高中生物电子教案.docx

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高中生物电子教案

5.1基因突变与基因重组

【三维目标】

1、 　知识与技能

（1）举例说明基因突变的特点和原因

（2）举例说出基因重组

　　（3）说出基因突变和基因重组的意义

2、过程与方法

（1）采用镰刀型细胞贫血症的实例，从现象开始，追根溯源，让学生理解基因突变　　

（2）用类比推理的方法引导学生理解基因突变的类型

　　（3）通过生活中的具体事例引导学生理解抽象的概念，归纳哪些因素会导致基因突变

　　（4）以设问和讨论的形式引导学生思考基因突变和基因重组的意义

3、情感态度与价值观

　　引导学生从生物学角度对基因突变和基因重组作科学的了解，形成正确的科学价值观，激发学生的责任感。

【教学重点】

　　1．基因突变的概念及特点

　　2．基因突变的原因

【教学难点】  

　　基因突变和基因重组的意义

【教学过程】

一、基因突变

（一）概念：

DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变。

（二）诱变因素：

1、物理因素：

如紫外线、X射线及其他辐射，损伤细胞内的DNA。

2、化学因素：

如亚硝酸、碱基类似物能改变核酸的碱基。

3、生物因素：

某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞的DNA。

（三）发生的时期：

DNA分子复制时期，如有丝分裂、减数第一次分裂间期。

（四）实例：

镰刀型细胞贫血症：

1、直接病因：

血红蛋白多肽链上一个氨基酸被替换。

2、根本原因：

血红蛋白基因（DNA）上碱基发生改变，由A—T变为T—A。

（五）特点：

1、普遍性：

在生物界中普遍存在。

2、随机性：

生物个体发育的任何时期。

3、低频性：

突变频率很低。

4、不定向性：

可以产生一个以上的等位基因。

5、多害性：

多数有害，少数有利，也有中性。

（六）意义：

基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。

二、基因突变概念要素整合图解

将基因突变的内涵、外延、原因、结果、特点、意义等概念要素整合如右图：

三、基因突变对性状与子代的影响

（一）基因突变对性状的影响：

1、改变性状：

（1）原因：

突变间接引起密码子改变，最终表现为蛋白质功能改变，影响生物性状。

（2）实例：

镰刀型细胞贫血症。

2、不改变性状，有下列两种情况：

（1）一种氨基酸可以由多种密码子决定，当突变后的DNA转录后的密码子仍然决定同种氨基酸时，这种突变不会引起生物性状的改变。

（2）突变成的隐性基因在杂合子中不引起性状的改变。

（二）基因突变对子代的影响

1、基因突变发生在有丝分裂过程中，一般不遗传，但有些植物可以通过无性生殖传递给后代。

2、如果发生在减数分裂过程中，可以通过配子传递给后代。

四、基因重组

（一）概念：

生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。

（二）发生时期和原因

时期

原因

减数第一次分裂后期

随着非同源染色体的自由组合，非等位基因自由组合

减数第一次分裂前期（四分体）

同源染色体上的非等位基因随非姐妹染色单体的交换而发生交换

（三）意义：

基因重组能够产生多样化的基因组合的子代。

子代中就可能出现适应变化的环境的个体，从而在多变环境中繁衍下去。

五、基因突变和基因重组的区别和联系

（一）基因突变和基因重组概念的比较

基因突变

基因重组

变异实质

基因结构发生改变，产生新的基因

控制不同性状的基因重新组合

时间

主要在细胞分裂间期

减数第一次分裂四分体时期和后期

可能性

可能性小，突变频率低

普遍发生在有性生殖过程中，产生变异多

适用范围

所有生物都可发生，包括病毒，具有普遍性

只适用于真核生物有性生殖

结果

产生新的基因

产生新的基因型

意义

是变异的根本来源，为生物进化提供最初的原始材料

是形成生物多样性的重要原因之一，加快了进化的速度

举例

镰刀型细胞贫血症

一母生九子，连母十个样

（二）根据细胞分裂图来确定变异类型

A图

B图

分裂类型

有丝分裂

减数分裂

变异类型

基因突变

基因突变或基因重组

【思考感悟】存在诱变因素是否一定发生基因突变？

不一定，但基因突变的频率会提高。

5.2染色体变异

【三维目标】

　　1、知识与技能

（1）说出染色体结构变异的基本类型。

（2）说出染色体数目的变异。

　　（3）学习低温诱导植物染色体数目变化的方法。

能够解释低温诱导染色体加倍的原理，评价不同作物、不同的温度对染色体加倍实验的影响效果。

2、过程和方法

（1）以辨图、设问、讨论和复习的方式理解染色体组的概念。

（2）通过具体实例、概念的辨析和对比，认识单倍体、二倍体和多倍体之间的关系。

　　（3）用图解、事例和图表的形式引导学生学习多倍体和单倍体育种。

　　（4）以实验的方式认识低温对诱导染色体数目的变化的作用。

　　3、情感态度和价值观

（1）染色体数目变化原理在农业生产上的应用，激发学生学以以致用的理想。

（2）通过实验，养成与他人合作、共享并能够欣赏别人的观点和创意的习惯。

　　（3）培养学生的动手能力，激发学生勇于探索的热情，使学生关注染色体加倍对人类未来的发展影响。

　　【教学重点】

　　染色体数目的变异。

　　【教学难点】

　　1.染色体组的概念。

　　2.二倍体、多倍体和单倍体的概念及其联系。

　　3.低温诱导染色体数目变化的实验。

【教学过程】

第1课时

一、染色体结构的变异

（一）概念：

由染色体结构的改变而引起的变异。

（二）种类：

1、缺失：

染色体中某一片段缺失引起的变异。

如图1。

2、重复：

染色体中增加某一片段引起的变异。

如图2。

3、易位：

染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的变异。

如图3。

4、倒位：

染色体中某一片段位置颠倒引起的变异。

如图4。

（三）结果：

使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。

（四）举例：

猫叫综合征，是由于人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病。

二、染色体数目的变异

（一）概念：

由染色体数目的改变而引起的变异。

（二）类型

1、细胞内个别染色体数目的增加或减少。

2、细胞内的染色体数目以染色体组的形式成倍的增加或减少。

（三）结果：

使基因的数量增加或减少。

（四）举例：

三倍体无子西瓜等。

三、与染色体数目变异有关的概念

（一）染色体组：

细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息。

（二）二倍体：

由受精卵发育而成，体细胞中含有两个染色体组，包括几乎全部动物和过半数的高等植物。

（三）多倍体

1、概念：

由受精卵发育而来，体细胞中含三个或三个以上染色体组的个体。

其中，体细胞中含有三个染色体组的叫做三倍体，含有四个染色体组的叫做四倍体。

例如，香蕉是三倍体，马铃薯是四倍体。

2、分布：

在植物中常见，在动物中极少见。

3、特点：

与二倍体植株相比，多倍体植株常常是茎杆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质含量丰富。

（四）单倍体

1、概念：

由未受精的生殖细胞发育而来，染色体数和染色体组数是正常体细胞的一半，即体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。

2、特点：

与正常植株相比，植株长得弱小，且高度不育。

四、染色体组和染色体组数目的判断

（一）一个染色体组中所含染色体的特点

1、不含同源染色体。

2、染色体形态、大小和功能各不相同。

3、含有控制一种生物性状的一整套基因，但不能重复。

（二）确定某生物体细胞中染色体组数目的方法

1、细胞内形态相同的染色体（同源染色体）有几条，含有几个染色体组。

如图细胞中相同的染色体有4条，此细胞中有4个染色体组。

2、根据基因型来判断。

在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状（单位性状）的基因出现几次，则有几个染色体组，如基因型为AAaBBb的细胞或生物体含有3个染色体组，也可以记作：

同一个字母不分大小，重复出现几次，就是几个染色体组。

控制同一性状的基因位于同源染色体上，所以有几个等位基因就意味着有几条同源染色体。

3、根据染色体的数目和染色体的形态数来推算。

染色体组的数目＝染色体数/染色体形态数。

例如，果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2个。

第2课时

五、低温诱导植物染色体数目变化的实验

（一）实验原理：

低温抑制纺缍体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞不能分裂成两个子细胞，于是染色体数目改变。

（二）方法步骤：

洋葱根尖培养→固定→制作装片（解离→漂洗→染色→制片）→观察。

（三）试剂及用途

1、卡诺氏液：

固定细胞的形态。

2、改良苯酚品红染液：

使染色体着色。

3、解离液[15%的盐酸和95%的酒精混合液（1︰1）]：

使细胞分散。

六、二倍体、多倍体与单倍体

（一）二倍体、多倍体、单倍体的比较

二倍体

多倍体

单倍体

概念

体细胞中含2个染色体

组的个体

体细胞中含3个或3个以

上染色体组的个体

体细胞中含本物种配子染色

体数的个体

染色体组

2个

3个或3个以上

1至多个

发育起点

受精卵

受精卵

配子

自然成因

正常有性生殖

未减数的配子受精；合子

染色体数目加倍

单性生殖（孤雌生殖或孤雄

生殖）

植物特点

正常

果实、种子较大，生长发

育延迟，结实率低

植株弱小，高度不育

举例

几乎全部动物、过半数

高等植物

香蕉、普通小麦

玉米、小麦的单倍体

（二）单倍体与二倍体、多倍体的判定

1、单倍体与二倍体、多倍体是两个概念系统，主要区别在于是由什么发育而来的，单倍体的概念与染色体组无关。

单倍体一般含一个染色体组（二倍体生物产生的单倍体），也可以含两个、三个甚至更多个染色体组，如普通小麦产生的单倍体，就有三个染色体组。

2、二倍体、多倍体与染色体组直接相关，体细胞含有两个染色体组的个体叫二倍体，含有三个或三个以上的叫多倍体。

【思考感悟】

（1）改良苯酚品红染液可以用什么试剂替代？

（2）实验中的情况在自然界中能发生吗？

（1）可以用龙胆紫、醋酸洋红等碱性染料替代。

（2）能，特别是在高原植物中。

七、三种可遗传变异的比较

基因重组

基因突变

染色体变异

概念

因基因的重新组合而产生的变异

基因结构的改变，包括DNA碱基

对的增添、缺失和替换

染色体结构或数目变

化而引起的变异

类型

①非同源染色体上的非等位基因自由组合②同源染色体上的非姐妹染色单体之

间交叉互换

①自然状态下发生的——自然突变

②人为条件下发生的——诱发突变

①染色体结构变异

②染色体数目变异

适用

范围

真核生物进行有性生殖产生配子时在核遗传中发生

任何生物均可发生（包括原核、真核生物及非细胞结构的生物）

真核生物核遗传中发

生

产生

结果

只改变基因型，未发生基因的改变，既

无“质”的变化，也无“量”的变化

产生新的基因，发生基因“种类”

的改变或“质”的改变，但量未变

可引起基因“数量”

上的变化

意义

形成多样性的重要原因，对生物进化有

十分重要的意义

生物变异的根本来源，提供生物进

化的原始材料

对生物进化有一定意义

育种

应用

杂交育种

诱变育种

单倍体、多倍体育种

八、单倍体育种与多倍体育种比较

单倍体育种

多倍体育种

原理

染色体数目以染色体组形式成倍减少，然后

再加倍从而获得纯种

染色体数目以染色体组形式成倍增加

方法

花药离体培养获得单倍体，再用秋水仙素处

理幼苗

秋水仙素处理正在萌发的种子或幼苗

优点

明显缩短育种年限

器官大，营养成分含量高，产量增加

缺点

技术复杂，需要与杂交育种配合

适用于植物，动物难以开展。

多倍体植物生长周期延

长，结实率降低

举例

5.3人类遗传病

【三维目标】

1、知识与技能

（1）初步学会调查和统计人类遗传病的方法。

（2）通过对几种人类遗传病的调查，了解这几种遗传病的发病情况。

（3）通过实际调查，培养接触社会，并从社会中直接获取资料或数据的能力。

2、过程与方法

（1）通过调查、自学和讨论的形式了解人类常见遗传病的类型。

（2）以图解、问题串、讨论和辩论的方式学习遗传病的监测和预防。

（3）生动活泼地开展人类基因组计划与人体健康的学习。

3、情感态度与价值观

（1）让学生了解遗传病的监测和预防，关注遗传病给人类造成的危害。

（2）让学生理解现代科学技术的发展和应用具有双重作用，提醒学生在应用现代科学技术时，要考虑当时的社会发展状况，要符合人类社会的伦理道德观。

【教学重点】

人类常见遗传病的类型以及遗传病的监测和预防。

【教学难点】

（1）如何开展及组织好人类遗传病的调查。

（2）人类基因组计划的意义及其与人体健康的关系。

【教学过程】

一、人类常见遗传病的类型

人类遗传病：

由于遗传物质改变而引起的人类疾病，主要可以分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病。

（一）单基因遗传病

1、概念：

受一对等位基因控制的遗传病。

2、分类：

（1）显性遗传病：

由显性致病基因引起的，如多指、并指、软骨发育不全、抗维生素D佝偻病等。

（2）隐性遗传病：

由隐性致病基因引起的，如镰刀型细胞贫血症、白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症等。

（二）多基因遗传病

1、概念：

受两对以上的等位基因控制的人类遗传病。

2、特点：

在群体中发病率比较高，容易受环境影响。

3、类型：

主要包括一些先天性发育异常和一些常见病，如原发性高血压、冠心病、哮喘病和青少年型糖尿病等。

（三）染色体异常遗传病

1、概念：

指由染色体异常引起的遗传病，简称染色体病。

2、分类：

（1）染色体结构异常引起的遗传病，如猫叫综合征。

（2）染色体数目异常引起的遗传病，如21三体综合征。

二、遗传病的监测和预防

（一）手段：

主要包括遗传咨询和产前诊断。

（二）意义：

在一定程度上有效地预防遗传病的产生和发展。

（三）遗传咨询的内容和步骤

1、医生对咨询对象进行身体检查，了解家庭病史，对是否患有某种遗传病作出诊断。

2、分析遗传病的传递方式。

3、推算出后代的再发风险率。

4、向咨询对象提出防治对策和建议，如终止妊娠、进行产前诊断等。

（四）产前诊断：

指在胎儿出生前，医生用专门的检测手段，如羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查以及基因诊断等手段，确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病。

三、人类基因组计划与人体健康

（一）人类基因组计划的目的：

测定人类基因组的全部DNA序列，解读其中包含的遗传信息。

（二）已获数据：

人类基因组由大约31.6亿个碱基对组成，已发现的基因约有3.0万～3.5万个。

四、调查人群中的遗传病

（一）原理

1、人类遗传病是由遗传物质改变而引起的疾病。

2、遗传病可以通过社会调查和家系调查的方式了解其发病情况。

（二）实施调查过程：

确定调查课题→划分调查小组→实施调查→统计分析→写出调查报告。

（三）意义：

统计被调查的某种遗传病在人群中的发病率，对某个典型的家庭作具体分析，利用遗传学原理分析遗传病的遗传方式，计算人群中的发病率。

【思考感悟】遗传病患者是否都可以将其症状遗传给后代？

不一定，如父亲患线粒体遗传病则不遗传给后代。

6.1杂交育种与诱变育种

【三维目标】

　1．知识与技能：

：

（1） 简述杂交育种的概念，举例说明杂交育种方法的优点和不足。

（2）举例说出诱变育种在生产中的应用。

　（3）讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。

　（4）总结杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种异同点。

　2．过程与方法：

（1）尝试将获得信息用图表、图解的形式表达出来。

（2）运用遗传和变异原理,解决生产和生活实际中的问题。

　3．情感态度和价值观：

（1） 讨论育种科学技术发展是科学、技术和社会的相互作用。

（2） 体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用。

【教学重点】

　　遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用。

【教学难点】

（1）杂交育种和诱变育种的优点和局限性。

（2）用遗传图解表示各种育种过程

【教学过程】

一、杂交育种

（一）概念：

将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。

（二）原理：

基因重组。

（三）过程：

选择具有不同优良性状的亲本通过杂交获得F1，F1连续自交或杂交，从中筛选获得需要的类型。

（四）应用：

改良作物品质，提高农作物单位面积产量；培育优良的家畜、家禽。

二、诱变育种

（一）概念：

利用物理因素或化学因素处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的育种方法。

（二）原理：

基因突变。

（三）特点：

可以提高突变率，在较短时间内获得更多优良变异类型。

（四）应用：

主要用于农作物育种和微生物育种。

三、几种育种方法的比较

名称

原理

方法

优点

缺点

应用

杂交

育种

基因

重组

培育纯合子品种：

杂交→自交→筛选出符合要求的表现型，通过自交到不发生性状分离为止

使分散在同一物种不同品种中的多个优良性状集中于同一个体

①育种时间一般比较长

②局限于同种或亲缘关系较近的个体

③需及时发现优良品种

用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦

培育杂合子品种：

一般是选取纯合双亲杂交

年年制种

杂交水稻、玉米

诱变

育种

基因

突变

①物理：

紫外线、X或γ射线，微重力、激光等处理、再筛选

②化学：

亚硝酸、硫酸二乙酯处理，再选择

提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些性状

盲目性大，有利变异少，工作量大，需要大量的供试材料

高产青霉菌

单倍体

育种

染色体

变异

①先将花药离体培养，培养出单倍体植株

②将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子

③从中选择优良植株

明显缩短育种年限，子代均为纯合子，加速育种进程

技术复杂

用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦

多倍体

育种

染色体

变异

用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

操作简单，能较快获得所需品种

所获品种发育延迟，结实率低，一般只适用于植物

三倍体无子西瓜八倍体小黑麦

基因

工程

育种

基因

重组

提取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导入受体细胞→目的基因的表达与检测→筛选获得优良个体

①目的性强，育种周期短

②克服了远缘杂交不亲和的障碍

技术复杂，安全性问题多，有可能引起生态危机

转基因“向日葵

豆”、转基因抗

虫棉

【思考感悟】杂交育种能否应用于微生物育种？

杂交育种利用基因重组的原理，一般发生在有性生殖的减数分裂过程中。

微生物一般不能进行减数分裂，因此一般不用杂交育种的方法对微生物进行育种。

6.2基因工程及其应用

【三维目标】

1、知识与技能：

（1）简述基因工程的基本原理。

（2）举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。

（3）收集基因工程所取得的成果以及发展前景。

2、过程与方法

（1）利用课本以外的资料和信息解决课内学习中发现的问题，培养自主学习能力。

（2）通过制作模型的活动来模拟基因工程的操作过程，理解步骤的同时，切身体会基因工程的主要过程。

3、情感态度和价值观

（1）关注转基因生物和转基因食品的安全性。

（2）通过学习了解我国基因工程的发展前景及成果，激发学生对于生物知识的兴趣，开阔学生的思路，养成学生的爱国主义热情，树立在学习上努力刻苦的决心。

【教学重点】

基因工程的基本原理

【教学难点】

基因工程的基本原理

【教学过程】

一、基因工程的概念：

基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。

通俗地说，就是按照人们地意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。

二、基因操作的工具 ：

基因的剪刀——限制性核酸内切酶。

分布：

主要在微生物中。

作用特点：

特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。

结果：

产生黏性未端（碱基互补配对）。

基因的针线——DNA连接酶。

连接的部位：

磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板）。

结果：

两个相同的黏性未端的连接。

基因的运输工具——运载体。

1作用：

将外源基因送入受体细胞。

2具备的条件：

能在宿主细胞内复制并稳定地保存。

具有多个限制酶切点。

具有某些标记基因。

3.种类：

质粒、噬菌体和动植物病毒。

4.质粒存在于许多细菌及酵母菌等生物中，存在对宿主细胞无影响。

是细胞染色体外能自主复制的小型环状DNA分子。

三、基因操作的基本步骤。

（1）提取目的基因

目的基因的提取途径：

两条，一条是从供体细胞的DNA中直接分离基因；另一种是人工合成基因。

（2）目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）。

目的基因与运载体结合的结果可能有三种情况：

目的基因与目的基因结合，质粒与质粒结合，目的基因与质粒结合。

（3）将目的基因导入受体细胞。

导入方法：

借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。

导入过程：

运载体为质粒，受体细胞为细菌。

（4）目的基因的检测与鉴定

通过检测标记基因的有无，来判断目的基因是否导入。

通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。

四、总结对比

基因工程的别名

基因拼接技术或DNA重组技术

操作环境

生物体外

操作对象

基因

操作水平

DNA分子水平

操作工具

基因的剪刀、针线、运载体

基本过程

剪刀→拼接→导入→表达

结果

人类需要的基因产物

五、基因工程的应用

1、基因工程与作物育种

分析我国科学家利用基因工程成功培育抗棉铃虫的转基因抗虫棉的关键步骤及该科技成果在环保上的重要作用。

2、基因工程与药物研制

列举几种转基因药物。

六、转基因生物和转基因食品的安全性

两种观点是：

不安全，要严格控制和安全，应大范围推广。

7.1现代生物进化理论的由来

【三维目标】

1．知识与技能

⑴举例说出达尔文之前，人们是怎样看待生物进化的。

⑵概述达尔文的自然选择学说的主要内容。

⑶评述达尔文自然选择学说的贡献和局限性。

2．过程与方法

采用互动式教学模式，组织引导学生讨论、活动，最后由师生共同总结的形式进行。

3．情感态度与价值观

⑴形成生物进化的观点。

⑵探讨生物进化观点对人们思想观念的影响。

【教学重点】

1．达尔文自然选择学说的主要内容。

2．分析达尔文自然选择学说的贡献和局限。

【教学难点】

分析达尔文自然选择学说的局限性

【教学过程】

一、拉马克的进化学说：

用进废退和获得性遗传是生物不断进化的主要原因。

二、达尔文的自然选择学说

1、内容：

（１）过度繁殖　

各种生物都有很强的繁殖力，能产生很多的后代,这称作过度繁殖。

　　生物能大量繁殖，但事实上每种生物的后代能生存下来的却很少，这是什么原因呢？

　达尔文用生存斗争解释这种现象。

（２）生存斗争

为何会发生生存斗争？

生物一方面过度繁殖，使数目剧增，另一方面，生活条件（食物、空间等）是有限的。

因此，任何生物都要为争夺生活条件而发生斗争。

生存斗争的概念：

生物个体之间的相互斗争，以及生物与无机自然条件之间的斗争的现象。

由于生存斗争