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高二生物《基因突變》教學(xué)設(shè)計(jì)

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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(shí)。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(duì)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(guò)對(duì)“遺傳信息在傳遞的過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)怎樣的錯(cuò)誤”、“染色體會(huì)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(guò)介紹人工繡變的知識(shí)和實(shí)例,幫助學(xué)生建立科學(xué)為社會(huì)生產(chǎn)、生活服務(wù)的意識(shí),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(guò)的DNA、基因、基因控制蛋白質(zhì)合成等知識(shí)密切相關(guān),學(xué)好基因突變可以有效地鞏固舊知識(shí);②基因突變的意義重大,是可遺傳變異主要的來(lái)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(shí)奠定基礎(chǔ);③對(duì)基因突變內(nèi)因與外因的分析,以及對(duì)人工誘變育種的學(xué)習(xí),是對(duì)學(xué)生進(jìn)行辯證唯物主義基本觀點(diǎn)和生命科學(xué)價(jià)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(lái)表述的,對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō),雖有知識(shí)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(shí),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(shí),而此知識(shí)相隔久遠(yuǎn),學(xué)生已大部分遺忘,會(huì)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(gè)染色體組的生物個(gè)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(gè)染色體組的生物個(gè)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(dòng)起來(lái),使他們得到能力測(cè)練也是一個(gè)難點(diǎn)。需要在課前認(rèn)真考慮設(shè)計(jì)問(wèn)題和教學(xué)過(guò)程。

  教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

  一、本課題的參考課時(shí)為三課時(shí)。

  二、第一課時(shí):

  1.首先提出問(wèn)題:“我們前面學(xué)習(xí)生物遺傳的過(guò)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(shuō)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(shū),按以下順序講述和提問(wèn):

  (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(gè)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(shuō)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(guò)去學(xué)習(xí)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等知識(shí)基礎(chǔ),可以讓學(xué)生討論“基因突變發(fā)生的時(shí)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(guò)程中。

  (2)基因突變的特點(diǎn)是:

  ①基因突變不僅僅發(fā)生在人類身上。在其它生物中都可以見(jiàn)到突變產(chǎn)生的性狀。這是基因突變的一個(gè)特點(diǎn)——廣泛性。

 ?、趽?jù)統(tǒng)計(jì),高等動(dòng)植物的十萬(wàn)到一億個(gè)配子中,僅有一個(gè)發(fā)生基因突變。這是基因突變的第三個(gè)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(shuō)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(gè)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(gè)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(jiàn)小資料)。

 ?、芑蛲蛔円话銓?duì)生物都是有害的。但某些對(duì)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(gè)性狀并不利于羊的奔跑,但有利于牧人對(duì)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(duì)發(fā)生突變的生物本身沒(méi)有明顯的利害關(guān)系。這些性狀可能會(huì)被人類選擇而保存下來(lái)。如:觀賞花卉的花色變異,對(duì)花本身的繁殖并無(wú)影響,卻可能被人類選擇而保存下來(lái)。

  (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(lái)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(shuō)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。化學(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(shí):

  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(wèn)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(gè)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(lái)分析,歸納出染色體組的概念。同時(shí)強(qiáng)調(diào)指出,一個(gè)染色體組內(nèi)是沒(méi)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(gè)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(lái)說(shuō)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(huì)有什么變化?”的問(wèn)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(shí)學(xué)生就有可能提出多倍體成因的問(wèn)題,如果學(xué)生不提出,教師也應(yīng)提出這樣的問(wèn)題,以引出下面的教學(xué)內(nèi)容。此時(shí)可引導(dǎo)學(xué)生回憶細(xì)胞有絲分裂過(guò)程中有沒(méi)有染色體加倍的情況后,教師來(lái)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(lái)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。可列舉三倍體無(wú)籽西瓜和八倍體小黑麥的培育來(lái)講解。其中要讓學(xué)生分析三倍體無(wú)籽西瓜為什么沒(méi)有籽,三倍體無(wú)籽西瓜與無(wú)籽番茄的培育原理有什么不同等問(wèn)題,以復(fù)習(xí)鞏固減數(shù)分裂中“聯(lián)會(huì)”、“四分體”和生長(zhǎng)素生理作用的知識(shí)。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(guò)程。

  四、第三課時(shí):

  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(huì)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(méi)有受精,就發(fā)育成新的植株。板書(shū)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(gè)花粉粒(屬雄性配子)發(fā)育成新的植株。板書(shū)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(huì)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(lái)。此時(shí)教師可引導(dǎo)學(xué)生回憶減數(shù)分裂的過(guò)程,指出“聯(lián)會(huì)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(lái)進(jìn)行歸納。當(dāng)單倍體概念形成后,可以追問(wèn)學(xué)生:能否以“體細(xì)胞中含有一個(gè)染色體組的個(gè)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(gè)問(wèn)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(guò)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(shuō)明其明顯縮短育種年限的優(yōu)點(diǎn)。為了說(shuō)明這一點(diǎn),可舉前面學(xué)習(xí)過(guò)的雜交育種的一個(gè)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(shí)較長(zhǎng)。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(huì)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(shí),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(wèn)題:

  1.本課題是第五章的最后內(nèi)容,如有時(shí)間應(yīng)對(duì)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(shí)聯(lián)系起來(lái),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(gè)特點(diǎn):遺傳物質(zhì)必須具備的四個(gè)特點(diǎn),其中包括了有關(guān)DNA的一系列知識(shí);④兩個(gè)規(guī)律:孟德?tīng)柊l(fā)現(xiàn)的兩個(gè)遺傳基本規(guī)律,其中包括伴性遺傳的問(wèn)題;⑤三種變異:遺傳的變異有三種來(lái)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(shí),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(guò)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(wèn)題,通過(guò)了解生產(chǎn)、生活等實(shí)際問(wèn)題的解決,注意對(duì)學(xué)生進(jìn)行生命科學(xué)價(jià)值觀的教育。

  小資料

  一、復(fù)等位基因?qū)嵗齽t:

  (l)目前對(duì)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(gè)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(gè)基因能同時(shí)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(gè)基因是一個(gè)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(méi)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(hào)染色體對(duì)中的一條染色體的短臂缺失,到嬰兒期會(huì)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。患兒最明顯的特征是哭聲輕、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(gè)小眼組成。其突變型的復(fù)眼呈棒狀,稱為棒眼,由68個(gè)小眼組成。

  三、單倍體育種技術(shù)簡(jiǎn)介:

  從花藥培養(yǎng)單倍體植株需要經(jīng)過(guò)三個(gè)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(zhǎng)出根、莖、葉;(3)使幼苗生長(zhǎng)健壯。每個(gè)步驟需要更換不同的培養(yǎng)基,直至長(zhǎng)成單倍體幼苗。

  據(jù)報(bào)道,單倍體植株一般在培養(yǎng)過(guò)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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