基因突變和基因重組教學設計

基因突變在生物學上的含義，是指細胞中的遺傳基因(通常指存在於細胞核中的脱氧核糖核酸)發生的改變。下面我們來學習一下基因突變和基因重組教學設計，希望對大家有所幫助。

　　1.教材分析

學習“基因突變和基因重組”這節內容時主要是通過基於常態下的教學教材，實現學生對基因突變的基本概念的掌握，從而加深對基因突變的內涵和外延的理解。基因重組內容涉及減數分裂過程，這一直是教學的難點，因此在複習過程中教師要注重對學生實際理解能力和圖形分析能力的培養，通過實踐提高學生的認知能力。

2.教學目標

知識目標：掌握課程標準要求的知識，熟練掌握基因突變的本質、特點以及應用;掌握基因重組的本質和特點，會辨別不同情況下的基因重組。

能力目標：學會用圖示形式表示發生基因重組的原因，結合減數分裂過程，培養學生的作圖和識圖能力。藉助示意圖的觀察和對問題的思考，提高學生判斷、推理等能力。

情感目標：通過基因突變的原因培養學生正確的生活態度，愛護生命，通過基因重組瞭解親代和子代之間以及子代與子代之間的差異性，珍惜愛護生命。

　3.重點難點 基因突變發生的時期及特點，基因重組發生的時期、特點以及對應的基因變化圖。

　4.教學方法 針對教學內容和教學目標，選擇的教學模式為：提出問題——觀察現象——分析探索——得出結論。

　5. 課時安排 1課時

　　6.教具使用 多媒體結合 掛圖

　　7. 教學過程設計

本模塊的第1章至第4章，從分子水平闡述了基因的本質、基因在細胞中的存在位置、基因的結構和作用等基本問題，第5章則從生物變異入手，從基因和染色體變化的角度來認識生物發生變異的原因，是第4章《基因的表達》的延續和拓展。 本節教學可用1課時，教學重點是基因突變。基因重組的實質，即基因的自由組合定律，已經在孟德爾的豌豆雜交實驗中作過詳細的介紹，因此在本節教學中不再列為重點內容,本節在教學上採取以下思路:

從科學發現的過程切入，設置問題情境，引導學生探究

關於基因突變，教材選用了鐮刀型細胞貧血症的實例，從現象開始，追根溯源，讓學生理解基因突變的根本原因是DNA分子的鹼基對發生了變化。這種變化可能會導致生物體的性狀發生改變。限於篇幅，教材沒有過多地介紹鐮刀型細胞貧血症的發現過程。教師給學生適當補充一些相關材料(見後面)，並結合“思考與討論”中的問題，讓學生討論和探究。通過討論，學生能夠認識到基因突變的本質是DNA分子的鹼基對發生了改變，並且能夠進一步理解“基因對性狀的控制是通過控制蛋白質合成來實現的”這一基本的生物學原理。

用類比推理的方法引導學生理解基因突變的類型

怎樣全面理解DNA分子鹼基對的改變可能導致的結果呢?是不是DNA分子的鹼基對發生改變就一定會導致生物性狀的變化?為了説明這個問題，教師先引導學生閲讀 “問題探討”，討論英文句子中個別字母發生改變後，對於全句所表達的意思的影響情況。通過分析可以看出，英語句子中一個字母的改變，可能導致句子的意思不變、變化不大和完全改變這三種情況。然後，教師再通過聯想和類比的方法，結合不同的密碼子可以對應相同的氨基酸的知識，引導學生推測基因突變與生物性狀改變之間的關係，從而理解不是所有的基因突變都會導致生物體性狀的改變。所以，基因突變對於生物體來説，有的有害，有的有利，有的既無害也無利。

通過生活中的具體事例引導學生理解抽象的概念

在學習基因突變的原因時，教師引用癌症的病例，介紹癌症的形成是體細胞發生基因突變的結果，然後讓學生列舉生活中的事例，歸納哪些因素會導致基因突變。例如，射線(X射線、紫外線、γ射線等)容易引發癌症，在強烈的日光下暴曬，容易導致皮膚癌,(這時可以趣味設疑,為什麼要用防曬霜呢?);據報道，在醫院放射室工作的醫生容易患癌症;前蘇聯的切爾諾貝利核電站發生核泄漏時，核電站周圍的居民得癌症的機率大大增加。

以設問和討論的形式引導學生思考基因突變和基因重組的意義基因突變和基因重組的意義是教學中的難點。為了理解基因突變是生物變異的根本來源，是生物進化的原始材料，教師引導學生思考下列問題。基因突變能產生新的基因嗎?這些新的基因產生的新性狀對生物的生存有什麼意義(有利還是有害)?自然環境會選擇哪些個體生存下來?通過這些設問，使學生理解基因突變最重要的特點是產生了新的基因，原來的基因和新的基因所表達的性狀為自然環境提供了選擇的材料。基因重組儘管不能產生新的基因，但可以產生不同的生物性狀組合，產生新的基因型。所以説，基因重組為生物的進化提供了可供選擇的材料。

以填表的形式引導學生對比和總結

在教學結束時，可將基因突變和基因重組進行列表總結，其中的總結內容可由學生討論回答。

　8.引導學生討論完成課後作業

　　9.由學生小組代表來再次簡要總結本節知識點

　10.教學反思

本節課，怎樣在原來的基礎上引導學生對基因突變和基因重組的理解進入一個新的平台是本次教學思考的主要問題。在對教學資源進行整合的基礎上，立足課本，實現對知識的深化和拓展是主要的指導思想。 在學習基因突變時，重點是帶領學生學習基因突變的基本概念，研究內涵即基因結構的改變，外延是鹼基對的增添、缺失和替換。結合基因的結構和基因對性狀控制的相關知識，教師以多種多樣的教學方式讓學生自己研究基因突變是否一定會帶來性狀的.改變。同樣在學習基因重組的過程中採取了新的嘗試，讓學生根據文字，結合減數分裂的相關知識學習，在自己摸索的過程中實現外界知識的內化。

建構主義學習理論認為：在學習的過程中，獲得知識的多少取決於學習者根據經驗去建構有關知識的能力，而不取決於學習者記憶和背誦教師講授內容的能力。對知識的真正理解只能是學習者自身基於自身的經驗背景建構起來的。要想讓學生獲得更多、更牢固的知識，必須調動學生的積極性，讓其主動探索、體驗，僅僅依靠語言的傳遞是不夠的。生物學科屬於自然科學學科，在學習的過程中，根據新課標要求，要積極倡導探究式學習，從而提高學生的學習能力，培養研究精神。

　11.參考資料

鐮刀型細胞貧血症

鐮刀型細胞貧血症是20世紀初被人們發現的一種遺傳病。1910年，一個黑人青年到醫院看病，他的症狀是發燒和肌肉痠痛。經過檢查發現，他患的是當時人們尚未認識的一種特殊的貧血症，他的紅細胞不是正常的圓餅狀，而是彎曲的鐮刀狀。後來，人們就把這種病稱為鐮刀型細胞貧血症。鐮刀型細胞貧血症主要發生在黑色人種中，在非洲黑人中的發病率最高，在意大利、希臘等地中海沿岸國家和印度等地，發病人數也不少，在我國的南方地區也發現有這類病例。

1928年，人們就已經瞭解到鐮刀型細胞貧血症是一種遺傳病。後來證實，它是一種常染色體隱性遺傳病。1949年，一位曾經兩次獲得諾貝爾獎的美國著名化學家鮑林(ing)，在美國的《科學》雜誌上發表了題為《鐮刀型細胞貧血症──分子病》的研究報告。他在文章中寫道：“在我們的研究開始之時，有證據表明紅細胞鐮變的過程可能是與紅細胞內血紅蛋白的狀態和性質密切相關的。”鮑林將正常人、鐮刀型細胞貧血症患者和鐮刀型細胞貧血症基因攜帶者的血紅蛋白，分別放在一定的緩衝溶液中進行電泳，發現正常人和患者的血紅蛋白的電泳圖譜明顯不同，而攜帶者的血紅蛋白的電泳圖譜，與由正常人的和患者的血紅蛋白以1∶1的比例配成的混合物的電泳圖譜非常相似。鮑林推測鐮刀型細胞貧血症是由於血紅蛋白分子的缺陷造成的。

正常的血紅蛋白是由兩條α鏈和兩條β鏈構成的四聚體，其中每條肽鏈都以非共價鍵與一個血紅素相連接。α鏈由141個氨基酸組成，β鏈由146個氨基酸組成。鐮刀型細胞貧血症患者的血紅蛋白的分子結構與正常人的血紅蛋白的分子結構不同。1956年，英格拉姆(Ingram)等人用胰蛋白酶把正常的血紅蛋白(HbA)和鐮刀型細胞的血紅蛋白(HbS)在相同條件下切成肽段，通過對比二者的濾紙電泳雙向層析譜，發現有一個肽段的位置不同。也就是説，HbS和HbA的α鏈是完全相同的，所不同的只是β鏈上從N末端開始的第6位的氨基酸殘基，在正常的HbA分子中是穀氨酸，在病態的HbS分子中卻被纈氨酸所代替。

在HbS中，由於帶負電的極性親水谷氨酸被不帶電的非極性疏水纈氨酸所代替，致使血紅蛋白的溶解度下降。在氧張力低的毛細血管區，HbS形成管狀凝膠結構(如棒狀結構)，導致紅細胞扭曲成鐮刀狀(即鐮變)。這種僵硬的鐮狀紅細胞不能通過毛細血管，加上HbS的凝膠化使血液的黏滯度增大，阻塞毛細血管，引起局部組織器官缺血缺氧，產生脾腫大、胸腹疼痛(又叫做“鐮型細胞痛性危象”)等臨牀表現。