高中生物-基因工程的基本操作程序教學(xué)設(shè)計(jì)-新人教版選修3

1、福建省廈門(mén)市集美區(qū)灌口中學(xué)高中生物 基因工程的基本操作程序教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版選修3 2 學(xué)情分析學(xué)生經(jīng)過(guò)上一節(jié)的學(xué)習(xí)已經(jīng)掌握DNA重組技術(shù)所需三種基本工具的作用及基因工程載體所需條件等知識(shí)，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(guò)一年必修教材的學(xué)習(xí)，學(xué)生的生物基礎(chǔ)知識(shí)較扎實(shí)，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(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)難點(diǎn)較多，如果處理不好，會(huì)變成簡(jiǎn)單的死記硬背。因此在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)在教師引導(dǎo)下適時(shí)加強(qiáng)學(xué)生解決問(wèn)題和運(yùn)用概念圖等生物學(xué)語(yǔ)言歸納結(jié)論等方面的能力。3 教學(xué)目標(biāo)3.1 知識(shí)目標(biāo)簡(jiǎn)述基礎(chǔ)理論研究和技術(shù)進(jìn)步催化了基因工程簡(jiǎn)述基因工程的原理和基本步驟3.2 能

2、力目標(biāo)學(xué)會(huì)運(yùn)用概念圖總結(jié)基因工程的基本步驟及方法嘗試運(yùn)用基因工程原理，提出解決某一實(shí)際問(wèn)題的方案3.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀關(guān)注基因工程的發(fā)展認(rèn)同基因工程的應(yīng)用促進(jìn)生產(chǎn)力的提高4 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)4.1 教學(xué)重點(diǎn)  基因工程基本操作程序的四個(gè)步驟4.2 教學(xué)難點(diǎn)從基因文庫(kù)中獲取目的基因利用PCR技術(shù)擴(kuò)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(gè)步驟，其次采用分步探究的形式幫助學(xué)生理解各個(gè)步驟的原理、方法和過(guò)程，最后教師引導(dǎo)學(xué)生用概念圖將所學(xué)的知識(shí)從整體上再次整合?！?】6 教學(xué)過(guò)程教學(xué)過(guò)程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)手段和方法預(yù)期目標(biāo)

3、1、復(fù)習(xí)“基因工程”的概念，引入新課教學(xué)。2、目的基因獲取從基因文庫(kù)中獲取目的基因利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因直接人工合成2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞4、目的基因的檢測(cè)和鑒定檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因。檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)。個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。5、嘗試設(shè)計(jì)某一轉(zhuǎn)基因生物的研制過(guò)程。 師：通過(guò)分析圖1-6我們知道基因工程的基本操作程序包括目的基因獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w、目的基因檢測(cè)與鑒定。師：基因工程概念中的“更符合人們需要”

4、的那個(gè)基因就是目的基因了，只有有了目的基因，我們才能賦予一種生物以另一種生物的遺傳特性，所以基因工程的基本操作的第一個(gè)環(huán)節(jié)就是目的基因的獲取。到底什么是目的基因呢？師：目的基因主要是指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因，如抗蟲(chóng)基因，抗旱基因。師：怎樣才能獲得這些目的基因呢？獲取目的基因的方法有哪些呢？學(xué)生閱讀書(shū)本討論，師生歸納：（一）可從基因文庫(kù)中獲取目的基因。師：通過(guò)討論分析我們已知什么是基因文庫(kù)了，那么基因文庫(kù)和基因組文庫(kù)有什么區(qū)別呢？可結(jié)合P10生物技術(shù)資料卡討論分析。師：怎樣從基因文庫(kù)中得到我們所要的目的基因呢？師：除了從基因文庫(kù)中獲取目的基因，還可以利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因。師生共同歸納：PCR

5、技術(shù)擴(kuò)增目的基因過(guò)程：若基因比較小，核苷酸序列又已知，可通過(guò)DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成。師：作為基因工程表達(dá)載體，只需含目的基因就可以完成任務(wù)嗎？為什么要有“表達(dá)載體”的構(gòu)建這一步驟？師生共同歸納：基因表達(dá)載體的組成包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子以及標(biāo)記基因等。師：什么是啟動(dòng)子、終止子？它們的作用是什么呢？師：標(biāo)記基因的作用是什么呢？師：基因表達(dá)載體構(gòu)建完成后，如何將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞呢？師：根據(jù)受體細(xì)胞的不同，導(dǎo)入的方法也有所不同，將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。下面以農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法為例。師生共同歸納農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化的過(guò)程：目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA，構(gòu)建基因表達(dá)載

6、 轉(zhuǎn)入 導(dǎo)入體農(nóng)桿菌植物細(xì)胞 穩(wěn)定維持和表達(dá)。師：除了上述方法，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法還有基因槍法和花粉管通道法。師：若受體細(xì)胞是動(dòng)物細(xì)胞，目的基因如何導(dǎo)入呢？師：顯微注射技術(shù)是轉(zhuǎn)基因動(dòng)物中最多采用的方法，也是最為有效的一種方法。師：具體過(guò)程如何呢？師：由于原核生物具有：繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少的特點(diǎn)，因此常作為基因工程的受體細(xì)胞。師：什么是感受態(tài)細(xì)胞呢？目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞的具體過(guò)程是什么？師：首先要檢測(cè)基因生物染色體的DNA是否插入了目的基因。師：如何檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否導(dǎo)入了目的基因呢？師：通常采用的方法是采用DNA分子雜交技術(shù)。具體過(guò)程是將轉(zhuǎn)基因生物的基因組

7、DNA提取出來(lái)，并將含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素做上標(biāo)記制作探針，（為了保證目的基因通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)來(lái)檢測(cè)，探針必須是單鏈）再將探針與基因組DNA雜交，若結(jié)果顯示出DNA雜交帶，就表明目的基因已經(jīng)插入染色體DNA。師：目的基因?qū)肓耸荏w細(xì)胞后，就一定能表達(dá)嗎？師：如何知道目的基因已經(jīng)發(fā)揮功能和作用呢？師：檢測(cè)的內(nèi)容除了上述兩項(xiàng)外，還可檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)。具體過(guò)程：從轉(zhuǎn)基因生物中提取出蛋白質(zhì)（抗原），用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原抗體雜交，若有雜交帶出現(xiàn)則表明目的基因已經(jīng)形成蛋白質(zhì)產(chǎn)物。師：除了分子檢測(cè)外，與時(shí)還需要進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。如何了解抗蟲(chóng)棉是否具有抗蟲(chóng)特性呢？師、生歸

8、納小結(jié)：基因工程的四個(gè)操作步驟，結(jié)合P15思考與探究：珠蛋白是動(dòng)物血紅蛋白的重要組成成分，當(dāng)它的成分異常時(shí)，動(dòng)物可能患某種疾病，如鐮刀型細(xì)胞貧血癥，假如讓你用基因工程的方法使大腸桿菌生產(chǎn)出鼠的珠蛋白，想一想，應(yīng)該如何設(shè)計(jì)？通過(guò)學(xué)生看本專(zhuān)題中基因工程的概念和圖1-6來(lái)幫助學(xué)生建構(gòu)基因工程的基本操作程序的整體框架。舉例如抗蟲(chóng)基因，抗旱基因等都是目的基因。通過(guò)具體的實(shí)例使學(xué)生對(duì)目的基因有一具體的認(rèn)識(shí)。學(xué)生閱讀書(shū)本P9，討論。教師出示投影片，用打比方等手段幫助學(xué)生理解“基因文庫(kù)”、“基因組文庫(kù)”“部分基因文庫(kù)”多媒體演示PCR反應(yīng)原理。通過(guò)復(fù)習(xí)DNA來(lái)學(xué)習(xí)PCR的擴(kuò)增過(guò)程。學(xué)生閱讀并討論P(yáng)15思考與探

9、究1：作為基因工程表達(dá)載體，只需含目的基因就可以完成任務(wù)嗎？為什么？可復(fù)習(xí)“分子運(yùn)輸車(chē)”結(jié)構(gòu)模式圖來(lái)幫助理解。師板圖演示基因表達(dá)載體的組成學(xué)生閱讀分析掛圖或多媒體分步演示農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的過(guò)程。學(xué)生看書(shū)，教師分步演示（板圖、掛圖等）過(guò)程幫助學(xué)生理解。學(xué)生討論分析P15圖。學(xué)生閱讀生物技術(shù)資料卡片P12、P13。師生共同閱讀分析學(xué)生閱讀書(shū)本并結(jié)合14頁(yè)圖114目的基因的檢測(cè)示意圖理解。教學(xué)時(shí)可把“檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA”與“檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因”作比較適當(dāng)拓展：1 將目的基因在大腸桿菌中表達(dá)出蛋白質(zhì)2 將表達(dá)出的蛋白質(zhì)注射動(dòng)物進(jìn)行免疫，產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，并提取3 從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)（也就是抗原）?？乖c抗體結(jié)合聯(lián)系基因工程的概念，使學(xué)生對(duì)基因工程的基本操作程序有一總體的認(rèn)識(shí)。抽象變直觀，便于學(xué)生理解。通過(guò)師生共同討論幫助學(xué)生理解如何從基因文庫(kù)中獲得目的基因。通過(guò)動(dòng)態(tài)的多媒體演示幫助學(xué)生理解PCR反應(yīng)原理，嘗試描述目的基因的擴(kuò)增過(guò)程。討論DNA合成儀