“基因工程的基本操作程序”教學(xué)設(shè)計--精選文檔

1、“基因工程的基本操作程序”教學(xué)設(shè)計1 教材分析    基因工程的基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(shù)的基本工具一節(jié)，下接基因工程的應(yīng)用。對于基因工程，學(xué)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基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(xué)生理解和掌握。此外，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(shù)資料卡、拓展視野等方式呈現(xiàn)，做到有主有次。2 學(xué)情分析學(xué)生經(jīng)過上一節(jié)的學(xué)習(xí)已經(jīng)掌握DNA重組技術(shù)所

2、需三種基本工具的作用及基因工程載體所需條件等知識，具備學(xué)習(xí)基因工程的基本操作程序一節(jié)的基礎(chǔ)；而且經(jīng)過一年必修教材的學(xué)習(xí)，學(xué)生的生物基礎(chǔ)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(xué)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(xué)過程中，應(yīng)在教師引導(dǎo)下適時加強學(xué)生解決問題和運用概念圖等生物學(xué)語言歸納結(jié)論等方面的能力。3 教學(xué)目標3.1 知識目標簡述基礎(chǔ)理論研究和技術(shù)進步催化了基因工程簡述基因工程的原理和基本步驟3.2 能力目標學(xué)會運用概念圖總結(jié)基因工程的基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(guān)注基因工程的發(fā)展認

3、同基因工程的應(yīng)用促進生產(chǎn)力的提高4 教學(xué)重點與難點4.1 教學(xué)重點  基因工程基本操作程序的四個步驟4.2 教學(xué)難點從基因文庫中獲取目的基因利用PCR技術(shù)擴增目的基因5 教學(xué)整體思路采用從“整體-部分-整體”的教學(xué)思路，首先引用基因工程案例使學(xué)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(xué)生理解各個步驟的原理、方法和過程，最后教師引導(dǎo)學(xué)生用概念圖將所學(xué)的知識從整體上再次整合。6 教學(xué)過程 教學(xué)環(huán)節(jié)教師行為學(xué)生活動  導(dǎo)入新課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2）質(zhì)疑：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉培育的四個關(guān)鍵步驟3）根據(jù)學(xué)生回答補充還需檢測抗

4、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看圖并回答：首先要獲得目的基因，其次將目的基因連接到Ti質(zhì)粒上，再次將重組的Ti質(zhì)粒導(dǎo)入受體細胞，最后要重建轉(zhuǎn)基因植物              目的基因的獲取                    

5、60;     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(dǎo)學(xué)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(xué)生回答強調(diào)如果已知抗蟲基因核苷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孢桿菌體內(nèi)的抗蟲基因6）針對學(xué)生回答引出基因文庫概念7）指導(dǎo)學(xué)生看圖并歸納構(gòu)建基因文庫時的操作條件、應(yīng)用工具和過程8）指導(dǎo)學(xué)生看書，說出部分基因文庫（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(yīng)構(gòu)建cDNA文庫10）指導(dǎo)學(xué)生看書，

6、質(zhì)疑：如何構(gòu)建部分基因文庫11）引出如果已知抗蟲基因的一部分，則可通過PCR技術(shù)擴增目的基因12）指導(dǎo)學(xué)生看書質(zhì)疑：PCR技術(shù)擴增目的基因需要的條件13）觀看PCR過程插圖，質(zhì)疑：PCR擴增的過程14）列表比較利用PCR技術(shù)擴增目的基因與細胞內(nèi)DNA復(fù)制的異同回憶舊知識并回答看書并回答：從自然界已有的物種中分離和人工合成思考并回答：先獲取蘇云金芽孢桿菌的全部基因，再從中提取抗蟲基因思考并回答：操作條件：對目的基因序列未知應(yīng)用工具：限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶、載體過程：從基因組中提取DNA酶切、純化與載體連接侵染大腸桿菌建立基因組文庫看書并回答：只包含一種生物部分基因的文庫看書并回答：提取某種生

7、物發(fā)育某個時期的mRNA反轉(zhuǎn)錄成互補DNA與載體連接侵染大腸桿菌建立部分基因文庫 看書并回答：模板、原料、引物、TaqDNA聚合酶討論并回答：變性：9095高溫下雙鏈DNA解鏈成單鏈；退火：5560引物結(jié)合到互補DNA鏈；延伸：72Taq酶從引物起始進行互補鏈的合成；第2輪循環(huán)學(xué)生獨立完成，教師給予指導(dǎo)      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)建基因表達載體的意義2） 質(zhì)疑：將生物的所有

8、DNA直接導(dǎo)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(xué)生回答引出基因表達載體也應(yīng)具備復(fù)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因沒有啟動子，如果要實現(xiàn)將編碼序列導(dǎo)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，并說明各個元件的作用思考并回答：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(dǎo)入受體細胞討論并回答：啟動子和終止子，它們分別位于目的基因的兩側(cè)思考并回答：復(fù)制原點：控制復(fù)制起始的位點

9、；抗性基因：檢測目的基因是否導(dǎo)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)錄在所需地方停下來整體水平上歸納總結(jié)教師引導(dǎo)下，學(xué)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(luò)      “基因工程的基本操作程序”學(xué)案知識目標：1、簡述基因工程原理及基本操作程序。能力目標：1、嘗試設(shè)計某一轉(zhuǎn)基因生物的研制過程。學(xué)習(xí)重點：1、基因工程基本操作程序的四個步驟。學(xué)習(xí)難點：1、從基因文庫中獲取目的基因。2、利用PCR技術(shù)擴增目的基因。自 主 學(xué) 習(xí)基因工程的基本操作程序主要包括4個步驟

10、：的獲取、基因表達的構(gòu)建、將細胞、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分離出來。（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(dǎo)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：基因組文庫含有一種生物的。 cDNA文庫含有一種生物的 。4、獲取目的基因的方法：根據(jù)基因的有關(guān)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，以及基因的翻譯產(chǎn)物等特性來獲取目的基因。（1）利用PCR技術(shù)擴增目的基因：PCR技術(shù)

11、是一項在生物體外復(fù)制片段的核酸合成技術(shù)。條件：提供已知 的核苷酸序列，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。方式：擴增，即2n(n為擴增循環(huán)次數(shù))。（2）人工合成方法：當基因較小，核苷酸序列已知時，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存在

12、，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(guān)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，則是內(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不同點編碼區(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(fù)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苷酸序列；編碼區(qū)上游都有與RNA聚合酶結(jié)合的位點3獲取目的基因

13、的方法從基因文庫中獲取人工合成4目的基因與運載體結(jié)合（以質(zhì)粒為運載體）典 例 分 析例1下列有關(guān)基因工程技術(shù)的正確敘述是A重組DNA技術(shù)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苷酸序列C選用細菌作為重組質(zhì)粒的受體細胞是因為細菌繁殖快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苷酸序列。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?！敬鸢浮?C課

14、 堂 檢 測1、下列有關(guān)基因工程技術(shù)的正確敘述是A重組DNA技術(shù)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苷酸序列C選用細菌作為重組質(zhì)粒的受體細胞是因為細菌繁殖快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個脫氧核苷酸對，其中腺嘌嶺脫氧核苷酸是460個）放入DNA擴增儀中擴增4代，那么，在擴增儀中應(yīng)放入胞嘧啶脫氧核苷酸的個數(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 

15、  D、線狀雙鏈DNA分子4在已知序列信息的情況下，獲取目的基因的最方便方法是 A、化學(xué)合成法    B、基因組文庫法C、CDNA文庫法   D、聚合酶鏈反應(yīng)5（多選）一個基因表達載體的構(gòu)建應(yīng)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(yīng)用訓(xùn)練在藥品生產(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，

16、價價十分昂貴，而且產(chǎn)量低，臨床供應(yīng)明顯不足。自70年代遺傳工程發(fā)展起來以后，人們逐步地在人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了相應(yīng)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，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)量低成本的藥品，請分析回答：（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(dǎo)入細菌細胞后，能在細菌細胞內(nèi)直接合成“某激素”，則該激素在細菌體內(nèi)的合成包括 和 兩個階段。（4）在將質(zhì)粒導(dǎo)入細菌時，一般要用 處理細菌，以增大 。教學(xué)反思1） 巧妙布置預(yù)習(xí)作業(yè)，化“復(fù)雜”為“簡約”。由于基因工程內(nèi)容上的“高”與“新”，處理不好，會提高學(xué)習(xí)難度，令學(xué)生視高科技為畏途，致使教學(xué)流于形式。所以在課前以學(xué)生較為熟悉的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育過程案例為預(yù)習(xí)作業(yè)，使學(xué)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(xué)能力的目的。2）巧妙運用插圖及多媒體技術(shù)，化“抽象”為“形象”。對于基因工程，學(xué)生接觸得少，只運用文字來教學(xué)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