5.1基因突变与基因重组教学设计-2022-2023学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

授课年级

高二

授课类型

新授课

教材版本

人教版必修二

课时安排

45分钟

课程名称

第五章 第1节 基因突变和基因重组（课时1）

时间

教师行为

预设学生行为

设计意图

（一）情境导入

2min

介绍神舟十六号载人飞船成功发射，跟随其一同飞天的还有来自山东、陕西、新疆、浙江、黑龙江、重庆等地的农作物品种子。利用太空特殊的、地面无法模拟的环境，如高真空、微重力、宇宙高能等处理种子，再返回地面选育新种子、新材料，培育新品种的作物育种新技术。

提问：航天育种的生物学原理是什么？

跟随教师了解神州十六号的相关知识，思考航天育种与环境之间的关系。并尝试与基因建立联系，复习回顾基因表达的内容。

以科技新闻导入，激发学生好奇心与兴趣，引导学生关注科技生活。学生通过前期学习，能认识到性状与基因之间存在紧密关系，尝试从基因角度思考，但具体原因难以说明。为引出基因突变做铺垫。

（二）镰状细胞贫血

3min

讲述遗传病镰状细胞贫血的科学史，患者的红细胞呈弯曲的镰刀状、容易破裂，易使人患上溶血性贫血，严重时会导致死亡。

提问：这一疾病的病因是什么？

提供资料模型，观察血红蛋白分子部分氨基酸序列及对应的mRNA的碱基序列，自主分析原因。

【自主探究分析】

根据教师的讲述、观察图片信息，自主思考镰状细胞贫血的病因，得出该病是在组成血红蛋白分子的肽链上发生了氨基酸的替换，由谷氨酸替换为缬氨酸所致。并在教师的提示下进一步猜测氨基酸的变化与碱基序列的变化有关。

结合生活具体实例与科学史资料进行思考，尝试提炼物理模型中的关键信息，将病症与微观氨基酸建立联系，培养分析、解释等科学思维。理解结构与功能相适应、生命信息观的生命观念。

10min

介绍研究发现，这个氨基酸的变化是编码血红蛋白的基因的碱基序列发生改变所引起。

教师提供镰状细胞贫血病因的部分图解，引导学生以小组为单位，查阅密码子表，并利用平板上进行图解的补充与完善。思考这种疾病是否能够遗传？怎么遗传？

引导学生得出结论：碱基的替换可以导致基因的改变，从而引起所编码的蛋白质的改变。

【小组合作】

利用教师所给的图解素材，通过小组合作尝试在平板电脑上模拟完善镰状细胞贫血病因的图解。在此过程熟练对密码子表的查询方式，复习回顾DNA复制、转录和翻译的规律和定义。并思考讨论得出该疾病是可以遗传的，是亲代通过生殖过程把基因传给子代。

问题驱动，复习回顾密码子的查询方式，结合同伴讨论分析病因图解，培养逻辑思维和语言表达能力，促进科学思维培育。

创新使用平板教学，将抽象的基因转化为直观图像模型，在构建中加深对中心法则的理解，锻炼动手能力、培育沟通交流、团队协作等情感态度。

5min

进一步思考启发学生思考，是否只要有碱基的替换一定会造成所编码的蛋白质改变？

引导学生通过小组合作探究，结合密码子表进行尝试分析，举例解释你的推论。在学生分析时，教师可以提供一定的提示与引导，辅助学生分析。

总结：碱基序列发生改变不一定会造成所编码的蛋白质改变。要根据实际情况进行分析。

对此问题学生会有不同的答案，有的认为一定会造成蛋白质的改变，有的则认为不是。通过小组合作，回忆密码子具有简并性，一个氨基酸可以由多个密码子编码。由此得出碱基替换不一定会造成所编码的蛋白质改变。

学生修订错误概念，理解碱基替换与蛋白质之间的关系，逐步加深对“基因突变”的认识。通过上台展示锻炼学生语言表达能力，锻炼科学探究能力。

5min

提问：如果这个基因发生的增添或缺失，氨基酸序列是否也会改变？所对应的性状呢？

利用皱粒豌豆的形成、囊性纤维病的例子，引导学生在平板上进行碱基序列的模拟，思考讨论得出结论。

根据学生的回答，进一步引导提问：什么情况下增添或缺失碱基对氨基酸序列改变较小？

学生对此问题有不同的答案，通过实例分析会发现：某一个碱基对的缺失或增添可能引起其后编码的一系列氨基酸出现异常，进而导致对应的性状改变。

学生可以很快认识到当缺失或增加3个碱基时，影响最小。

尝试应用刚刚所学的分析方式，自主进行模型构建，培养学习迁移能力，加深对中心法则、密码子具有简并性的理解。问题驱动，培养学生培养逻辑思维和语言表达能力，促进科学思维培育。

2min

基于对于基因突变机理的一系列探究与学习，引导学生归纳基因突变的定义。

根据对前面知识的整合与梳理，尝试阐明基因突变的定义：DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫作基因突变。

通过一系列问题驱动，最终完成对基因突变概念的理解。尝试组织语言，有逻辑地表述。

5min

根据对基因突变的理解，提问基因突变一定会遵循遗传规律传递给后代吗？提示学生，体细胞如果出现基因变异，是否会遗传给下一代？

教师再次提问：发生在体细胞中的基因突变一定不会传递给后代吗？

提供扦插、植物组织培养等例子，引导学生进行进一步的分析思考。

学生可能会认为基因突变一旦发生一定传给后代。

根据老师的提示，学生会意识到发生在体细胞中的基因变异不会，而在配子中的才会遗传给后代。

学生通过例子可以认识到体细胞中发生基因突变也可能通过无性生殖遗传。

运用现实实例，深入理解基因突变发生的场所与位置，转变学生错误概念，与遗传规律建立联系，达到教学目标。

（三）细胞癌变

5min

1、细胞癌变的原因

如果基因突变发生，对于个体来说会有什么影响呢？例如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？

提供“思考·讨论”中的资料，组织学生进行小组讨论，回答以下两个问题。

①从基因角度，结肠癌发生的原因是什么？

②健康人细胞中是否存在原癌、抑癌基因？

通过提示，引导学生回答上述问题。同时介绍原癌基因和抑癌基因的作用。

原癌基因表达蛋白质是细胞正常的生长和繁殖所必需的，这类基因一旦突变或过量表达而导致蛋白质活性过强。

抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和繁殖，或促进细胞凋亡，这类基因一旦突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性，也可能引起细胞癌变。

学生通过资料分析、小组讨论，完成导学案上的可问题。

①结肠癌是因为原癌基因和抑癌基因发生突变。

②部分学生可以得出：健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因，原因是细胞中含有全套遗传信息。

通过资料阅读、图文观察等培养分析、解决问题等科学探究能力。此时对部分学生来说，回答第二个问题有一定难度，需要教师的引导从而与前期学习的遗传规律建立联系。

3min

2、细胞癌变的特征

提供癌细胞与正常细胞的对比图，尝试自主分析两者的不同点。

根据学生的分析，进行适当的补充与完善，结合结构与功能相适应的观点进行引导。

启发学生可以在课后继续搜集资料，寻找癌细胞易于转移的原因。

学生通过观察，在教师的引导下得出癌细胞能够无限增殖的原因：与其形态结构有显著关系，细胞膜上的糖蛋白等物质减少、细胞间的黏着性显著下降，从而容易在体内分散转移。

通过图片观察，得出癌细胞和正常细胞的区别，并站在结构与功能相适应的观念角度去思考癌细胞易于扩散的原因，培养学生的生命观念，形成分析推理、解释归纳的科学思维。

5min

3、癌症与社会的联系

在癌症发生的早期，患者往往不表现出任何症状，因而难以及时发现；而对于癌症晚期的患者，目前还缺少有效的治疗手段，因此，要避免癌症的发生。而致癌因子是导致癌症的重要因素，在日常生活中要如何远离致癌因子呢？

通过大家的交流与讨论，帮助大家建立健康的生活观，养成良好健康的生活方式。

通过已有的生活经验，互相讨论在生活中应该如何养成健康的生活习惯，例如多锻炼身体，多吃水果、蔬菜等高纤维、低脂肪的食品，控制体重，少抽烟，少喝酒等等。

学生基于资料和经验分析环境与患癌之间的因果关系，发展严谨的科学思维，展现了生物学因果关系的复杂性。与现实社会相联系，培养健康生活的情感态度。

2min

【总结并设疑】

总结归纳本节课的知识点，强调基因突变的定义。并设置疑问，基因突变是如何产生的呢？哪些因素会引起基因突变？对于生物体来说，基因突变有什么意义呢？请结合课前的航天育种在课后进行思考。

建立基因突变的概念框架，并积极思考老师提出的问题。

归纳知识点，对基因突变有了全新认识。启发思维，引导学生在课后进行思考并自主查阅相关信息。