基因工程的基本操作程序教學設計

1、“基因工程的根本操作程序教學設計1教材分析?基因工程的根本操作程序?是人教版選修3專題1基因工程中第2節(jié)內(nèi)容, 本節(jié)是?基因工程?專題的核心,上承?DNA重組技術的根本工具?一節(jié),下 接?基因工程的應用?.對于基因工程,學生接觸得很少,文字描述中會感到抽象,為此,教材中采用形象化得呈現(xiàn)方式簡述了基因工程根本操作程序的四個步驟.例如,基因文庫中把基因組文庫比作國家圖書館,而把 cDNA文庫比作某市圖書館,這樣便于 學生理解和掌握.止匕外,在教材處理中還呈現(xiàn)主干,割舍枝杈,將非主干內(nèi)容以?生物技術資料卡?、?拓展視野?等方式呈現(xiàn),做到有主有次.2學情分析學生經(jīng)過上一節(jié)的學習已經(jīng)掌握 DNA重組技術

2、所需三種根本工具的作用及 基因工程載體所需條件等知識,具備學習基因工程的根本操作程序一節(jié)的根底； 而且經(jīng)過一年必修教材的學習,學生的生物根底知識較扎實, 思維的目的性、連 續(xù)性和邏輯性已初步建立.但基因工程一節(jié)對學生來說難點較多,如果處理不好, 會變成簡單的死記硬背.因此在教學過程中,應在教師引導下適時增強學生解決 問題和運用概念圖等生物學語言歸納結(jié)論等方面的水平.3教學目標3.1 知識目標簡述根底理論研究和技術進步催化了基因工程簡述基因工程的原理和根本步驟3.2 水平目標學會運用概念圖總結(jié)基因工程的根本步驟及方法嘗試運用基因工程原理,提出解決某一實際問題的方案3.3 情感態(tài)度與價值觀關注基因

3、工程的開展認同基因工程的應用促進生產(chǎn)力的提升4教學重點與難點4.1 教學重點 基因工程根本操作程序的四個步驟4.2 教學難點從基因文庫中獲取目的基因利用PCR技術擴增目的基因5教學整體思路采用從“整體-局部-整體的教學思路,首先引用基因工程案例使學生從整 體上了解基因工程的四個步驟,其次采用分步探究的形式幫助學生理解各個步驟 的原理、方法和過程,最后教師引導學生用概念圖將所學的知識從整體上再次整 合.6教學過程教學環(huán)節(jié)教師行為學生活動1出示我國有知識產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育圖解看圖并答復：首先要獲得目的基因,其次導入新課目的基因的獲取2質(zhì)疑：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉培育的四個關鍵 步驟3根據(jù)學生答復補充還

4、需檢測抗蟲基因 是否已經(jīng)進入棉花植株,并由此引出 基因工程的四部曲1提問轉(zhuǎn)基因抗蟲棉培育需要哪些工具2講授目的基因的概念3指導學生看書并質(zhì)疑：獲取目的基因 總的來說有哪兩種方式4根據(jù)學生答復強調(diào)如果抗蟲基因 核甘酸序列且序列較短小,可通過 DNA合成儀直接進行人工合成5質(zhì)疑：如果對抗蟲基因的堿基序列完 全不知,怎樣才能得到蘇云金芽抱桿 菌體內(nèi)的抗蟲基因6針對學生答復引出基因文庫概念將目的基因連接到Ti質(zhì)粒上,再次將重 組的Ti質(zhì)粒導入受 體細胞,最后要重建 轉(zhuǎn)基因植物回憶舊知識并答復看書并答復：從自然 界已有的物種中分 離和人工合成思考并答復：先獲取 蘇云金芽抱桿菌的 全部基因,再從中提 取抗

5、蟲基因思考并答復：操作條件：對目的基因序列未知應用工具：限制性內(nèi) 切酶、DNA連接酶、載體過程：從基因組中提7指導學生看圖并歸納構(gòu)建基因文庫時 的操作條件、應用工具和過程造“工 I,*" AGOUe i.m 1TTT TT,!.工11 夏mE8指導學生看書,說出局部基因文庫cDNA 概念9教師補充如想知道一種生物在個體發(fā)育不同階段表達基因不同,應構(gòu)建cDNA文庫10指導學生看書,質(zhì)疑：如何構(gòu)建局部基因文庫11引出如果抗蟲基因的一局部,那么可通過PCR技術擴增目的基因12指導學生看書質(zhì)疑：PCR技術擴增目的基因需要的條件取DNA 一酶切、純 化一與載體連接一 侵染大腸桿菌一建 立基因組

6、文庫看書并答復：只包含 一種生物局部基因 的文庫看書并答復：提取某 種生物發(fā)育某個時期的mRNA 一反轉(zhuǎn) 錄成互補DNA 一與 載體連接一侵染大 腸桿菌一建立局部 基因文庫看書并答復：模板、 原料、引物、TaqDNA 聚合酶討論并答復：變性： 90 C 95 C高溫下 雙鏈DNA解鏈成單13觀看PCR過程插圖,質(zhì)疑：PCR擴增的過程14列表比擬利用PCR技術擴增目的基因與細胞內(nèi)DNA復制的異同鏈；退火：55 C-60 c引物結(jié)合到互補DNA鏈；延伸：72 C Taq酶從引物起始進行互補鏈的合成；第2輪循環(huán)學生獨立完成,教師給予指導基因表達載體的構(gòu)建1引出基因表達載體的構(gòu)建是基因工程 的核心及構(gòu)

7、建基因表達載體的意義2質(zhì)疑：將生物的所有DNA直接導入 受體細胞是否可行,如果這樣做,結(jié) 果怎樣3提問：回憶載體需要具備的條件4根據(jù)學生答復引出基因表達載體也應 具備復制原點、標記基因等條件,進 一步明確基因表達載體最終要表達出人類所需的蛋白質(zhì)產(chǎn)物5質(zhì)疑：從cDNA文庫中獲取的目的基思考并答復：1該方 法針對性差,完全靠 運氣2不方便檢 測,無法確定目的基 因是否導入受體細 胞討論并答復：啟動子 和終止子,它們分別 位于目的基因的兩 側(cè)思考并答復：復制原點：限制復制因沒有啟動子,如果要實現(xiàn)將編碼序 列導入受體生物中并成功表達,基因 表達載體還需哪些元件6提問：總結(jié)基因表達載體構(gòu)成,并說 明各個

8、元件的作用起始的位點；抗性基因：檢測目的 基因是否導入受體 細胞；啟動子：位于基因首 端；是RNA聚合酶 識別和結(jié)合位點,驅(qū) 動基因轉(zhuǎn)錄出 mRNA,最終獲得蛋 白質(zhì)；終止子：轉(zhuǎn)水在所福 地方停卜來整體水平上歸納總結(jié)教師引導下,學生討論總結(jié)出本節(jié)內(nèi)容的概念圖,在整體上把握知識脈絡“基因工程的根本操作程序?qū)W案知識目標：1、簡述基因工程原理及根本操作程序.水平目標：1、嘗試設計某一轉(zhuǎn)基因生物的研制過程.學習重點：1、基因工程根本操作程序的四個步驟.學習難點：1、從基因文庫中獲取目的基因2、利用PCR技術擴增目的基因.自主學習基因工程的根本操作程序主要包括 4個步驟： 的獲取、基因表達.的構(gòu)建、將

9、細胞、的檢測與鑒定.一、目的基因的獲取1、概念：目的基因主要是指編碼蛋白質(zhì)的 .也可以是一些具有調(diào)控 作用的因子.2、來源：(1)可以從自然界中已有 中直接別離出來.(2)從 中獲取目的基因.3、基因文庫：(1)概念：將含有某種生物不同基因的許多 片段導入受 體菌的群體中今夏,各個受體菌分別含有這種生物的不同基因,稱為基因文庫.(2)種類：基因組文庫一一含有一種生物的.cDNA文庫一一含有一種生物的.4、獲取目的基因的方法：根據(jù)基因的有關信息,如基因的 序列,基因功能、基因在 上的位置、基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物,以及基因的譯產(chǎn)物 等特性來獲取目的基因.(1)利用PCR技術擴增目的基因： PCR技術是一項

10、在生物體外復制片段的核酸合成技術.條件：提供 的核甘酸序列,根據(jù)這段序列合成.過程：目的基因DNA 變性形成DNA單鏈,與結(jié)合,然后在 的作用下延伸形成DNA 0方式：擴增,即2 n(n為擴增循環(huán)次數(shù)).(2)人工合成方法：當基因較小,核甘酸序列時,可以用人工方法合成(例如,通過 直接合成).二、基因表達載體的構(gòu)建1、表達載體的組成表達載體：目的基因、 、標記基因.啟動子：它是一段有,位于基因的首端,它是的識別和結(jié)合部位,起動轉(zhuǎn)錄 mRNA.終止子：位于基因的尾端,終止 過程.標記基因：用于 受體細胞是否含有目的基因,從而將含有目的基因的細胞篩選出來.2、表達載體的功能：使目的基因在受體細胞中

11、 存在,并且給下一代,同時使 能夠表達和發(fā)揮作用.探撥點究1 .外顯子與內(nèi)含子一般來說,結(jié)構(gòu)基因都是由外顯子和內(nèi)含子組成,但是,外顯子和內(nèi)含子 的關系不是完全固定不變的.有時同一條 DNA鏈上的某一段DNA序列,當它 作為編碼某多肽鏈的基因時是外顯子,而作為編碼另一多肽鏈的基因時,那么是 內(nèi)含子,結(jié)果是同一基因可以同時轉(zhuǎn)錄為兩種或兩種以上的mRNA .2.原核細胞的基因結(jié)構(gòu)與真核細胞的基因結(jié)構(gòu)的異同點原核細胞的基因真核細胞的基因/、同點編碼區(qū)連續(xù)；結(jié)構(gòu)簡單編碼區(qū)有間隔,不連續(xù)；結(jié)構(gòu)復雜相同點都有編碼區(qū)和非編碼區(qū)；編碼區(qū)都有調(diào)控遺傳信息表達的核甘酸序列；編碼區(qū)上游都有與RNA聚合酶結(jié)合的位點3

12、.獲取目的基因的方法f 從基因文庫中獲取人工合成從供體細胞的D昭中直接別離基因方法與檢法提取目的基因的途徑A人工合成基困真核細胞叫烏柏法的過程：供解碘中DNAy艮制前許多DNA片段IA運嬴F人受帽眥外源加時增 產(chǎn)生特定性狀別離目矗因反轉(zhuǎn)錄法的過程日的基因的近NA?您隼鏈M卜成雙黑DNA即日的基因由琳氨基酸序到合成DNg的過程:白質(zhì)的氨基酸序列jit III通Affl器SSff到推珈優(yōu)學合成目的基因反轉(zhuǎn)錄法寺艮據(jù)氮基金序列合施獨4 .目的基因與運載體結(jié)合以質(zhì)粒為運載體質(zhì)粒DNA分子71種限制甑處理一個切口兩個切口兩個藐性末端藪管目的基因Jon值報酶垂眼粒典例分析例1以下有關基因工程技術的正確表達

13、是A.重組DNA技術所用的工具酶是限制酶、連接酶和運載體B.所有的限制酶都只能識別同一種特定的核甘酸序列C.選用細菌作為重組質(zhì)粒的受體細胞是由于細菌繁殖快D.只要目的基因進入了受體細胞就能成功實現(xiàn)表達【解析】 基因操作的工具有限制酶、連接酶,一種限制酶只能識別特定的核昔 酸序列.運載體是基因的運輸工具,目的基因進入受體細胞后,受體細胞表現(xiàn)出 特定的性狀,才說明目的基因完成了表達,基因工程的結(jié)果是讓目的基因完成表 達,生產(chǎn)出目的基因的產(chǎn)物,選擇受體細胞的重要條件就是能夠快速繁殖.【答案】C課堂檢測1、以下有關基因工程技術的正確表達是A.重組DNA技術所用的工具酶是限制酶、連接酶和運載體B.所有的

14、限制酶都只能識別同一種特定的核甘酸序列C.選用細菌作為重組質(zhì)粒的受體細胞是由于細菌繁殖快D.只要目的基因進入了受體細胞就能成功實現(xiàn)表達2 .在基因工程中,把選出的目的基因共 1000個脫氧核甘酸對,其中腺喋嶺 脫氧核甘酸是460個放入DNA擴增儀中擴增4代,那么,在擴增儀中應放 入胞喀呢脫氧核甘酸的個數(shù)是A.540 個 B.8100 個 C.17280 個 D.7560 個3 .就分子結(jié)構(gòu)而論,質(zhì)粒是A、環(huán)狀雙鏈DNA分子B、環(huán)狀單鏈DNA分于C、環(huán)狀單鏈RNA分子D、線狀雙鏈DNA分子4 .在序列信息的情況下,獲取目的基因的最方便方法是A、化學合成法 B、基因組文庫法C、CDNA文庫法D、聚

15、合酶鏈反響5 .(多項選擇)一個基因表達載體的構(gòu)建應包括()A.目的基因 B.啟動子 C.終止子 D.標記基因6 . 2005高考全國鐮刀型細胞貧血癥的病因是血紅蛋白基因的堿基序列發(fā)生了改變.檢測這種堿基序列改變必須使用的酶是A.解旋酶B.DNA連接酶 C.限制性內(nèi)切酶D.RNA聚合酶創(chuàng)新應用練習在藥品生產(chǎn)中,有些藥品如干擾素,白細胞介素,凝血因子等,以前主要是從生 物體的組織、細胞或血液中提取的,由于受原料來源限制,價價十分昂貴,而且 產(chǎn)量低,臨床供給明顯缺乏.自70年代遺傳工程開展起來以后,人們逐步地在 人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了相應的目的基因,使之與質(zhì)粒形成重組 DNA,并以重組DNA引 入大腸桿菌,

16、最后利用這些工程菌,可以高效率地生產(chǎn)出上述各種高質(zhì)量低本錢 的藥品,請分析答復：(1)在基因工程中,質(zhì)粒是一種最常用的 ,它廣泛地存在 于細菌細胞中,是一種很小的環(huán)狀 分子.(2)在用目的基因與質(zhì)粒形成重組 DNA過程中,一般要用到的工具酶是 和.(3)將含有“某激素基因的質(zhì)粒導入細菌細胞后,能在細菌細胞內(nèi)直接合成“某激素,那么該激素在細菌體內(nèi)的合成包括 和 兩個階段.(4)在將質(zhì)粒導入細菌時,一般要用 處理細菌,以增大 0教學反思1)巧妙布置預習作業(yè),化“復雜為“簡約.由于基因工程內(nèi)容上的“高與“新,處理不好,會提升學習難度,令學生視高科技為畏途,致使教學流于 形式.所以在課前以學生較為熟悉的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育過程案例為預習作業(yè), 使學生首先從整體上了解基因工程的四個步驟, 起到了突破難點及培養(yǎng)自學水平 的目的.2)巧妙運用插圖及多媒體技術,化“抽象為“形象.對于基因工程,學生接觸得少,只運用文字來教學會感到很抽象. 如在講授如何構(gòu)建基因文庫時,教 師會提供一幅非常形象的插圖,結(jié)合圖文提