高二生物《基因突變》教學(xué)設(shè)計(jì)
高二生物《基因突變》教學(xué)設(shè)計(jì)
做好教學(xué)設(shè)計(jì)是老師們應(yīng)盡的職責(zé)，優(yōu)秀的教學(xué)設(shè)計(jì)可以使同學(xué)們更快地接受新的知識。以下是學(xué)習(xí)啦小編為您整理的關(guān)于高二生物《基因突變》教學(xué)設(shè)計(jì)的相關(guān)資料，希望對您有所幫助。
高二生物《基因突變》教學(xué)設(shè)計(jì)
教學(xué)目標(biāo)
1.了解生物變異的類型，了解人工誘發(fā)基因突變和染色體變異在育種中的應(yīng)用。理解基因突變的概念和基因突變的意義。
2.通過對“遺傳信息在傳遞的過程中可能會出現(xiàn)怎樣的錯誤”、“染色體會發(fā)生怎樣的變異”的討論，訓(xùn)練學(xué)生的發(fā)散思維能力。
3.通過介紹人工繡變的知識和實(shí)例，幫助學(xué)生建立科學(xué)為社會生產(chǎn)、生活服務(wù)的意識，以及進(jìn)行內(nèi)因與外因辯證統(tǒng)一的觀點(diǎn)教育。
重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1.基因突變是本課題的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。因?yàn)椋孩倩蛲蛔兊膶?shí)例和原因的分析，都與以前學(xué)過的DNA、基因、基因控制蛋白質(zhì)合成等知識密切相關(guān)，學(xué)好基因突變可以有效地鞏固舊知識;②基因突變的意義重大，是可遺傳變異主要的來源，與生物進(jìn)化、物種起源有密切關(guān)系，為學(xué)習(xí)第六章知識奠定基礎(chǔ);③對基因突變內(nèi)因與外因的分析，以及對人工誘變育種的學(xué)習(xí)，是對學(xué)生進(jìn)行辯證唯物主義基本觀點(diǎn)和生命科學(xué)價值觀教育的極好素材。
由于基因突變的內(nèi)容都是從分子水平來表述的，對于學(xué)生來說，雖有知識基礎(chǔ)，但仍感抽象，故此成為教學(xué)的難點(diǎn)。教學(xué)中應(yīng)該聯(lián)系舊知識，加強(qiáng)直觀，先實(shí)例后概念，以便更好地突破難點(diǎn)。
2.多倍體的成因和單倍體的概念是教學(xué)的難點(diǎn)。因?yàn)椋孩俣啾扼w的成因必須聯(lián)系第一章關(guān)干細(xì)胞有絲分裂的知識，而此知識相隔久遠(yuǎn)，學(xué)生已大部分遺忘，會造成學(xué)習(xí)上的困難。②單倍體的概念與二倍體、多倍體的概念木同，后者容易理解記憶，而單倍體的概念不僅指含一個染色體組的生物個體，而且還包括了其他類型。因此教學(xué)中應(yīng)該先列舉多種情況的單倍體，然后再歸納總結(jié)概念，再與二倍體、多倍體相比較，避免混淆，避免將含一個染色體組的生物個體作為單倍體的概念。
3.如何做好課堂討論的組織工作，把學(xué)生的思維積極性真正調(diào)動起來，使他們得到能力測練也是一個難點(diǎn)。需要在課前認(rèn)真考慮設(shè)計(jì)問題和教學(xué)過程。
教學(xué)過程設(shè)計(jì)
一、本課題的參考課時為三課時。
二、第一課時：
1.首先提出問題：“我們前面學(xué)習(xí)生物遺傳的過程中，牽涉到了哪些變異的內(nèi)容?”至少學(xué)生應(yīng)該回憶起基因自由組合規(guī)律中提到的F2代的重組類型，以及白化病、色盲、血友病等。在此基礎(chǔ)上，教師可列舉一些木遺傳變異和染色體變異的實(shí)例，然后歸納出下表的內(nèi)容：
不遺傳的變異
生物的變異 基因重組
遺傳的變異 基因突變
染色體變異
接著可引導(dǎo)學(xué)生討論為什么有的變異不遺傳，有的變異遺傳?以明確兩類變異的本質(zhì)區(qū)別。然后說明基因突變是主要的學(xué)習(xí)內(nèi)容。
2.列舉基因突變的實(shí)例(除教材有的以外，還可補(bǔ)充其他實(shí)例)，提出基因突變是怎樣產(chǎn)生的，引出人類的鐮刀型細(xì)胞貧血癥的實(shí)例進(jìn)行分析。
教師可邊講邊板書，按以下順序講述和提問：
(1)人的正常紅細(xì)胞是什么形狀?患者的紅細(xì)胞是什么形狀?
(2)紅細(xì)胞內(nèi)含有什么物質(zhì)?此物質(zhì)的主要生理作用是什么?
(3)血紅蛋白的基本組成單位是什么?
(4)講述正常血紅蛋白與患者血紅蛋白的差異，僅表現(xiàn)在一條肽鏈上的一個氨基酸不同。
(5)血紅蛋白上的氨基酸的種類是什么物質(zhì)決定的?講述二者信使RNA或密碼的不同。
(6)信使RNA或密碼又是由什么物質(zhì)決定的?講述DNA或基因的不同。
(7)小結(jié)人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥的原因是DNA或基因的堿基序列發(fā)生了改變。
從上例的分析可以看出，其原因僅僅是內(nèi)因，還應(yīng)該說明外因包括“一定的外界環(huán)境條件”或“生物內(nèi)部因素”的作用。
3.在分析了人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥后，即可以歸納基因突變的概念了。
4.由于學(xué)生有過去學(xué)習(xí)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等知識基礎(chǔ)，可以讓學(xué)生討論“基因突變發(fā)生的時期”、“基因突變的特點(diǎn)”、“基因突變的意義”、“基因突變的類型”等內(nèi)容。
5.在學(xué)生充分發(fā)表看法的基礎(chǔ)上，教師可小結(jié)如下內(nèi)容：
(1)基因突變一般發(fā)生在復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的過程中。
(2)基因突變的特點(diǎn)是：
?、倩蛲蛔儾粌H僅發(fā)生在人類身上。在其它生物中都可以見到突變產(chǎn)生的性狀。這是基因突變的一個特點(diǎn)——廣泛性。
?、趽?jù)統(tǒng)計(jì)，高等動植物的十萬到一億個配子中，僅有一個發(fā)生基因突變。這是基因突變的第三個特點(diǎn)——突變頻率很低——稀有性。(這里教師也可以另舉生活中的其他例子，說明基因突變的頻率很低。)
?、垩芯拷Y(jié)果表明：基因突變的結(jié)果可能不只是產(chǎn)生了一個等位的隱性基因。而有可能在不同的堿基處分別發(fā)生突變，產(chǎn)生了若干個等位基因。這是基因突變的又一特點(diǎn)——多方向性。如：已發(fā)現(xiàn)的血紅蛋白突變型有一百種以上(詳見小資料)。
④基因突變一般對生物都是有害的。但某些對生物不利的變異可以被人類所利用。如：安康羊的短腿是突變性狀。這個性狀并不利于羊的奔跑，但有利于牧人對羊群的管理。這就為人類選育生物新品種提供了可能。也有一些突變的性狀可能對發(fā)生突變的生物本身沒有明顯的利害關(guān)系。這些性狀可能會被人類選擇而保存下來。如：觀賞花卉的花色變異，對花本身的繁殖并無影響，卻可能被人類選擇而保存下來。
(3)由于基因突變能產(chǎn)生出前所未有的新的基因，所以具有重要的意義，成為生物變異的主要來源，也是生物進(jìn)化的重要因素之一。在此可適當(dāng)加以解釋，為后面學(xué)習(xí)達(dá)爾文的進(jìn)化學(xué)說做好鋪墊。
(4)根據(jù)基因突變的外因不同，分為自然突變和人工誘發(fā)突變兩種類型。并以此引出人工誘變育種。
6.由于自然發(fā)生的基因突變頻率很低，為了選育生物新品種，科學(xué)家們采用人工的方法誘導(dǎo)基因突變。具體方法有物理誘變：用紫外線、中子照射微生物或植物的種子，如青霉素高產(chǎn)菌株的選育成功?；瘜W(xué)誘變采用化學(xué)藥劑(如秋水仙素)誘導(dǎo)發(fā)生突變。人工繡變提高了基因突變的頻率，但由于突變是不定向的，所以要獲得人類所需要的生物品種也需要做大量的工作。
三、第二課時：
1.復(fù)習(xí)基因突變的概念、原因、特點(diǎn)、意義等內(nèi)容后，提出“基因與DNA、染色體的關(guān)系是怎樣的?”由此問題的復(fù)習(xí)，引出染色體變異。讓學(xué)生討論染色體變異有哪些可能性。討論后由教師歸納小結(jié)成下表：
染色體結(jié)構(gòu)的變化
染色體變異 個別染色體的增減
染色體數(shù)目的變化
染色體成倍的增減
接著指出重點(diǎn)學(xué)習(xí)染色體成倍的增減，提出“染色體以什么樣的基數(shù)成倍地增減呢?”引出染色體組的概念。
2.關(guān)于染色體組的概念，應(yīng)該先列舉出多種正常生物的體細(xì)胞和生殖細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)，并以果蠅和人的染色體圖來分析，歸納出染色體組的概念。同時強(qiáng)調(diào)指出，一個染色體組內(nèi)是沒有同源染色體的。
3.染色體組的概念清楚后，指出多數(shù)生物的體細(xì)胞內(nèi)含有兩個染色體組，稱為H倍體。然后提出“多倍體”的概念，可列舉多種實(shí)例來說明。然后提出“多倍體的體細(xì)胞中染色體組多了，遺傳物質(zhì)也比正常多，會有什么變化?”的問題，讓學(xué)生思考、回答，由教師小結(jié)多倍體的特點(diǎn)，指出這些特點(diǎn)是可以被人類利用的。
4.此時學(xué)生就有可能提出多倍體成因的問題，如果學(xué)生不提出，教師也應(yīng)提出這樣的問題，以引出下面的教學(xué)內(nèi)容。此時可引導(dǎo)學(xué)生回憶細(xì)胞有絲分裂過程中有沒有染色體加倍的情況后，教師來講解多倍體的成因?？砂醋匀欢啾扼w和人工誘導(dǎo)多倍體兩種類型來分別講解。
5.自然多倍體強(qiáng)調(diào)外界條件劇烈的變化而影響到細(xì)胞有絲分裂，使細(xì)胞有絲分裂受阻于后期，因而使染色體加倍。
人工誘導(dǎo)多倍體強(qiáng)調(diào)常用的方法是用秋水仙素或雜交?？闪信e三倍體無籽西瓜和八倍體小黑麥的培育來講解。其中要讓學(xué)生分析三倍體無籽西瓜為什么沒有籽，三倍體無籽西瓜與無籽番茄的培育原理有什么不同等問題，以復(fù)習(xí)鞏固減數(shù)分裂中“聯(lián)會”、“四分體”和生長素生理作用的知識。此外，在這部分內(nèi)容的教學(xué)中，要強(qiáng)調(diào)秋水仙素的作用，以再次復(fù)習(xí)細(xì)胞有絲分裂的過程。
四、第三課時：
1.復(fù)習(xí)染色體組、二倍體、多倍體的概念，以及人工誘導(dǎo)多倍體的原理后，提出如果染色體減少會有什么樣的變異?引出一些實(shí)例，如：
(1)在自然狀態(tài)下，有些植物(玉米、水稻、小麥等)的卵細(xì)胞沒有受精，就發(fā)育成新的植株。板書如下內(nèi)容;
玉米(2n=20)→卵細(xì)胞(n=10)→單倍體新植株初(n=10)
水稻(4n=48)→卵細(xì)胞(2n=24)→單倍體新植株(2n=24)
小麥(6n=42)→卵細(xì)胞(3n=21)→單倍體新植株(3n=21)
(2)在人工條件下，用花藥離體培養(yǎng)的方法，也可以使一個花粉粒(屬雄性配子)發(fā)育成新的植株。板書如下內(nèi)容：
玉米(2n=10)→花粉(n=10)→單倍體新植株(n=10)
水稻(4n=48)→花粉(2n=24)→單倍體新植株(2n=24)
小麥(6n=42)→花粉(3n=21)→單倍體新植株(3n=21)
強(qiáng)調(diào)指出，由生殖細(xì)胞形成的新植株體細(xì)胞內(nèi)的染色體組數(shù)都減少了，會表現(xiàn)出什么樣的變異特點(diǎn)呢?引導(dǎo)學(xué)生思考、討論。和多倍體的特點(diǎn)相比，學(xué)生可以提出植株弱小的特點(diǎn)，但高度不孕的特點(diǎn)很難小結(jié)出來。此時教師可引導(dǎo)學(xué)生回憶減數(shù)分裂的過程，指出“聯(lián)會紊亂”，致使植株不孕。
2.在了解了上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，由學(xué)生歸納單倍體的概念。讓學(xué)生從單倍體植株體細(xì)胞的染色體組數(shù)與何種細(xì)胞的染色體組數(shù)一樣的方面來進(jìn)行歸納。當(dāng)單倍體概念形成后，可以追問學(xué)生：能否以“體細(xì)胞中含有一個染色體組的個體”作為單倍體的概念?答案是否定的，一定要讓學(xué)生明確，這一句話不能涵蓋所有單倍體的情況，所以不能成為單倍體的概念。
3.明確了單倍體的概念后，讓學(xué)生討論單倍體的植株弱小、高度不孕的特點(diǎn)在生產(chǎn)實(shí)踐中有何意義?如何使單倍體植株變得可孕、可育?如果學(xué)生能聯(lián)想到用秋水仙素使染色體加倍的話，則可引出單倍體育種的內(nèi)容。
4.關(guān)于單倍體育種的教學(xué)中，應(yīng)讓學(xué)生明確以下幾個問題：
(1)單倍體育種的基本方法步驟是：①用花藥離體培養(yǎng)，形成單倍體植株;②用秋水仙親人工誘導(dǎo)單倍體植株的染色體加倍。
(2)為什么經(jīng)過染色體加倍的植株一定是純合體?強(qiáng)調(diào)染色體加倍后，其上的基因是純合的。
(3)單倍體育種的優(yōu)點(diǎn)是什么?要與雜交育種相比較，說明其明顯縮短育種年限的優(yōu)點(diǎn)。為了說明這一點(diǎn)，可舉前面學(xué)習(xí)過的雜交育種的一個實(shí)例，即用高稈抗銹病純種小麥與矮稈易染銹病純種小麥雜交，培育矮稈抗銹病的優(yōu)良品種。雜交F2代中矮稈抗銹病的類型，需經(jīng)多代自交，才能逐漸成為穩(wěn)定遺傳的品種，耗時較長。如果用單倍體育種的方法，則可以利用F1代(DdTt)產(chǎn)生的四種類型花粉粒(DT、Dt、dT、dt)進(jìn)行離體培養(yǎng)，形成四種類型的單倍體植株(DT、Dt、dT、dt)，將其中的dT的植株用秋水仙素誘導(dǎo)，使染色體加倍，其基因型便成為ddTT，是純合體，它的自交后代不會發(fā)生性狀分離，矮稈抗銹病的性狀能夠穩(wěn)定遺傳。而其他類型的單倍體即可淘汰掉。這樣的實(shí)例既可復(fù)習(xí)前面的知識，又可加深理解單倍體育種的優(yōu)點(diǎn)。
五、本課題教學(xué)中應(yīng)注意的問題：
1.本課題是第五章的最后內(nèi)容，如有時間應(yīng)對本章的內(nèi)容做一總結(jié)。在總結(jié)中可由教師帶領(lǐng)學(xué)生將重點(diǎn)知識聯(lián)系起來，例如，按照下列思路進(jìn)行總結(jié)：①一條主線：基因一DNA一染色體;②兩項(xiàng)功能：DNA的兩項(xiàng)基本功能;③四個特點(diǎn)：遺傳物質(zhì)必須具備的四個特點(diǎn)，其中包括了有關(guān)DNA的一系列知識;④兩個規(guī)律：孟德爾發(fā)現(xiàn)的兩個遺傳基本規(guī)律，其中包括伴性遺傳的問題;⑤三種變異：遺傳的變異有三種來源等。
2.本課題教學(xué)中還要注意聯(lián)系第一、二、三章的相關(guān)知識，并為第六章的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。
3.本課題教學(xué)中的概念教學(xué)，要注意先列舉實(shí)例，再歸納概念，讓學(xué)生參與到概念的形成過程之中，以有效地培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。此外，聯(lián)系實(shí)際是本課題教學(xué)中要特別突出的問題，通過了解生產(chǎn)、生活等實(shí)際問題的解決，注意對學(xué)生進(jìn)行生命科學(xué)價值觀的教育。
小資料
一、復(fù)等位基因?qū)嵗齽t：
(l)目前對于人的血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)改變所導(dǎo)致的貧血病是研究得很充分的。已發(fā)現(xiàn)的血紅蛋白突變型有一百種以上，其中屬于B鏈的有六十多種。
(2)人的血型是由紅細(xì)胞表面的抗原物質(zhì)決定的。ABO血型是由人群中的三個復(fù)等位基因決定的。A型血的人具有IA基因。這種基因控制乙酸半乳糖胺轉(zhuǎn)移酶的生成。乙酰半乳糖胺轉(zhuǎn)移酶參與A型紅細(xì)胞表面抗原物質(zhì)的形成，使人表現(xiàn)為A型血。B型血的人具有IB基因。這種基因控制半乳精轉(zhuǎn)移酶的生成。半乳糖轉(zhuǎn)移酶參與B型紅細(xì)胞表面抗原物質(zhì)的形成，使人表現(xiàn)為B型血。雜合體的基因型為IAIB。兩個基因能同時分別產(chǎn)生上述兩種不同的酶而形成兩種不同的抗原，因此表現(xiàn)為AB血型。O型血的人具有i基因。這個基因是一個突變形成的隱性等位基因。隱性純合體ii的紅細(xì)胞表面沒有抗原，表現(xiàn)為O血型。雜合體IAi、IBi的血型自然由能產(chǎn)生抗原物質(zhì)的基因決定。
(3)最早曾在煙草中發(fā)現(xiàn)有S1S2S3S4……S15等一系列復(fù)等位基因。這些復(fù)等位基因的顯隱性關(guān)系可表示為民S1=S2=S3=S4……S15。
二、染色體的缺失與重復(fù)：
染色體缺失的實(shí)例：在人的第5號染色體對中的一條染色體的短臂缺失，到嬰兒期會出現(xiàn)一系列的癥狀，如眼距較遠(yuǎn)、耳位低下、智力遲鈍、生活能力差等，患兒多數(shù)在生命的早期便死亡了?；純鹤蠲黠@的特征是哭聲輕、音調(diào)高，很像貓叫，故又稱為貓叫綜合癥。
染色體結(jié)構(gòu)重復(fù)的遺傳效應(yīng)，不如缺失的遺傳效應(yīng)那樣明顯。例如：野生型雌果蠅的復(fù)眼是卵圓形的，由779個小眼組成。其突變型的復(fù)眼呈棒狀，稱為棒眼，由68個小眼組成。
三、單倍體育種技術(shù)簡介：
從花藥培養(yǎng)單倍體植株需要經(jīng)過三個步驟：(1)誘導(dǎo)花粉產(chǎn)生愈傷組織;(2)誘導(dǎo)愈傷組織分化，長出根、莖、葉;(3)使幼苗生長健壯。每個步驟需要更換不同的培養(yǎng)基，直至長成單倍體幼苗。
據(jù)報道，單倍體植株一般在培養(yǎng)過程中往往能自然加倍。如不能自然加倍，就應(yīng)用0.1%～0.2%的秋水仙素水溶液處理植株分蘗，進(jìn)行人工加倍，從而獲得染色體加倍的純合體植株。
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