唐麗娜 李亞軍

摘要：“基因突變和基因重組”是生物遺傳與進(jìn)化的重要內(nèi)容之一，它對(duì)于學(xué)生理解生物進(jìn)化和生物的多樣性有重要的意義和指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：基因突變；基因重組；探究新知

《基因突變和基因重組》這節(jié)內(nèi)容介紹了基因突變的概念、特點(diǎn)和意義，以及基因重組的概念和意義。這節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)就集中于基因突變這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，要通過(guò)多種途徑來(lái)加深對(duì)基因突變的內(nèi)涵和外延的理解。本節(jié)課內(nèi)容與學(xué)生的生活實(shí)際聯(lián)系密切，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，并且通過(guò)比較基因突變和基因重組，培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力和研究精神。通過(guò)分析引起基因突變的外部因素培養(yǎng)學(xué)生正確的生活態(tài)度，珍惜愛(ài)護(hù)生命，通過(guò)對(duì)基因突變?cè)蚣疤攸c(diǎn)的邏輯論證過(guò)程，不但可以使學(xué)生懂得生物界豐富多彩的本質(zhì)，還可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行辯證唯物主義的思想教育。

教學(xué)過(guò)程：

師：（展示一包香煙）我們都知道吸煙有害健康，那么具體會(huì)產(chǎn)生哪些危害呢？現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們來(lái)看一個(gè)視頻（基因突變導(dǎo)致腫瘤的成長(zhǎng)），然后回答問(wèn)題：

吸煙會(huì)使我們的身體受到什么危害呢？

產(chǎn)生這些危害的根本原因是什么？

（生：基因突變）

師：什么叫基因突變呢？基因突變是如何產(chǎn)生的？有什么特點(diǎn)？帶著這些問(wèn)題，我們一起進(jìn)入今天的學(xué)習(xí)——基因突變和基因重組。

【創(chuàng)設(shè)情境，探究新知】

一、 基因突變的概念和實(shí)例

師：說(shuō)到基因突變，有一個(gè)關(guān)于基因突變的經(jīng)典實(shí)例——鐮刀型細(xì)胞貧血癥，同學(xué)們請(qǐng)觀察這幅圖片，正常人的紅細(xì)胞呈圓餅狀，患者的紅細(xì)胞呈鐮刀型，這種病的致病原因是什么呢？

（生：閱讀教材80-81頁(yè)，完成導(dǎo)學(xué)案探究一，找出鐮刀型細(xì)胞貧血癥的致病原因）

師：直接原因——氨基酸的替換

根本原因——堿基對(duì)的替換

師：通過(guò)實(shí)例我們知道，堿基對(duì)的替換會(huì)導(dǎo)致堿基的排列順序發(fā)生改變，進(jìn)而引起基因結(jié)構(gòu)的改變，最后導(dǎo)致性狀的改變，那么堿基對(duì)的其他變化（如增添和缺失）會(huì)不會(huì)對(duì)（基因的結(jié)構(gòu)）DNA的排列順序產(chǎn)生影響呢？（答案是肯定的，教師模型展示）

師：我們就把這種在DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的替換、增添和缺失，而引起基因結(jié)構(gòu)的改變，叫作基因突變。

師：關(guān)于基因突變，我們來(lái)對(duì)概念進(jìn)行一下解讀，首先，基因突變針對(duì)的對(duì)象是“堿基對(duì)”，“堿基對(duì)”發(fā)生的變化有“替換、增添、缺失”三種，三者導(dǎo)致的結(jié)果是一致的，都會(huì)引起基因結(jié)構(gòu)的改變。

師：我們知道，基因控制生物的性狀，那么基因結(jié)構(gòu)改變后，性狀也一定會(huì)改變嗎？

生：引導(dǎo)學(xué)生回答（密碼子的簡(jiǎn)并性、顯性純合子突變?yōu)轱@性雜合子（隱性突變）非編碼區(qū)等）

二、 基因突變的原因和特點(diǎn)

師：我們知道，堿基對(duì)的替換會(huì)引發(fā)基因結(jié)構(gòu)的改變，那么哪些因素會(huì)誘發(fā)堿基對(duì)的改變呢？剛才觀看的視頻中是煙草燃燒產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)誘發(fā)的基因突變，在我們生活中誘發(fā)基因突變的因素還有哪些呢？

生：輻射、紫外線、X射線、亞硝酸、病毒等。

師：我們把這些因素歸為三類：物理、化學(xué)、生物因素，因?yàn)檫@些都是由外部環(huán)境變化導(dǎo)致的，所以稱為外因。

外因物理因素：紫外線、X射線及其他輻射

化學(xué)因素：亞硝酸、堿基類似物等

生物因素：某些病毒的遺傳物質(zhì)等

師：有的生物體在沒(méi)有外因的干擾下，也發(fā)生了基因突變，這又是什么原因?qū)е碌哪兀?/p>

除外部因素外，還有我們生物體自身在DNA復(fù)制時(shí)也會(huì)偶爾發(fā)生錯(cuò)誤導(dǎo)致基因突變，因?yàn)槭巧矬w自發(fā)產(chǎn)生的，所以稱為內(nèi)因。

師：為什么是在DNA復(fù)制時(shí)容易發(fā)生基因突變呢？

因?yàn)樵贒NA復(fù)制時(shí)，穩(wěn)定的雙螺旋結(jié)構(gòu)會(huì)被打開(kāi)，打開(kāi)以后的DNA就會(huì)處于一個(gè)最不穩(wěn)定的階段，因此易發(fā)生突變。所以我們可以說(shuō)，基因突變發(fā)生的時(shí)期主要在DNA復(fù)制時(shí)（細(xì)胞分裂間期）。

師：無(wú)論是內(nèi)因自發(fā)還是外因誘導(dǎo)，我們都要避免或者說(shuō)減少突變的發(fā)生，就要求我們要養(yǎng)成一個(gè)健康的生活理念，做到合理健康飲食，生活作息規(guī)律，注重體育鍛煉，再加上定期的進(jìn)行體檢，就能就會(huì)擁有一個(gè)健康的體魄去享受生命的神奇與魅力。

師：那么接下來(lái)就請(qǐng)同學(xué)們來(lái)觀看一組圖片，感受生命的別樣綻放。圖片中展示了小麥的高稈對(duì)矮稈，番茄的紅果對(duì)黃果，雞的玫瑰冠對(duì)單冠，正常綿羊?qū)Χ掏劝部笛?，這些生物的不同性狀都是由基因突變而來(lái)，除了以上這些生物會(huì)發(fā)生基因突變外，其他生物會(huì)不會(huì)發(fā)生基因突變呢？

基因突變?cè)谏锝缰惺瞧毡榇嬖诘模@就是基因突變的普遍性，除了普遍性，基因突變還有其他的特點(diǎn)嗎？請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材82頁(yè)，并完成導(dǎo)學(xué)案的探究二，分析總結(jié)歸納基因突變的特點(diǎn)。

師：基因突變特點(diǎn)

特點(diǎn)普遍性

隨機(jī)性

不定向性

低頻性

多害少利性

師：普遍性已經(jīng)說(shuō)過(guò)，我們來(lái)看隨機(jī)性，隨機(jī)性體現(xiàn)在基因突變發(fā)生的部位是隨機(jī)的，時(shí)間也是隨機(jī)的。

不定向性：基因突變的不定向性體現(xiàn)在基因突變的方向是不確定的，如果蠅眼色的突變，可以突變成很多種，也就是突變成了它的等位基因，而等位基因可以有多個(gè)，并且等位基因之間還可以相互突變，相互轉(zhuǎn)化。

低頻性：根據(jù)數(shù)據(jù)表格，我們可以直觀的看到，在自然狀態(tài)下，基因突變的頻率是很低的，十萬(wàn)分之一、百萬(wàn)分之一。

多害少利性：為什么說(shuō)是多害的呢？因?yàn)榛蛲蛔兇蚱屏碎L(zhǎng)期以來(lái)各種生物與環(huán)境的高度協(xié)調(diào)，所以多是有害的。有利的雖少，但也有，比如我們的太空南瓜，高產(chǎn)的大豆等。（附圖）

師：（過(guò)渡）其實(shí)，總的來(lái)說(shuō)，利與害是相對(duì)的，對(duì)于各種生物而言，能適應(yīng)環(huán)境的就是有益的，不能適應(yīng)環(huán)境的就是有害的，適者生存，不適者淘汰，這就是自然選擇，這就是生物的進(jìn)化，下面我們一起來(lái)看基因突變對(duì)生物遺傳和進(jìn)化的意義。

意義：基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來(lái)源，為生物進(jìn)化提供了原始材料。

師：為什么這么說(shuō)呢，因?yàn)榛蛲蛔兊慕Y(jié)果就是產(chǎn)生新的基因，新的基因控制新的性狀，這些新的性狀中，不能適應(yīng)環(huán)境的，就會(huì)被淘汰，但是有些新的性狀，可能剛好適應(yīng)了多變的環(huán)境，從而獲得了新的生存空間，得到了發(fā)展和進(jìn)化。

因此我們說(shuō)基因突變是生物變異的根本來(lái)源，是生物進(jìn)化的原始材料。

三、 基因重組

師：現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來(lái)判斷這幅圖中的例子屬不屬于基因突變？是出現(xiàn)了新的性狀還是新的性狀組合？（附圖）

生：不屬于。

師：像這種控制不同性狀的基因的重新組合的現(xiàn)象叫作基因重組。

基因重組：指在生物體進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中，控制不同性狀的基因的重新組合。

自由組合型：非同源染色體上的非等位基因自由組合。（黃圓豌豆自交后代出現(xiàn)黃皺、綠圓和綠皺）（減Ⅰ的后期）

交叉互換型：同源染色體上的等位基因隨非姐妹染色單體交換而發(fā)生重組。（減Ⅰ的前期）

師：這兩種重組類型都發(fā)生在減數(shù)第一次分裂時(shí)期，體現(xiàn)了配子種類的多樣性，配子的種類多樣性就直接體現(xiàn)在子代的多樣性，因此，基因重組是生物變異的重要來(lái)源之一，對(duì)生物的進(jìn)化具有重要意義。

師：現(xiàn)在我們一起來(lái)總結(jié)基因突變和基因重組的區(qū)別和聯(lián)系。

基因突變

基因重組

實(shí)質(zhì)

堿基對(duì)的增添、缺失和替換

控制不同性狀的基因的重新組合，不產(chǎn)生新基因

時(shí)期

細(xì)胞分裂間期

減數(shù)第一次分裂時(shí)期

種類

自然突變和人工誘變

自由組合型、交叉互換型

結(jié)果

產(chǎn)生新基因，控制新性狀

產(chǎn)生新基因型，產(chǎn)生新的性狀組合

意義

產(chǎn)生新基因的途徑

生物變異的根本來(lái)源、生物進(jìn)化的原始材料

生物變異的重要來(lái)源之一，有利于生物進(jìn)化

作者簡(jiǎn)介：唐麗娜，李亞軍，貴州省銅仁市，銅仁市第八中學(xué)。