高中生物《基因突变》优质课教案、教学设计
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《基因突变》 教学设计
1. 教材依据：
青岛版普通高中课程标准试验教科书生物《必修 2》第四章第 1 节。
2. 设计思想
教学活动围绕着对基因突变的实例展开，理解基因突变的内涵，把握基因突变的外延、特点以及与生物变异和进化的关系；强化核心概念的教学，注重知识与生活、实践应用的联系。
3. 目标聚焦
1. 阐明基因突变的机理、特点和应用
2. 关爱生命，选择健康的生活方式
4. 学法指导
从实例分析入手，按照认知的规律从现象到概念，从宏观（镰刀型贫血症）到微观（镰刀型贫血症的发病机理）来归纳总结出基因突变的概念和特点；利用图示、加强知识的前后联系等方法引导学生不断地探究、思考、分析和讨论，帮助学生理解基因突变概念、结果以及与性状的关系。最后将所学内容进行整合。
5 教学过程
导入：（通过 PPT 上的两个实例，引出可遗传变异和不可遗传变异的两种类型）
学生活动：学生观察 PPT 并分析讨论。
提问：实例一：在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有 3.5KG，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达 7KG 左右。但再引回北京后，叶球又只有 3.5KG。实例二：太空椒（普通青椒种子遨游过太空后培育而成）与普通青椒对比，果实明显增大，
将太空椒的种子种植下去，仍然是肥大果实。
实例一、二描述的变异类型是否属于同一种变异？若不是，二者不同的原因是什么？
（学生思考）――不是，前者不可以遗传，后者可以遗传。
教师总结并展示PPT：变异分为不可遗传的变异（仅由环境因素引起的性状改变）和可遗传的变异，包括基因突变、基因重组和染色体变异。
这节课我们来探讨学习可遗传变异中的基因突变。板书：第四章 生物的变异 第 1 节 基因突变
教师通过 PPT 展示教材 P69 基因突变的意义：新基因产生的途径、生物变异的根本来源、为生物进化提供了原始材料，提高同学们学习《基因突变》的兴趣。 教师引导学生进行相关知识的复习（通过 PPT）：1.什么是基因？ 2.基因与性状的关系？
3. 基因与遗传信息的关系？
4. 遗传信息是如何传递的？
教师介绍镰刀型细胞贫血症的发现过程，联系到细胞呼吸探讨贫血的原因，再展示正常红细胞与镰刀型细胞贫血症患者的红细胞图片，证实镰刀型红细胞携带氧气的能力不足，联系血红蛋白的作用进一步推测血红蛋白结构可能不同。
1956 年，英格拉姆等人分析，发现正常的血红蛋白和镰刀型细胞的血红蛋白有一个肽段
的位置不同。幻灯展示正常和异常血红蛋白分子的部分氨基酸顺序。
正常……缬氨酸―组氨酸―亮氨酸―苏氨酸―脯氨酸―谷氨酸―谷氨酸―赖氨酸―
异常……缬氨酸―组氨酸―亮氨酸―苏氨酸―脯氨酸―缬氨酸―谷氨酸―赖氨酸―
设疑：
1、哪个氨基酸发生了改变？氨基酸的种类和排列顺序由什么来决定？
2、密码子的碱基排列顺序又由什么决定？
3、镰刀型细胞贫血症的直接原因是？根本原因是？
教师总结：镰刀型细胞贫血症直接原因是血红蛋白的一个氨基酸发生了替换，根本原因是基因中一个碱基对的替换导致基因结构的改变。
设疑： 联系 DNA 的结构思考除了碱基对的替换外，还有哪些变化会引起基因结构的改变？
基因结构改变一定会导致性状改变吗？
（学生思考讨论并回答）――碱基对的增添或缺失
通过PPT 的展示，比较碱基对的替换、缺失和插入等造成的基因结构的改变有何不同， 体会基因突变的方式和根本原因。
练习：以PPT 图片的突变 3 为例，写出突变 3 对应的 mRNA 的碱基序列和氨基酸序列
（提醒学生参照 P15 密码子表），观察氨基酸序列的改变，思考这种变化对蛋白质的结构变化的影响。
学生理解：（1）DNA 分子中发生碱基对的替换、插入或缺失，都能引起基因结构的改变。
（2） 碱基对的替换不一定会引起氨基酸排列顺序的改变。
（3） 缺失或增加 1 个碱基或 2 个碱基比缺失 3 个碱基的影响大。师生共同总结： 由于 DNA 分子中碱基对的增添、缺失或插入而引起的基因序列的的改变。因此，基因突变的实质就是基因结构的改变。
引入下一知识内容：DNA 的结构具有稳定性，复制会解旋为单链，那么什么时候容易发生基因突变呢？
2、时期：有丝分裂间期和减数第一次分裂间期（主要时期）
癌症就是原癌基因与抑癌基因的发生突变逐渐的结果，在生活中有什么因素容易引发发生基因突变呢？
物理因素：在强日光照射下容易得皮肤癌；在医院放射室工作的医生容易得癌症等；
化学因素：咸菜等腌制食品必须检测亚硝酸盐的含量，亚硝酸盐含量过多可能会致癌等）
教师总结诱发基因突变的因素：
3、引起基因突变的因素外因（诱发突变）：
（1） 物理因素：紫外线、X 射线、中子流、激光等；
（2） 化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物等；
（3） 生物因素：某些病毒、细菌的代谢产物等。内因（自发突变）： DNA 复制过程中出错。
4、基因突变的结果：
（1） 产生新基因。基因的结构改变，基因的数目没有改变
（2） 总是突变为原基因的等位基因（在染色体上的位置和控制对象没变）。
（3） 基因突变生物性状不一定改变（密码子的简并性等，进行简单的分析和总结）。
5、基因突变的特点：
自然界中，肝炎病毒会突变；动物、植物、真核、原核等都能突变。说明基因突变在生物界中是广泛存在的。
（1） 普遍性
资料：几种生物不同基因的自然突变率（P68 表 4-1）。基因突变广泛的存在于所有的生物类群中，包括原核生物、病毒等。
学生分析：各种生物的突变频率的数量级别在 10―8 到 10―5，说明突变频率极低。
（2） 基因突变的低频性
（3） 基因突变的随机性 基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期；可以发生在细胞内不同的 DNA 分子上；
同一 DNA 分子的不同部位。
（4） 基因突变的不定向性和可逆性。
以基因 A 为例，它不但可以突变成为 a1，而且还可能突变为 a2、a3 等一系列的等位基因。如：控制果蝇野生型红眼的基因（w+）可以突变成白眼（w），也可以突变成杏色眼（wa）、浅黄色眼（wb）、樱红色眼（wc）。
（5） 基因突变有的有利，有的有害。有的不影响。
引导学生思考分析：生物发生的基因突变一般是利少害多不是绝对的，取决于环境。
教师说明：一个物种在漫长的进化历程中，由许多个体构成物种，生物发生的基因突变是不少的，其中也有不少的有利变异，所以可以促进生物的进化是很有意义的。
6 人工诱变育种的应用
应用一：在培育农作物新品种方面的应用。
举例：我国培育的太空椒、“黑农五号”大豆等。
学生思考：（1）为什么选择萌发的种子或幼苗（分裂旺盛）
（2）太空遨游后的种子是否都发生了突变？是否都变得更好了？是否按人们希望的方向在变？已变好的又是否会变回去呢？
应用二：在为生物育种方面的应用。
（播放青霉素高产菌株的培育过程与现代医药工业发展的资料及图片，并对学生进行爱科学的思想教育）
课堂小结：本节课学习了遗传信息的改变中的基因突变，明确了基因突变的概念、原因、结果、特点、意义及在实践中的应用。
