《基因突变和基因重组》教学设计

唐丽娜 李亚军

摘要：“基因突变和基因重组”是生物遗传与进化的重要内容之一，它对于学生理解生物进化和生物的多样性有重要的意义和指导作用。

关键词：基因突变；基因重组；探究新知

《基因突变和基因重组》这节内容介绍了基因突变的概念、特点和意义，以及基因重组的概念和意义。这节课的重点和难点就集中于基因突变这个知识点，要通过多种途径来加深对基因突变的内涵和外延的理解。本节课内容与学生的生活实际联系密切，能激发学生学习的积极性，并且通过比较基因突变和基因重组，培养学生的认知能力和研究精神。通过分析引起基因突变的外部因素培养学生正确的生活态度，珍惜爱护生命，通过对基因突变原因及特点的逻辑论证过程，不但可以使学生懂得生物界丰富多彩的本质，还可以对学生进行辩证唯物主义的思想教育。

教学过程：

师：（展示一包香烟）我们都知道吸烟有害健康，那么具体会产生哪些危害呢？现在请同学们来看一个视频（基因突变导致肿瘤的成长），然后回答问题：

吸烟会使我们的身体受到什么危害呢？

產生这些危害的根本原因是什么？

（生：基因突变）

师：什么叫基因突变呢？基因突变是如何产生的？有什么特点？带着这些问题，我们一起进入今天的学习——基因突变和基因重组。

【创设情境，探究新知】

一、 基因突变的概念和实例

师：说到基因突变，有一个关于基因突变的经典实例——镰刀型细胞贫血症，同学们请观察这幅图片，正常人的红细胞呈圆饼状，患者的红细胞呈镰刀型，这种病的致病原因是什么呢？

（生：阅读教材80-81页，完成导学案探究一，找出镰刀型细胞贫血症的致病原因）

师：直接原因——氨基酸的替换

根本原因——碱基对的替换

师：通过实例我们知道，碱基对的替换会导致碱基的排列顺序发生改变，进而引起基因结构的改变，最后导致性状的改变，那么碱基对的其他变化（如增添和缺失）会不会对（基因的结构）DNA的排列顺序产生影响呢？（答案是肯定的，教师模型展示）

师：我们就把这种在DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起基因结构的改变，叫作基因突变。

师：关于基因突变，我们来对概念进行一下解读，首先，基因突变针对的对象是“碱基对”，“碱基对”发生的变化有“替换、增添、缺失”三种，三者导致的结果是一致的，都会引起基因结构的改变。

师：我们知道，基因控制生物的性状，那么基因结构改变后，性状也一定会改变吗？

生：引导学生回答（密码子的简并性、显性纯合子突变为显性杂合子（隐性突变）非编码区等）

二、 基因突变的原因和特点

师：我们知道，碱基对的替换会引发基因结构的改变，那么哪些因素会诱发碱基对的改变呢？刚才观看的视频中是烟草燃烧产生的化学物质诱发的基因突变，在我们生活中诱发基因突变的因素还有哪些呢？

生：辐射、紫外线、X射线、亚硝酸、病毒等。

师：我们把这些因素归为三类：物理、化学、生物因素，因为这些都是由外部环境变化导致的，所以称为外因。

外因物理因素：紫外线、X射线及其他辐射

化学因素：亚硝酸、碱基类似物等

生物因素：某些病毒的遗传物质等

师：有的生物体在没有外因的干扰下，也发生了基因突变，这又是什么原因导致的呢？

除外部因素外，还有我们生物体自身在DNA复制时也会偶尔发生错误导致基因突变，因为是生物体自发产生的，所以称为内因。

师：为什么是在DNA复制时容易发生基因突变呢？

因为在DNA复制时，稳定的双螺旋结构会被打开，打开以后的DNA就会处于一个最不稳定的阶段，因此易发生突变。所以我们可以说，基因突变发生的时期主要在DNA复制时（细胞分裂间期）。

师：无论是内因自发还是外因诱导，我们都要避免或者说减少突变的发生，就要求我们要养成一个健康的生活理念，做到合理健康饮食，生活作息规律，注重体育锻炼，再加上定期的进行体检，就能就会拥有一个健康的体魄去享受生命的神奇与魅力。

师：那么接下来就请同学们来观看一组图片，感受生命的别样绽放。图片中展示了小麦的高秆对矮秆，番茄的红果对黄果，鸡的玫瑰冠对单冠，正常绵羊对短腿安康羊，这些生物的不同性状都是由基因突变而来，除了以上这些生物会发生基因突变外，其他生物会不会发生基因突变呢？

基因突变在生物界中是普遍存在的，这就是基因突变的普遍性，除了普遍性，基因突变还有其他的特点吗？请同学们阅读教材82页，并完成导学案的探究二，分析总结归纳基因突变的特点。

师：基因突变特点

特点普遍性

随机性

不定向性

低频性

多害少利性

师：普遍性已经说过，我们来看随机性，随机性体现在基因突变发生的部位是随机的，时间也是随机的。

不定向性：基因突变的不定向性体现在基因突变的方向是不确定的，如果蝇眼色的突变，可以突变成很多种，也就是突变成了它的等位基因，而等位基因可以有多个，并且等位基因之间还可以相互突变，相互转化。

低频性：根据数据表格，我们可以直观的看到，在自然状态下，基因突变的频率是很低的，十万分之一、百万分之一。

多害少利性：为什么说是多害的呢？因为基因突变打破了长期以来各种生物与环境的高度协调，所以多是有害的。有利的虽少，但也有，比如我们的太空南瓜，高产的大豆等。（附图）

师：（过渡）其实，总的来说，利与害是相对的，对于各种生物而言，能适应环境的就是有益的，不能适应环境的就是有害的，适者生存，不适者淘汰，这就是自然选择，这就是生物的进化，下面我们一起来看基因突变对生物遗传和进化的意义。

意义：基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，为生物进化提供了原始材料。

师：为什么这么说呢，因为基因突变的结果就是产生新的基因，新的基因控制新的性状，这些新的性状中，不能适应环境的，就会被淘汰，但是有些新的性状，可能刚好适应了多变的环境，从而获得了新的生存空间，得到了发展和进化。

因此我们说基因突变是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。

三、 基因重组

师：现在请同学们运用所学知识来判断这幅图中的例子属不属于基因突变？是出现了新的性状还是新的性状组合？（附图）

生：不属于。

师：像这种控制不同性状的基因的重新组合的现象叫作基因重组。

基因重组：指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。

自由组合型：非同源染色体上的非等位基因自由组合。（黄圆豌豆自交后代出现黄皱、绿圆和绿皱）（减Ⅰ的后期）

交叉互换型：同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体交换而发生重组。（减Ⅰ的前期）

师：这两种重组类型都发生在减数第一次分裂时期，体现了配子种类的多样性，配子的种类多样性就直接体现在子代的多样性，因此，基因重组是生物变异的重要来源之一，对生物的进化具有重要意义。

师：现在我们一起来总结基因突变和基因重组的区别和联系。

基因突变

基因重组

实质

碱基对的增添、缺失和替换

控制不同性状的基因的重新组合，不产生新基因

时期

细胞分裂间期

减数第一次分裂时期

种类

自然突变和人工诱变

自由组合型、交叉互换型

结果

产生新基因，控制新性状

产生新基因型，产生新的性状组合

意义

产生新基因的途径

生物变异的根本来源、生物进化的原始材料

生物变异的重要来源之一，有利于生物进化

作者简介：唐丽娜，李亚军，贵州省铜仁市，铜仁市第八中学。