离诱变因素。 · 体会科学研究的严谨性，了解基因突变在农业育种中的应用价值。 二、教学重难点 1.重点 · 基因突变的概念和分子本质。 · 基因突变的原因和主要特点。 · 基因突变与性状改变的关系。 2.难点 · 理解基因突变不一定引起生物性状改变的原因。 · 区分基因突变的随机性和不定向性。 · 从分子水平分析基因突变对蛋白质结构和功能的影响。 三、教学准备 1. 教师准备：多媒体课件（含镰刀型细胞贫血症病因动画、基因突变类型示意图、诱变因素图片、太空育种成果视频）；基因突变与性状关系对比表格；学案（含预习任务、病因分析题、课堂讨论题）；板书思维导图框架。 2. 学生准备：提前预习教材本节内容；收集 1-2 个基因突变引起的人类遗传病或生物变异实例；回顾 DNA 复制、转录和翻译的相关知识。 四、教学过程 （一）导入新课 1.知识回顾：提问：生物的性状是由什么决定的？基因如何控制生物的性状？（引导学生回答：基因通过控制蛋白质的结构直接控制性状，或通过控制酶的合成间接控制性状） 追问：如果基因的结构发生了改变，生物的性状会不会发生变化？由此引出本节课主题。 2.情境衔接：展示正常红细胞和镰刀型红细胞的对比图片，讲述：1910 年，一位美国黑人青年因患奇怪的贫血病就医，医生发现他的红细胞不是正常的圆饼状，而是弯曲的镰刀状，这种红细胞容易破裂，导致溶血性贫血。后来科学家研究发现，这种病是由基因突变引起的。今天我们就一起探究基因突变的奥秘。 （二）新知讲授 模块 1：基因突变的实例与概念 · 镰刀型细胞贫血症病因分析： 教师展示正常血红蛋白和异常血红蛋白的氨基酸序列对比，引导学生分析： · 正常血红蛋白的第 6 位氨基酸是谷氨酸，异常的是缬氨酸。 · 对应的 mRNA 密码子由 GAA 变成了 GUA。 · 根本原因是 DNA 分子中的一个碱基对发生了替换（T-A 变成了 A-T）。 · 基因突变的概念： 总结：DNA 分子中发生碱基对的增添、缺失或替换，而引起的基因碱基序列的改变，叫做基因突变。 强调：基因突变是基因内部结构的改变，不改变基因的数量和位置。 · 基因突变的类型： 结合示意图讲解三种类型：碱基对的替换、增添和缺失，说明增添和缺失往往会引起移码突变，对蛋白质结构的影响更大。 模块 2：基因突变的原因 · 引导学生讨论：哪些因素会导致基因突变？ · 教师归纳总结： · 物理因素：紫外线、X 射线、γ 射线等电离辐射，能损伤 DNA 分子。 · 化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物、黄曲霉素等，能改变 DNA 分子的碱基。 · 生物因素：某些病毒的遗传物质能整合到宿主细胞的 DNA 中，引起基因突变。 · 补充：即使没有外界因素的影响，DNA 复制时也会偶尔发生错误，导致自发突变。 · 生活联系：讲解吸烟、酗酒、暴晒等不良生活习惯与基因突变和癌症的关系，引导学生树立健康的生活方式。 模块 3：基因突变的特点 · 学生阅读教材，结合实例，分组讨论基因突变的特点： · 普遍性：基因突变在生物界中普遍存在，无论是低等生物还是高等生物，都可能发生基因突变。 · 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，以及同一 DNA 分子的不同部位。 · 不定向性：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。 · 低频性：在自然状态下，基因突变的频率很低。 · 多害少利性：大多数基因突变会破坏生物体与现有环境的协调关系，对生物体是有害的；少数基因突变是有利的；还有一些基因突变既无害也无益。 · 教师针对每个特点补充实例，帮助学生理解。 模块 4：基因突变与性状改变的关系 · 提问：基因突变一定会引起生物性状的改变吗？ · 引导学生分析原因： · 密码子具有简并性，基因突变后，新的密码子可能与原来的密码子编码同一种氨基酸。 · 基因突变发生在非编码区或内含子中，不影响蛋白质的合成。 · 隐性突变在杂合子状态下不会表现出相应的性状。 · 有些基因突变虽然改变了蛋白质的结构，但不影响蛋白质的功能。 · 总结：基因突变不一定引起生物性状的改变，性状改变也不一定是由基因突变引起的。 模块 5：基因突变的意义 · 引导学生讨论：基因突变对生物的生存和进化有什么意义？ · 教师总结： · 基因突变是新基因产生的途径。 · 基因突变是生物变异的根本来源。 · 基因突变为生物进化提供了丰富的原材料。 · 拓展：基因突变在育种中的应用，如诱变育种、太空育种等。 （三）课堂小结与随堂练习 1.课堂小结：师生共同构建思维导图，梳理本节课知识脉络： 实例（镰刀型细胞贫血症）→ 基因突变概念（碱基对的增添、缺失、替换）→ 原因（物理、化学、生物因素）→ 特点（普遍性、随机性、不定向性、低频性、多害少利性）→ 与性状的关系（不一定改变性状）→ 意义（变异的根本来源）。 2.随堂练习：基础题： 基因突变的本质是（ ） A. DNA 分子中碱基对的改变 B. DNA 分子中碱基对的增添 C. DNA 分子中碱基对的缺失 D. 以上都是 下列关于基因突变特点的叙述，错误的是（ ） A. 普遍存在 B. 随机发生 C. 定向发生 D. 频率很低 提升题： 某基因的一条链上的碱基序列为：-ATGCTG-，若发生下列变化，分析对蛋白质结构的影响： ① 第 3 个碱基 G 被替换为 A； ② 在第 3 个碱基后插入一个碱基 C。 五、板书设计 基因突变可能引起性状改变 一、概念 DNA 分子中碱基对的增添、缺失、替换→基因碱基序列改变 本质：基因内部结构改变 二、原因 1. 物理因素：紫外线、X 射线等 2. 化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物等 3. 生物因素：病毒等 4. 自发突变：DNA 复制错误 三、特点 普遍性、随机性、不定向性、低频性、多害少利性 四、与性状的关系 不一定引起性状改变（密码子简并性、非编码区突变等） 五、意义 新基因产生的途径 生物变异的根本来源 生物进化的原材料 学科网（北京）股份有限公司 $