高中生物人教版必修2精品教案第五章：基因突变及其他变异

第五章基因突变与其他变异第一节基因突变和基因重组【本讲教育信息】一、教案内容基因突变和基因重组二、学习内容：基因突变基因突变的原因基因重组重组DNA技术基因的连锁和交换定律三、学习目标说明基因突变的特征和原因总结基因重组及其意义[来四、学习重点：基因突变是生物变异的一个重要来源，属于分子水平上的变化，这是本节的一个重点和难点。

基因重组、重组DNA技术、基因的连锁和交换定律五、学习难点基因突变、基因重组、重组DNA技术基因的连锁和交换定律六、学习过程1. 重组DNA技术重组DNA技术是指将从一个生物体内分离得到或人工合成的目的基因导入另一个生物体中，使后者获得新的遗传性状或表达所需要的产物的技术⑴ 1973年，美国科学家科恩等将两种不同生物的DNA分子进行体外重组，并首次在大肠杆菌中得到表达。

重组DNA，需要有能在特定位置上切割DNA分子的限制性内切酶和能将DNA片段连接起来的DNA连接酶。

⑵重组DNA技术的一般过程<重组DNA技术是基因工程的核心技术）①分离目的基因从生物细胞内直接分离或人工合成，获得目的基因。

②选择基因工程载体运载目的基因需要载体，常用的载体有质粒、噬菌体等。

③体外重组DNA用同一种限制性内切酶切割的目的基因和载体，在DNA连接酶的作用下形成重组DNA。

④导入目的基因将带有目的基因的重组DNA导入受体细胞，基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、酵母菌和动植物细胞等。

⑤筛选、培养受体细胞筛选并大量培养已获得重组DNA分子的受体细胞⑥目的基因表达目的基因在受体细胞中表达产生蛋白质。

⑶基因工程的应用价值例如，治疗糖尿病的胰岛素、治疗侏儒症的人生长激素等基因工程药物和防治乙肝的疫苗等基因工程疫苗已广泛应用。

癌症的治疗上皮生长友病的治疗⑷基因工程中的转基因技术可使人类按照自己的愿望定向地改造生物，特别是改造高①转基因作物已经在我国和美国、阿根廷、加拿大等许多国家大面积种植②转基因微生物已经被用于生产各种药品等③转基因动物的研究也取得了令人瞩目的进展Ⅰ通过转基因技术培育出的抗软化番茄、高脂肪酸向日葵、高产玉M等植物已投入商品化生产；培育出的各种具有抗逆性的作物新品种，在农业生产上具有重要意义。

第五章基因突变与其他变异第一节基因突变和基因重组(第1课时)[课例简介]基因突变这个知识点是人教版高中生物教材必修2模块第五章第一节的重点和难点。

本节课主要采用纸板模型建构、实例分析与问题探讨相结合的方法展开教学，侧重于理性思维与交流合作等核心素养培养。

主要引导学生通过积极联想、独立思考、自主阅读、交流合作、学案导学等形式引导学生逐一分析基因突变对氨基酸序列变化的影响、基因突变对性状的影响、基因突变的原因、特点、利弊、意义、运用等。

[教学目标]知识方面：1．举例说明基因突变的特征和原因2．说出基因突变的意义能力方面：1．通过运用中心法则、癌变之因来理解基因突变的原因、特征，训练发展思维的逻辑性、深刻性，同时也进行了知识迁移能力的训练2．理论联系实际的能力训练，分析资料，归纳总结基因突变的原因、特征、结果及意义3.通过纸片模型的建构锻炼学生自主学习和合作探究的能力情感态度和价值观方面：1．通过基因突变原因的学习，树立事物发展的内因是根本，外因是条件的辨证唯物的思想2．用辨证唯物主义的观点认识生物体和生物界[教学重点]1．基因突变的概念和特征、原因和结果2．基因突变的意义[教学难点]基因突变的意义[学情分析]生物的变异现象对于学生而言并不陌生。

通过前面生物课的学习，学生已经初步认识到生物的变异与遗传物质有关，也和环境有关。

基因突变是遗传学中重要的概念，是学生学习生物的遗传、变异和进化的基础，其中的基因突变是生物变异这部分教学内容中的一个重点知识。

由于该部分的知识比较抽象，需要学生具备相当强的抽象、空间思维能力和丰富的想象力。

虽然学生在本模块前面的教学内容中遇到类似的情况，通过学习提高了能力，但要达到从分子水平上理解和掌握，仍需要教师通过采取适当的教学策略，引导学生在不断地探究、思考、分析和讨论的过程中实现教学目标。

[教学过程][教学收获与反思]1.补充视频、文字资料让学生从实例分析入手，按照认知的规律从现象到概念，从宏观到微观来归纳总结概念，有效突破了对变异类型及基因突变概念的理解。

第5章基因的突变及其他变异一、核心素养侧重点1.生命观念通过本章的学习，可以让学生理解遗传物质在传递过程中发生了哪些变异，这些变异对于生物的生存意味着什么，对于群体（种群）的进化又有什么意义。

从而深刻理解变异的本质和意义，认识到遗传伴随着变异，为学生形成生物进化观奠定基础。

2.科学思维基因突变和染色体变异是遗传中的错误现象，这种错误带来的后果有时是灾难性的，甚至导致生物体死亡；但从适应和进化的角度分析，遗传的错误实际上为生物群体的生存提供了多样性的选择，即基因突变、染色体变异和基因重组为生物的进化提供了丰富的原材料。

基于这些认识，可以让学生学会辩证地认识生命活动中的变化，并将辩证思维迁移应用于认识自然和社会。

生物学中的因果关系非常复杂，本节设计了一个“思维训练”，引导学生分析生物学中的相关性，并了解因果关系与相关性之间的区别和联系。

3.科学探究什么是基因突变？本章并不是直接讲授，而是通过列举镰状细胞贫血和结肠癌发生的原因两个实例，从分子水平和基因水平阐述了基因突变的本质特征。

这种由宏观认识（疾病）到微观分析（分子水平和基因水平）的过程，就体现了一种思维上进行的探究。

切不可认为只有动手操作才是探究，动手操作的前提往往是思维，没有思维的动手操作是一种机械的运动，谈不上科学探究。

开展“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”的活动，需要探究在4℃时，蒜（或洋葱）的根尖细胞染色体数目发生变化的情况。

实验没有给出具体结论，需要学生进行探究寻找答案。

该探究活动还可以训练学生制作装片、进行观察、分析和比较的技能。

开展“调查人群中的遗传病”的活动，可以了解某些特定遗传病的发病率，学习遗传病的调查方法，同时提高预防遗传病发生的意识。

4.社会责任遗传病是一类危害人类健康的疾病。

了解遗传病的类型和遗传机制，预防遗传病的发生和遗传、进行遗传病的检测和预防，关爱遗传病患者，是关系个人和他人健康的重要社会责任。

基因检测可以了解人体的基因状况，精确地诊断一些遗传病，并进行有针对性的治疗。

高中生物必修2第5章基因突变及其他变异教案教学目标：1.了解基因突变的概念，及其在生物进化中的作用。

2.了解基因突变的分类及其特点。

3.了解其他变异形式，如染色体突变、基因重组等，并了解其对物种进化的影响。

4.培养学生的科学实验能力和动手能力。

教学重点：1.基因突变的分类及其特点。

2.染色体突变和基因重组的概念及其意义。

教学难点：1.基因突变对生物进化的作用。

2.染色体突变和基因重组对物种进化的影响。

教学方法：1.讲授与讨论相结合的教学方法。

2.实例分析和案例讨论。

教学准备：1.多媒体教学设备。

2.课件、多媒体资料。

教学过程：一、导入（5分钟）通过展示图片或视频，引发学生对基因突变及其他变异的兴趣。

引导学生思考基因突变和其他变异对生物进化的作用。

二、知识讲解（30分钟）1.基因突变的概念和分类。

2.基因突变的特点和原因。

3.基因突变在生物进化中的作用。

4.染色体突变的概念、种类和意义。

5.基因重组的概念、种类和意义。

通过讲解和讨论，引导学生对基因突变及其他变异形式有一个全面的了解。

三、案例分析（30分钟）通过给出一些案例和实例，引导学生观察和分析染色体突变和基因重组对物种进化的影响。

让学生运用所学知识分析案例，加深对基因突变及其他变异的认识。

四、实验设计（30分钟）组织学生进行实验，观察突变种群和正常种群在不同环境条件下的适应能力，并记录实验结果。

通过实验，培养学生的科学实验能力和动手能力。

五、小结与反思（10分钟）总结本节课的重点内容，检验学生对基因突变及其他变异的理解。

引导学生思考如何应用所学知识分析生物进化过程中的问题。

六、作业布置（5分钟）布置相应的作业，巩固所学知识。

要求学生结合实例分析，总结基因突变及其他变异对生物进化的影响，并给出自己的思考。

教学反思：通过本节课的教学，学生对基因突变及其他变异的概念和分类有了初步的了解。

通过案例分析和实验设计，学生能够运用所学知识分析问题，并培养了实验能力和动手能力。

第5章基因突变及其他变异教学设计第1节基因突变和基因重组教学目标的确定课程标准的要求是：概述概述碱基的插入、替换和缺失会引发基因中碱基序列的改变；阐明基因中基因序列的改变有可能导致它所编码的蛋白质及相应的细胞功能发生变化，甚至带来致命的后果；描述细胞在某些化学物质、射线以及病毒的作用下基因突变的概率可能增高，而某些基因突变能导致细胞分裂失控，甚至癌变，根据上述要求和建议，本节课教学目标确定如下：1. 举例说明基因突变的特点和原因2. 举例说出基因重组3. 说出基因突变和基因重组的意义4. 关注癌症的产生和预防教学实际思路以本节的“问题探讨”中航天育种成果展为例子，因为本节内容，在课件中展示镰刀性细胞贫血症的细胞对比图，引起学生的阅读兴趣，并引入基因突变的概念，以结肠癌为例，引出细胞癌变与基因突变的关系，并讲解细胞癌变的原因以及基因突变的原因和意义，最后利用大家所熟知的家猫的花色，来引出基因重组教学过程通过对比图我们可以发现镰刀型细胞贫血症的直接病因是血红蛋白分子中的一个谷氨酸被缬氨酸替换，而根本原因是什么？同学们可以互相讨论，之后教师提问，并纠正答案的正确性（根本原因：基因突变，碱基对 突变为 )思考一下，这种疾病是否遗传？如果这个基因发生碱基的增添或缺失，氨基酸序列是否也会改变？所对应的性状呢？（这种疾病能遗传，突变后的DNA 分子复制，通过减数分裂形成带有突变基因的生殖细胞，并将突变基因遗传给下一代；碱基序列会改变，所对应的性状也会改变）从问题讨论中引出基因突变的概念：DNA 分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因序列的改变，叫做基因突变思考基因突变发生的时期，基因突变的结果，基因突变是否遗传2、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？以结肠癌为例探讨展示结肠癌发生的简化模型，小组讨论并回答问题1. 从基因的角度看，结肠癌发生的原因是什么？（基因突变）2. 健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？（存在）3. 根据图示猜测，癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点？（能够无线增值，形态结构发生显著变化，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）教师在课件中展示癌细胞的放大电镜图，让学生更直观的了解癌细胞，并根据课下让同学们查阅资料，一起探讨癌细胞的特点、致癌原因以及如何远离致癌因子等= T A T = A二、基因突变的原因刚刚我们以细胞癌变为例，讲述了从基因的角度来看，结肠癌是基因突变的结果，那么，基因是如何突变的呢？让同学们阅读课本，自我总结基因突变的原因（基因突变的外因：1.物理因素：紫外线、X射线及其他辐射等；2.化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物等；3.某些病毒；基因突变的内因：DNA复制发生错误、DNA的碱基组成发生改变导致基因内部脱氧核苷酸的种类、数目或排列顺序发生改变，从而改变了遗传信息）可以利用课件，简单的介绍一下课外知识，诱变育种，增加学生的知识储存量了解了产生基因突变的原因，教师继续补充基因突变的特点三、基因突变的意义基因突变都是对我们是有害的吗？基因突变对于我们来说有什么意义呢？教师展示基因突变后植物的照片，并讲解，基因突变有可能对生物是有害的，有可能是有利的，还有些基因突变既无害也无利，是中性的，教会学生要辩证性的看待问题，不要片面四、基因重组教师展示猫因基因重组而产生的毛色变异的图片，从而引入基因重组的概念讲述基因重组的两种类型：1.自由组合型（减数分裂Ⅰ后期）2. 交叉互换型（减数分裂Ⅰ前期）讲解后并进行总结：无论是哪种类型，基因重组都会发生在减数分裂Ⅰ过程中，无性生殖过程中不发生基因重组（基因重组≠交叉互换，交叉互换是基因重组的一种）并总结基因重组的意义最后在课件中展示课外拓展，以金鱼为例，讲解基因突变与社会的联系板书设计第5章第1节基因突变和基因重组一、基因突变的实例1、镰状细胞贫血2、细胞的癌变二、基因突变的原因三、基因突变的意义四、基因重组第2节染色体变异教学目标的确定课程标准的要求是：举例说明染色体结构和数量变异都有可能导致生物性状改变，甚至死亡，根据上述要求和建议，本节课教学目标确定如下：18.说出染色体结构变异的基本类型19.说出染色体数目的变异20.进行低温诱导植物染色体数目的变化的实验教学实际思路以本节的“问题探讨”中马铃薯和香蕉的染色体数目表为提示，引导学生理解染色体变异的概念，然后进利用课件中的图片，对学生进行引导可以利用手指帮助学生理解二倍体、多倍体和单倍体，并进行对比，根据课件中播放的视频，讲解低温诱导染色体数目变异的过程，加深学生的印象，最后，利用课本中的图片，让学生理解染色体结构变异的特点和结果，老师进行最后的总结板书设计第5章1. 染色体变异一、染色体数目的变异（2）染色体组（3）二倍体、多倍体、单倍体（4）低温诱导植物细胞染色体数目的变化二、染色体结构的变异第3节人类遗传病教学目标的确定课程标准的要求是：举例说明人类遗传病是可以检测和预防的，根据上述要求和建议，本节课教学目标确定如下：18.举例说出人类遗传病的主要类型19.进行人类遗传病的调查20.探讨人类遗传病的检测和预防21.关注人类基因组计划及其意义教学实际思路以本节的“问题探讨”中围绕肥胖症的说法，进行讨论，引出人体遗传病，根据教师在课件中播放的患遗传病患者的照片，介绍人类遗传病的类型，根据小组讨论，了解如何调查人群中的遗传病和某种遗传病的发病率，并进行遗传病的检测和预防的科普，最后教师对整节课进行总结板书设计第5章第3节染色体变异1.人类常见遗传病的类型1、单基因遗传病2、多基因遗传病3、染色体异常遗传病4、调查人群中的遗传病2.遗传病的检测和预防1、产前诊断2、基因检测。

高中生物必修2 第5章基因突变及其他变异教案基因突变和基因重组【教学目标】1．举例说明基因突变的特点和原因2．举例说明基因重组的概念3．说出基因突变和基因重组的意义【教学重难点】1．教学重点：（1）基因突变的概念及特点（2）基因突变的原因2．教学难点：基因突变的特点【教学方法】讲授与学生讨论相结合、问题引导法、归纳【课时安排】2课时【教学过程】引导学生阅读教材“问题探讨”，然后学生分小组讨论。

三位同学在抄写英语句子“THECATSATONTHEMAT．”（猫坐在草席上）时，分别抄成了下图中的句子。

请将抄写的句子与原句进行比较，看看意思发生了哪些变化？1．THEKATSATONTHEMAT．阿拉伯茶坐在草席上。

2．THE HAT SAT ON THE MAT．帽子坐在草席上。

3．THE CAT ON THE MAT．猫在草席上。

我们发现错误类型为一个字母种类的改变和一个单词的丢失，经翻译可能导致句子的意思不变，变化不大和完全改变三种情况。

如果DNA分子复制时发生类似错误势必会导致DNA的脱氧核苷酸排列顺序发生改变，将改变DNA遗传信息。

但由于密码的简并性，DNA编码的氨基酸不一定改变，所以这些变化不一定会对生物体产生影响。

（一）基因突变的实例介绍基因突变的实例——镰刀型细胞贫血症积极思维：正常血红蛋白究竟出了什么问题？1．从图中我们看到正常红细胞是什么形状，有什么功能？圆饼形状。

运输氧气功能2．镰刀型细胞贫血症的红细胞呈镰刀状，对功能的完成有没有影响？有，运输氧气能力降低，易破裂溶血造成贫血，严重时会导致死亡那么又是什么原因使正常的红细胞变成镰刀型红细胞？分子生物学研究表明是基因突变的结果。

让我们来看看镰刀型细胞贫血症病因的图解。

直接原因：正常血红蛋白第6位上的谷氨酸被缬氨酸取代。

病因：镰刀型细胞贫血症是由__DNA分子中碱基对替换__引起的一种遗传病。

基因突变可否遗传？如何遗传？可以遗传。

突变后的DNA分子复制，通过减数分裂形成带有突变基因的生殖细胞，并将突变基因传给下一代。

人教版高中生物必修2第五章《5.1 基因突变和基因重组》教学设计程中出错，对生物的性状会造成什么样的影响？活动意图说明：用两个同学之间传话出错导致句子意思发生改变，类比基因在亲子代细胞之间传递时出错，影响生物的性状。

培养学生类比推理的能力，为本节课的学习做好铺垫。

通过游戏，充分调动学生的积极性，引发学生思考，顺利推进新内容学习。

环节二：模型建构，构建基因突变的概念活动2.1：利用模型演示某基因片段转录和翻译的结果 教师活动组织引导学生复习“基因指导蛋白质的合成”的知识提供DNA 片段： 学生活动学生利用模型在纸板上演示基因片段转录和翻译的结果。

小组合作，在纸板上粘贴一段基因片段转录得到的mRNA 序列以及多肽链中的氨基酸序列。

再由小组代表展示成果并解释是如何确定多肽链中氨基酸序列的。

活动意图说明：回忆旧知，培养学生的动手能力及小组合作能力。

通过小组合作，学生对上一节转录和翻译的知识进行了高效复习，为本节思维拓展打好基础。

活动2.2：利用模型演示该基因片段替换一个碱基对后的结果，初步建构基因突变的概念 教师活动提问：如果替换掉该DNA 片段中的某个碱基对，结果会怎么样？ 提供改变后的DNA 片段：教师引导：“苏氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—赖氨酸—”是正常血红蛋白的一段肽链； “苏氨酸—脯氨酸—缬氨酸—谷氨酸—赖氨酸—”是异常血红蛋白的一段肽链。

因为替换后缬氨酸的R 基是疏水的，导致血红蛋白多了一条疏水侧链而降低了溶解度，形成了纤维状的蛋白沉淀。

这种蛋白沉淀压迫细胞膜，红细胞因而弯曲成镰刀状，从而使个体患病，这种病叫镰刀型细胞贫血症，患者严重贫血，严重的会导致个体死亡。

引导总结基因突变的概念：DNA 分子中发生碱基的替换而引起基因碱基序列的改变。

学生活动学生利用模型演示该基因片段替换一个碱基对后的结果，小组合作，在纸板上粘贴替换一个碱基对后的肽链“苏氨酸—脯氨酸—缬氨酸—谷氨酸—赖氨酸—”。

小组代表展示成果并解释替换一个碱基对后的肽链与原来肽链的区别。

第五章基因突变与其他变异第一节基因突变与基因重组一、知识结构二、教材分析1.本节在引言部分，指出生物嘚变异具有普遍性，变异可以分为可遗传变异和不遗传变异，可遗传嘚变异有三种来源。

2.本小节介绍了基因突变嘚概念、意义和特点，人工诱变在育种上嘚应用，以及基因重组嘚概念和意义。

教材从实例引入基因突变嘚概念，是为了便于学生理解抽象嘚概念。

在介绍基因突变嘚普遍性、随机性、自然突变率低、有害性和不定向性等特点时，教材也举了具体嘚实例。

旁栏设置嘚思考题和小资料，也有助于学生加深对基因突变特点嘚理解。

人工诱变在育种上有重要用途，教材通过介绍我国在诱变育种方面取得嘚成就，对学生进行爱国主义教育。

3.教材在学生已知嘚知识基础上，介绍了两种常见嘚基因重组。

以基因嘚自由组合引起嘚基因重组为例，阐述了基因重组对于生物进化嘚重要意义。

教材还把重组DNA技术作为小字内容，安排在基因重组嘚正文之后，以扩展学生嘚知识面，使学生能够多了解一些先进嘚生物技术。

4.本节内容可为第七章《生物嘚进化》中有关现代生物进化理论嘚学习打下基础。

基因重组嘚内容需要本章第二节中嘚自由组合定律与连锁和交换定律嘚有关内容作基础。

三、教学目标1.知识目标：(1)人工诱变在育种上嘚应用(A: 知道)；(2)基因突变嘚概念、特点和意义(B:识记)；(3)基因重组嘚概念和意义(B:识记)。

2.能力目标：通过对课本中实例嘚分析，培养学生归纳总结嘚逻辑推理能力。

四、重点·实施方案1.重点：(1)基因突变嘚概念和特点；(2)基因重组嘚概念。

2.实施方案：(1)通过实例加深学生对概念嘚理解；(2)让学生在课前搜集有关在诱变育种上取得嘚成就，进一步突出重点内容。

五、难点·突破策略1.难点：基因突变嘚概念。

2.突破策略：通过举例放映有关嘚投影和录像嘚方法，让学生对抽象嘚概念有一个具体嘚理解。

六、教具准备：投影片、录像片、投影仪、录像机、多媒体设备。

七、学法指导：本小节内容为抽象，在教学过程中应采用师生互动，通过实例举证来理解抽象概念和特点。