高中生物必修2《第5章遗传信息的改变第1节基因突变》108北师大教案设计

《基因突变》教学设计

伊金霍洛旗高级中学

解蓓

一．课标要求（2017年版）

1.

概述碱基的替换、插入或缺失会引发基因中碱基序列的改变2.

阐明基因中碱基序列的改变有可能导致它所编码的蛋白质及相应的细胞功能发生变化，甚至带来致命的后果

3.

描述细胞在某些化学物质、射线以及病毒的作用下，基因突变概率可能提高，而某些基因突变能导致细胞分裂失控，甚至发生癌变

二．本节教学目标确定

1.通过对镰刀型细胞贫血症发现过程的分析，能利用遗传信息控制生物性状的观点，说出导致镰刀型细胞贫血症的根本原因是血红蛋白基因中碱基序列改变。

2.通过对两个基因突变实例的小组讨论和资料分析，归纳总结出基因突变的类型。

3.能够结合基因突变的原因和特点对个人生活习惯饮食方式等提出合理建议。

三．教材内容及重点、难点分析

本节课是遗传与进化第五章第一节的内容《基因突变和基因重组》，考虑到教学内容的关系，在教材处理上，用1课时的时间进行基因突变的教学。

本节课的生物学核心概念是“基因突变”。对这个概念的彻底理解，是建立在理解了基因的本质，基因对性状的控制等相关内容的基础之上的；同时，能否深入理解基因突变这一核心概念也关系到能否理解后续育种和生物进化等内容。因此，这一节在必修二《遗传与进化》中属于承上启下的一节。《基因突变》本节的教学重点安排三个方面的内容：基因突变的概念、基因突变的原因和基因突变的特点。

其中基因突变的概念是核心内容，既是教学重点也是教学难点。为了达到深入理解基因突变这一核心概念的目标，搜集整理了肺癌、镰刀型贫血症和囊性纤维病三个实际例子，辅以合适的参考资料，并精心设计了问题，帮助引导学生思考。四．教学过程与分析

教师组织和引导

学生活动

教学意图

创设情境

导入新课

提供背景资料：

肺癌是发病率和死亡率增长最快，对人群健康和生命威胁最

大的恶性肿瘤之一。目前认为吸烟是肺癌的最重要的高危因素，烟草中有超过3000种化学物质，其中多链芳香烃类化合物（如：苯并芘）和亚硝胺等可通过多种机制导致支气管上皮细胞DNA损伤，使原癌基因（如Ras基因）和抑癌基因（如p53，FHIT基因等）发生改变。

播放《解密癌症》短视频

学生先阅读癌症相关背景资料然后观看视频

思考引发肺癌的根本原因是什么？

利用与生活联系紧密的社会热点问题，导入新课，迅速吸引学生注意力，激发学生学习兴趣

引出某些基因突变能导致细胞分裂失控，甚至发生癌变

基因突变为何能引起生物性状的改变？

学生回答：

基因通过指导蛋白质的合成控制生物性状

复习回顾上一章《基因对性状的控制》相关知识，为理解本节内容做铺垫

基因突变的实例——镰刀型细胞贫血症

阅读参考资料1：镰刀型细胞贫血症的发现过程

1910年，一个黑人青年到医院看病，他的症状是发烧和肌肉疼痛，经过检查发现，他患的是当时人们尚未认识的一种特殊的贫血症，他的红细胞不是正常的圆饼状，而是弯曲的镰

1949年,一位曾经两次获得诺贝尔奖金的美国著名化学家鲍林将正常人、镰刀型细胞贫血症患者和镰刀型细胞贫血症基因携带者的血红蛋白,分别放在一定的缓冲溶液中电泳,发现正常人和患者的血红蛋白的电泳图谱明显不同。后经过进一步研究发现血红蛋白中第6位的氨基酸，正常是谷氨酸，在异常血红蛋白分子中却被缬氨酸所代替。

血红蛋白结构异常就是镰刀型贫血症的根本原因吗？

如何验证你的假设？结合参考资料2说说你的思路。

资料2北京赛百盛基因技术有限公司

CFTR

基因的全序列测定。方案一：价格：3,000

元人民币：通过高通量测序完成

CFTR

基因的全序列测定，包括位于

CFTR

基因的

8

号内含子中的

Poly

T

的

测序。

学生根据中心法则的内容说出：蛋白质中氨基酸排列顺序是由基因中碱基排列顺序决定的，，所以，血红蛋白异常可能是由血红蛋白基因中碱基发生改变引起的。

学生查密码子表完成图中填空，猜想镰刀型细胞贫血症产生的根本原因

学生阅读参考资料，使用合理的论证来做出判断。

按照由现象到本质的客观认识规律，逐步引导学生思考导致现象的原因。

培养学生利用已学知识（基因控制蛋白质的合成）解决新问题的能力

培养学生从给出的材料提取关键信息的能力

基因突变的实例二

囊性纤维病

方案二：价格：3,800

元人民币：通过高通量测序实现的

CFTR

基因的全序列测定和应用多重连接探针扩增（MLPA）技术实现大型重排检测。

可接受的样本类型：5

个口腔拭子

或2.5

ml血液装于真空采血管中

或

DNA

样品

出报告时间：

通常情况下收到样品后

30-35

天。

（资料来源网络）

思考问题

1.

CFTR基因缺失3个碱基后，CFTR蛋白序列会产生什么变化？给出参考资料3：1989年，CFTR基因首次被发现，它位于第七对常染色体上，长度约为6132个碱基对，编码产物是由1480个氨基酸组成的一种离子通道蛋白，被命名为囊性纤维化跨膜转导调节因子。

部分DNA序列如下：

...AAGGCCCACCATGCAGAGGTCGCCTCTG

......

GTGCAAGATACAAGGCTTTAG

...TTCCGGGTGGTACGTCTCCAGCGGAGAC

......

CACGTTCTATGTTCCGAAATC

部分mRNA序列：....AAGGCCCACCAUGCAGAGGUCGCCUCUG .....

.GUGCAAGAUACAAGGCUUUAG

部分氨基酸序列：甲硫氨酸-谷氨酰胺-精氨酸-丝氨酸-脯氨酸-亮氨酸......缬氨酸-谷氨酰胺-天冬氨酸-苏氨酸-精氨酸-亮氨酸

（资料来源NCBI）

学生生成“血红蛋白基因中发生一个碱基对替换是造成镰刀型细胞贫血症的根本原因”的概念

思考、回答、思考

小组合作讨论完成

培养学生的科学思维

利用学生已有知识建立与新知识的联系

培养学生运用信息，转变头脑中已有概念加深对已有知识的