（必修2）第1节 基因突变和基因重组（教案1）

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第1节基因突变和基因重组

• 教学目标
  

1．举例说明基因突变的原因。
2．举例说出基因重组。
3．说出基因突变和基因重组的意义。
4．说出细胞癌变的原因和癌细胞的特点。

• 教学重难点
  

【教学重点】
基因突变的概念。
【教学难点】
1．基因突变和基因重组的意义。
2．细胞癌变的原因。

• 教学过程
  

一、导入新课
展示太空育种的成果图片，设置问题，引入新课：航天育种的生物学原理是什么？如何看待基因突变所造成的结果？
二、讲授新课
（一）基因突变的实例
引导学生分析资料：
1910年，赫里克医生的诊所来了一位黑人病人，病人脸色苍白，四肢无力，是严重的贫血病患者。医生使用所有能治疗贫血病的药物，但对这个病人无效。对病人做血液检查时发现，红细胞在显微镜下不是正常的圆饼形，而是又长又弯的镰刀状，称镰状细胞贫血。
（1）1949年，美国化学家鲍林将正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白，分别放在一定的溶液中电泳，发现正常人和患者的血红蛋白的电泳图谱明显不同，鲍林推测镰刀型细胞贫血症是由于血红蛋白分子的缺陷造成的。经过分析，鲍林认为镰刀型细胞贫血症是一种分子病（展示正常红细胞和镰状红细胞的图片）。
（2）1956年，英格拉姆等人用酶将正常的血红蛋白和镰刀型细胞的血红蛋白在相同条件下切成肽段，通过电泳对二者进行分析，发现有一个肽段的位置不同。
镰刀型细胞贫血症的病因分析：


教师展示血红蛋白合成过程中的异常：


问题1：镰刀型细胞贫血症的形成原因是什么？
（镰刀型细胞贫血症是由DNA分子中碱基替换引起的一种遗传病。）
问题2：基因突变发生在信息流动的哪个环节中？
（DNA→DNA。）
问题3：从图中来看，基因突变一般发生在细胞分裂的哪一时期？
（有丝分裂间期或减数第一次分裂间期DNA复制时。）
（二）基因突变
思考：碱基除了替换，还有哪些变化可以引起基因突变？
概念：DNA分子中发生碱基的替换、增添和缺失，而引起的基因碱基序列的改变。教师通过PPT展示不同类型的基因突变：


问题4：碱基的几种改变方式，一定会引起蛋白质的改变吗？
（不一定。当发生替换时，由于密码子的简并性，蛋白质中的氨基酸可能发生变化，也可能不发生变化。）
问题5：基因中的碱基发生增添后，对蛋白质有何影响？
（当发生增添时，除肽链长度发生改变外，插入点以后的氨基酸一般都会发生变化。）
问题6：基因中的碱基发生缺失后，对蛋白质有何影响？
当发生缺失时，除肽链长度发生改变外，缺失点以后的氨基酸一般都会发生变化。
从以上分析可以看出，碱基的改变不一定会引起蛋白质的改变。碱基的替换引起蛋白质的改变最小。
（三）细胞的癌变
学生阅读课本P82页“结肠癌发生的原因”，思考回答问题：
1．从基因角度看，结肠癌发生的原因是什么？（原癌基因和抑癌基因突变。）
2．健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？（存在。）
3．根据图示推测，癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点？（癌细胞的形态结构发生了变化，容易在体内分散和转移。）
结合正常细胞和癌细胞的图片，教师讲细胞癌变的原因：人和动物细胞中的DNA上本来就存在与癌变相关的基因：原癌基因和抑癌基因。一般来说，原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的，这类基因一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强，就可能引起细胞癌变。相反，抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡，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。
总结癌细胞的特点：（建议使用视频：【知识解析】显微镜下的癌细胞、【知识解析】显微镜下的正常细胞和癌细胞）
①适宜条件下，癌细胞能够无限增殖；
②癌细胞的形态结构发生显著变化；
③细胞膜上的糖蛋白减少，癌细胞之间的黏着性减少，容易在机体内分散和转移。
（四）基因突变的原因
基因突变包括诱发突变和自发突变。诱发因素包括可分为三类：物理因素、化学因素和生物因素。例如，紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA ；亚硝酸盐、碱基类似物等能改变核酸的碱基；某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞的DNA，等等。但是，在没有这些外来因素的影响时，基因突变也会由于DNA复制偶尔发生错误等原因自发产生。
基因突变的特点：
学生阅读课本P83页“基因突变的特点”部分，总结基因突变的特点。（建议使用知识卡片：【生物世界】基因突变的特点、【生物世界】基因自发突变频率）
（五）基因突变的意义
1．新基因产生的途径；
2．生物变异的根本原因；
3．生物进化的原始材料。
（六）基因重组
展示生物体的多样性的图片，引导学生思考：“一母生九仔，连母十个样”这种差异是怎么造成的？
1．概念：基因重组是指生物进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。
问题：基因重组能否产生新的基因？
不能，因为基因重组只是原有基因的重新组合。
2．类型：
（1）非同源染色体上非等位基因自由组合。发生于减数第一次分裂后期。
（2）同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交叉互换。发生于减数第一次分裂前期（四分体时期）。
3．意义：基因重组为生物变异提供了极其丰富的来源，是生物变异的来源之一，对生物进化也具有重要的意义。
三、课堂反馈
1．基因突变的本质是（ D ）A．染色体上的DNA变成了蛋白质B．染色体上的DNA变成了RNAC．染色体上的DNA减少了或增多了D．染色体上的DNA结构发生了局部改变
2．进行有性生殖的生物其亲子代之间总是存在着一定的差异的主要原因是（  A  ）
A． 基因重组              B． 基因突变
C． 染色体变异            D． 生活条件改变
3．癌症是当前严重威胁人类生命的疾病，是导致我国城市居民死亡的首要原因。下列有关癌细胞的叙述，错误的是 （ B ）
A．具有细胞增殖失控的特点
B．癌细胞只有原癌基因没有抑癌基因
C．基因突变可能使正常细胞变成癌细胞
D．细胞膜上糖蛋白减少，癌细胞易分散转移
四、课堂小结
教师与学生一起小结本节知识，学生边讲，教师边板书，或通过课件展示。