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教学设计方案
教学重点、难点、疑点及解决办法
1．教学重点及解决办法
（1）基因突变的概念和特点。
（2）基因重组的概念。
【解决办法】
（1）通过出示基因结构变化（碱基对的增添、缺失或改变）示意图，加深学生对基因突变内涵的理解。
（2）运用知识迁移的方法，引导学生复习自由组合和连锁、交换定律，概括出两种基因重组的类型。
（3）课堂教学中不断提出问题，让学生通过概念的运用达到巩固概念和知识迁移的目的。
2．教学难点及解决办法
基因突变的原因。
【解决办法】
对人类镰刀型细胞贫血症病因结合图解进行分析，使学生真正明白基因突变的原因——DNA复制过程也可能发生差错，基因中个别碱基的变化，就会造成性状改变。
3．教学疑点及解决办法
为什么说基因突变是变异的主要来源？
【解决办法】
讲明基因突变与基因重组的区别，联系实际举例。
课时安排
2课时。
教学方法
讲授法。谈话法。
教具准备
l．基因结构变化示意图，短腿安康羊和正常绵羊图。
2．镰刀型细胞贫血症病因图解，镰刀型贫血症红细胞和正常型红细胞比较图。
3．银幕以多媒体教学设备。
学生活动设计
1．提出问题，让学本自学。
2．引导学生观察基因结构变化的示意图．认识基因突变的实质。
3．在教师启发下，由学生分析镰刀型细胞贫血症病因图解，理解基因突变的原因。
教学步骤
第一课时
（一）明确目标
出示本节课应达到的学习目标。
1．变异的类型及可遗传变异的来源（B：识记）。
2．基因突变的概念、原因、特点和意义（B：识记）。
（二）重点、难点的学习与目标完成过程
引言：前面我们对遗传问题进行了学习、知道了主要的遗传物质是DNA，控制生物性状遗传的遗传物质的结构和功能的基本单位是基因，以及遗传的三个基本定律和伴性遗传。
可见、遗传的问题很复杂。那么，变异呢？也同样如此。在丰富多彩的生物界中，蕴含着形形色色的变异现象。今天，我们就来学习这方面的知识。
第四节 生物的变异
看教材第47页最后一段。
问：变异分为哪两大类？可遗传变异有哪几种来源。
学生回答。
教师强调，可遗传的变异不是由于环境因素的影响而引起的性状改变，而是由于生殖细胞内的遗传物质的改变引起的，因而能够遗传给后代。
问：通过美容手术，纹成弯弯的柳叶眉，这种柳叶眉能遗传吗？为什么？
（学生回答。）
又问：“一猪生九仔，连母十个样”，这种个体的差异，主要是什么原因产生的？
学生答出：通过基因重组产生的。
教师归纳：
问：镰刀型细胞贫血症是怎样引起的一种遗传病？（教师简介镰刀型细胞贫血症）
学生阅书第48后回答。
一、基因突变
镰刀型细胞贫血症是由基因突变引起的一种遗传病，是由于基因的分子结构发生了改变产生的。
问：大家回顾一下，什么叫基因？基因的分子结构如何？
学生回答。
基因是有遗传效应的DNA片段，基因中的脱氧核苷酸排列顺序（碱基顺序）就代表遗传信息。不同的基因，脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同。
出示基因结构变化示意图，对图讲解。
强调基因结构不管按以上的哪一种情况变化，归根结底都是碱基的排列顺序发生了改变，从而改变了遗传信息，引起生物性状的变异。
1．基因突变的概念
由于DNA分子中发生的碱基对的增添、缺失或改变，而引起的基因结构的改变，叫基因突变。
基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变，基因突变使一个基因变成它的等位基因，且通常会引起一定的表现型变化。
那么，基因突变是如何产生的呢？
2．基因突变的原因
以人类的镰刀型细胞贫血症为例。
显示：正常型红细胞与镰刀型细胞贫血症的红细胞的性状比较图。
镰刀型贫血症是一种异常血红蛋白病。一旦缺氧，患者红细胞变成长镰刀型，血液的粘性增加，引起红细胞的堆积，导致各器官血流的阻塞。而出现脾脏肿大，四肢的骨骼、关节疼痛，血尿和肾功能衰竭等症状，病重时，红细胞受机械损伤而破裂产生溶血现象，引起严重贫血而造成死亡。
显示：镰刀型细胞贫血症病因图解。
问：镰刀型贫血症病人的红细胞和正常人的为什么不一样？
问：镰刀型贫血症病人的血红蛋白中的谷氨酸为什么被缬氨酸取代？
学生回答。
教师强调，镰刀型细胞贫血症发病的根本原因是控制血红蛋白会成的基因中一个碱基对发生了改变，由  变成  。
问：基因突变有何意义？
学生答出：基因突变是生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的原材料，是生物进化的内因，没有变异就没有进化，因而在生物进化中具有重要意义。
3．基因突变的特点
问：基因突变作为生物变异的重要来源，它有哪些特点呢？
学生阅书第49页后，由学生回答教师穿插其中讲解，后归纳。
①普遍性 ②随机性 ③稀有性 ④有害性 ⑤ 不定向性
教师强调，自然条件下发生的基因突变叫做自然突变，人为条件下诱发产生的基因突变叫做诱发突变。基因突变可以发生在体细胞中，也可以发生在生殖细胞中。在高等生物里，大约10万到1亿个生殖细胞中才会有一个发生基因突变。可见突变其实也是不容易发生的。
（三）总结、扩展
生物的变异，根据生物体内的遗传物质是否改变，分为可遗传变异和不可遗传变异两类。可遗传变异中的基因突变，是基因分子结构的改变。是在一定的外界条件或者生物内部因素的作用下，使得DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变，结果是基因中的脱氧核苷酸的排列顺序发生改变，最终导致原来的基因变为它的等位基因。
基因突变不同于基因重组，基因重组是基因的重新组合，产生了新的基因型，基因突变是基因结构的改变，产生了新的基因，产生了新的遗传物质。因而基因突变是生物产生变异的根本原因、为生物进化最供了最初的原材料。
（四）布置作业
1．某自花传粉植物连续几代开红花，一次开出一朵白花，白花的后代全开白花，其原因是（ ）
A．基因分离 B．基因重组 C．基因突变 D．环境刺激
（答案：C）
2．课本第51页复习题一，二、1、2。
（五）板书设计
第四节 生物的变异
一、基因突变
1．基因突变的概念
2．基因突变的原因
3．基因突变的特点
第二课时
（－）明确目标
出示本节课应达到的学习目标。
1．人工诱变在育种上的应用及成就（A：知道）。
2．基因重组的概念和意义（B：识记）。
（二）重点、难点的学习与目标完成过程
复习提问
（1）生物变异的根本来源是什么？它是怎样发生的？
（2）什么是诱发突变？它与自然突变的区别？
上述问题由学生—一回答。
诱发突变和自然突变在表现型上和遗传规律上没有区别，只是在人为条件下增加了突变出现的频率。
诱发突变又叫人工诱变，在生产实际中得到广泛应用。下面我们就来学习这方面的知识。
4．人工诱变在育种上的应用
指导学生阅书第50页后，回答问题：
（l）人工诱变的概念？
（2）人工诱变常用的方法有哪些？
诱发基因突变常用的物理因素主要包括电离射线如X射线、Y射线等，非电离射线如紫外线等，它们都直接或间接地作用于遗传物质，能引起有机体的突变。
诱发基因突变的化学因素如亚硝酸、硫酸二乙酯等，它们往往作用在核酸的碱基上，有时会引起DNA分子在复制时发生碱基配对的“差错”，而产生突变。
（3）诱变育种举例
人工诱变和杂交育种一样，能创造动植物新品种。20世纪60年代，我国培育出数百个农作物新品种。这些新品种具有抗病力强，产量高、品质好等优点。如黑龙江农科院培育成的“黑农五号”6个大豆新品种，产量提高了16％，含油量比原来的品种提高了2.5％。
应用诱变因素培养优良菌种在微生物选种中发挥了重要作用。青毒素高产菌株的培育，从1943年最初的菌种分泌的青毒素产量只有20单位／mL，到目前青毒素产量已达到  单位／mL，就是人工诱变的一个典型例子。
问：诱变育种有哪些优点呢？
学生回答。
通过人工诱变，可以大大提高突变率，再经过人工选择及一些育种措施，培育出人类需要的优良的生物品种。
问：可遗传的变异除基因突变外，还有哪些来源？
答：基因重组，染色体变异。
二、基因重组
问：什么叫基因重组？基因重组产生的根本原因是什么？举例说明
让学生回顾以前学过的遗传定律后，再—一回答。
1．基因重组的概念
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。这里必须注意到，基因重组只是生物个体的基因型发生了改变，出现了亲代没有的新的基因组合，而基因本身的结构并没有改变。
2．根本原因
基因重组产生的根本原因主要有两方面，一方面是由于基因的自由组合，即控制两对或两对以上相对性状的等位基因，位于两对或两对以上同源染色体上，该生物个体在减数分裂形成配子时，非同源染色体上的非等位基因间的自由组合。另一方面是由于位于同源染色体上的原来连锁在一条染色体的非等位基因，  在减数分裂第一次分裂的前期，复制后的同源染色体联会后，非姐妹染色单体之间由于交叉而交换，基因也随着交换。
上述二种原因，都能形成基因的重组，而新的重组基因类型又导致了不同相对性状的重组，使后代产生变异。
基因重组是通过有性生殖来实现的，如果两个亲本的杂合性越高、遗传物质的差距越大，基因重组的类型就越多，后代产生的变异也就越多。以豌豆为例，当具有10对相对性状的亲本进行杂交时，如果只考虑基因的自由组合（l0对等位基因位于10对同源染色体上）所引起的基因重组，  可能出现的表现型就有  种……。
（三）总结、扩展
人工诱变是人工应用各种物理、化学因素引起的基因突变，其优点是提高了变异的频率；变异性状稳定较快，加速了育种进程；能大幅度改良某些性状。因而是创造动植物新品种和微生物新类型的重要方法。
基因重组是通过有性生殖过程来实现的，如果两个亲本的杂合性越高、遗传物质差距越大，基因重组的类型就越多，后代产生的变异就越多。因而基因重组为生物的变异提供了极其丰富的来源，是形成生物多样性的重要原因之一，对生物进化具有十分重要的意义。
近年来，应用重组DNA技术，可以把经过改造的基因，通过载体送入生物细胞中，并使新的基因在细胞内正确表达。通过此种途径，获得人类需要的转基因动物或转基因植物。
（四）布置作业
1．生物变异的根本来源是（ ）
A．基因突变 B．基因重组
C．染色体变异 D．外界环境的影响
2．课本第51页复习题二、3、4，三、1、2。
（五）板书设计
4．人工诱变在育种上的应用
（l）人工诱变的概念 （2）人工诱变常用的方法
（3）诱变育种举例 （4）诱变育种的优点
二、基因重组
1．基因重组的概念
2．基因重组产生的原因
（l）基因的自由组合
（2）基因的连锁和交换
典型例题
1、将同一品种的小麦分别种在水肥条件不同的农田，其株高等性状表现出很大差异，这种现象在遗传学上称为（ ）
A．遗传性 B．遗传重组引起的变异
C．基因突变产生的差异 D．不遗传的变异
解析：生物的变异分为不遗传的变异和遗传的变异，前者是由于环境条件的改变引起生物性状的变异，后者是由于遗传物质改变引起的生物性状的变异。
同一品种的小麦含有相同的遗传物质，若在相同的环境条件下，其表现出来的性状是一样的。同一品种的小麦在水肥不同的农田，其性状差异是由于环境条件不同引起的，而非遗传物质改变引起的。若由基因突变引起的，则只限于极少数个体出现性状差异。因为品种是纯合子，也不存在由基因重组和染色体变异导致性状变异的问题。所以是一种不遗传的变异。
答案：D
2、基因突变大多数都有害的原因是（ ）
A．基因突变形成的大多是隐性基因
B．基因突变破坏了生物与环境之间形成的均衡体系
C．基因突变形成的表现效应往往比基因重组更为明显
D．基因突变对物种的生存和发展有显著的负作用
解析：如果对基因突变的有害性理解不深刻，易选C和D，因基因突变后，性状改变确定非常显著，而且往往对个体生存确实不利；但表现效应明显不一定导致有害，虽然基因突变大多有害，可是对生物的进化具有重要的意义。故C、D不合题意。A项中的隐性基因不一定就有害，何况基因突变是不定向的。只有B项叙述才是真正导致有害性的原因。该题重在分析供选项之间隐含的微妙关系，必须应用基础知识作出推理，确定正确答案。
答案：B
3、果蝇约有  对基因，假定每个基因的突变率都是  ，一个大约有  个果蝇的群体，每一代出现的基因突变数是（ ）
A．  B．  C．  D． 
解析：自然界中生物的自发突变的频率很低，这是对于单个基因而言，但种群是由许多个体所组成，每个个体的每个细胞中都含有成千上万个基因，依据题干所列出的数值，这个果蝇群体每一代出现的基因突变数目是  （个）。该题通过有关数据的分析，说明基因突变是生物变异的根本来源。对于生物群体而言，基因突变的性状也是非常巨大的。
答案：B
4、用一定剂量的秋水仙素处理某种霉菌，诱发了基因突变，秋水仙素最有可能在下列哪项过程中起作用？（ ）
A．有丝分裂间期 B．有丝分裂全过程
C．受精作用过程 D．减数分裂第一次分裂间期
解析：基因突变最易发生于DNA分子复制过程中，即细胞有丝分裂间期（导致体细胞发生突变）或减数分裂第一次分裂间期（导致生殖细胞发生突变）。当然，对有性生殖的动、植物，只有生殖细胞中的基因突变才能影响到子代性状的变化。霉菌的繁殖方式是无性生殖（孢子生殖），它不进行减数分裂。
该题是关于基因突变发生时期的应用题，属于化学诱变的范围。考查学生对知识的迁移能力。
答案：A
 5、根据图示分析人类镰刀型细胞贫血症的病因，并回答：
（1）请给予图中①②③以特定的含义：
①__________；
②__________；
③__________。
（2）患镰刀型细胞贫血症的根本原因是，控制__________合成的____________，从而改变了遗传信息。
（3）镰刀型细胞贫血症是常染色体上隐性遗传病，该隐性致病基因在图中对应的碱基组成为__________；正常基因在图中对应的组成为__________。
（4）根据镰刀型细胞贫血症的发病率和表现特征，说明基因突变具有__________和__________的特点。
解析：镰刀型细胞贫血症的病因是由于病人的血红蛋白分子的一条多肽链上，有一个氨基酸的种类发生了改变，即由正常的谷氨酸变成了异常的缬氨酸，根本原因是合成血红蛋白分子的遗传物质DNA的碱基序列发生了改变，就是发生了基因突变，由  突变成  。
答案：（1）①基因突变 ②CAT ③GUA （2）血红蛋白 DNA碱基序列发生了改变
（3）   （4）突变率低 有害性
习题精选
1．下列不属于基因突变引起的变异是（ ）
A．果蝇的白眼 B．血友病 C．短腿安康羊 D．猫叫综合征
2．生物变异的根本来源是（ ）
A．基因重组 B．染色体数目变异 C．染色体结构变异 D．基因突变
3．生物界是千姿百态，多种多样的，这都要建立在生物丰富变异的基础上。生物丰富的变异主要来源于（ ）
A．基因重组 B．基因突变 C．染色体变异 D．环境变化
4．基因重组发生在（ ）
A．减数分裂形成配子的过程中 B．受精作用形成受精卵的过程中
C．有丝分裂形成子细胞的过程中 D．通过嫁接，砧木和接穗愈合的过程中
5．下列关于基因突变的叙述中，正确的是（ ）
A．基因突变发生在DNA的复制过程中
B．基因突变都是有害的，不利于生物进化
C．只有细胞核中的基因才会发生基因突变
D．同源染色体上的成对基因往往同时突变
6．在一块马铃薯甲虫成灾的地里，喷了一种新的农药后，约98％的甲虫死了，约2％的甲虫生存下来，生存下来的原因是（ ）
A．有基因突变产生的抗药性个体存在
B．以前曾喷过某种农药，对农药有抵抗力
C．约有2％的甲虫未吃到沾有农药的叶子
D．生存下来的甲虫是身强体壮的年轻个体
7．下面叙述的变异现象，可遗传的是（ ）
A．割除公鸡和母鸡的生殖腺并相互移植，因而部分改变的第二性征
B．果树修剪后所形成的树冠具有特定的形状
C．用生长素处理未经受粉的番茄雌蕊，得到的果实无子
D．开红花的一株豌豆自交，后代部分植株开白花
8．可遗传的变异的来源有__________、__________和染色体变异。其中染色体变异包括__________和__________。能阐明生物产生的后代中出现性状自由组合和互换原因的是__________________。
9．昆虫学家用人工诱变的方法使昆虫产生基因突变，导致酯酶活性升高，该酶可催化分解有机磷农药。近年来已将控制酯酶合成的基因分离出来，通过生物工程技术将它导入细菌体内，并与细菌内的DNA分子结合起来。经过这样处理的细菌仍能分裂繁殖。请根据上述资料回答：
（l）人工诱变在生产实践中已得到广泛应用，因为它能提高________，通过人工选择获得_________.
（2）酯酶的化学本质是______，基因控制酯酶合成要经过________和_______ 两个过程。
（3）通过生物工程产生的细菌，其后代同样能分泌酯酶，这是由于________.
（4）请你具体说出一项上述科研成果的实际应用__________.
10．攻克癌症是当前医学上重要的研究课题，请阅读下列短文，并回答问题：医学上，对于癌症病人通常采用手术切除肿瘤，然后再进行“化疗”，来延长癌症病人的生命。“化疗”的 基本原理是通过化学药物作用于细胞周期的间期，抑制癌细胞增殖，从而达到控制病人病情恶化的目的。1975年英国科学家科勒和米勒坦，将B淋巴细胞中产生抗体的基因，通过特殊的技术转移到肿瘤细胞内，成功地获得了世界第一株能稳定分泌单一抗体的杂交瘤细胞株，致使医治癌症又有了新的突破。请问：
（l）“化疗”能控制病情恶化是因为化学药物能通过抑制__________，达到终止______的目的。
（2）B淋巴细胞中产生抗体的基因，转移到肿瘤细胞内的__________分子中，使抗体基因在肿瘤细胞中指挥抗体合成。
（3）经培养的肿瘤细胞，在大量增繁过程中通过__________的方式，产生大量__________供医学应用。
参考答案：
1．D 2．D 3．A 4．A 5．A 6．D 7．D 8．基因重组；基因突变；染色体结构变异；染色体数目变异；基因重组。9．（1）基因突变频率，人们所需要的突变性状（仅答案变性状不给分）；（2）蛋白质，转录，翻译；（3）控制酯酶合成的基因随着细菌DNA分子复制而复制，并在后代中表达；（4）用于降解污水中的有机磷农药，以保护环境。10．（1）DNA复制；肿瘤细胞分裂（2）DNA（3）基因表达；特异性抗体（或单一抗体）。
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