基因工程教案

南陽(yáng)市高中優(yōu)質(zhì)課（微型課）教案《DNA重組技術(shù)的基本工具》唐河友蘭實(shí)驗(yàn)高中：余海芳Tel教學(xué)目標(biāo)】知識(shí)目標(biāo):了解基因工程的基本概念。簡(jiǎn)述DNA重組技術(shù)所需三種基本工具的作用。能力目標(biāo):1.通過(guò)對(duì)基本概念、基本原理的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)過(guò)程的探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的獲取新知的能力、分析和解決問(wèn)題的能力及交流與合作的能力。2.利用實(shí)際操作，使學(xué)生切身體會(huì)基因工程“剪、拼、接、轉(zhuǎn)”的主要過(guò)程。情感價(jià)值觀目標(biāo):1.通過(guò)學(xué)習(xí)基因工程的概念，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)研究需要的嚴(yán)謹(jǐn)，激發(fā)為祖國(guó)而奮斗的精神。2.通過(guò)學(xué)習(xí)基因操作的工具，使學(xué)生樹(shù)立結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的辯證唯物主義觀念。【教學(xué)重難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：DNA重組技術(shù)所需要三種基本工具的作用。教學(xué)難點(diǎn)：基因工程載體需要具備的條件?！窘虒W(xué)策略與手段】教學(xué)模式:探究式教學(xué)，通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，在分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中不斷生成一系列新的問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，以及探究和思維能力。教學(xué)策略:利用多媒體，自制教具，使抽象的問(wèn)題形象化，引導(dǎo)學(xué)生自主動(dòng)手操作，解決每一程序中的技術(shù)難點(diǎn)和重點(diǎn)。不同的限制酶識(shí)別的特定核苷酸序列也不同,這樣就為我們切割DNA提供了多種特定的“手術(shù)刀”。但它們切割DNA后形成的末端有兩種可能:一種形成黏性末端，一種形成平末端(利用PPT給學(xué)生播放哪種酶切割形成的是黏性末端，哪種酶切割形成的是平末端)。（板書：3.分類）(尋根問(wèn)底)為什么限制酶不剪切這些原核生物本身的DNA呢？大家想一下都有哪些可能？（參考答案）1.不具備這種酶的識(shí)別切割序列；2.有該酶的識(shí)別序列但在生物的長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中做了修飾（例如甲基化），使之限制酶不能將其切開(kāi)。2.（提出問(wèn)題）切割目的基因的任務(wù)完成了，那么如何將切下來(lái)的DNA片段拼接成新的DNA分子呢？（參考答案）DNA連接酶。（老師回答）請(qǐng)大家閱讀課本P5總結(jié)出到目前為止科學(xué)家都發(fā)現(xiàn)了哪些DNA連接酶？（參考答案）兩類：一類是從大腸桿菌中分離得到的，稱為E.coliDNA連接酶；另一類是從T4噬菌體中分離出來(lái)的，稱為T4DNA連接酶。（板書：二、“分子縫合針”──DNA連接酶1.分類）（提出問(wèn)題）大家想一下兩個(gè)DNA片段連接起來(lái)的是什么化學(xué)鍵？（參考答案）磷酸二酯鍵（給學(xué)生展示連接位置）。（板書：2.作用）課件展示：質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)模式圖。教師設(shè)問(wèn)：質(zhì)粒有怎樣的特點(diǎn)？學(xué)生回答：有復(fù)制原點(diǎn)，有限制酶的切割位點(diǎn)，帶有氨芐青霉素抗性基因。教師點(diǎn)撥：有復(fù)制原點(diǎn)，說(shuō)明質(zhì)粒能夠自我復(fù)制；有限制酶的切割位點(diǎn)，說(shuō)明這個(gè)“分子運(yùn)輸車”可以為“乘客”騰出空位；氨芐青霉素抗性基因容易被檢測(cè)出來(lái)，這種基因稱為標(biāo)記基因。質(zhì)粒是最常用的基因載體，大家能不能從質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)中，概括出作為基因載體需要具備的條件呢？大家分組討論。（參考答案）至少有以下幾點(diǎn)：（1）能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制；（2）具有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，以便外源基因連接；（3）具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定與選擇；（4）對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害;（5）載體DNA分子大小適中。（板書：三、“分子運(yùn)輸車”──基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體條件）課堂活動(dòng)三：實(shí)際操作，以小組為單位，根據(jù)大家手中的模型材料構(gòu)建目的基因和載體形成重組DNA分子。1.分發(fā)材料：每組發(fā)兩個(gè)帶堿基序列的環(huán)狀DNA，兩張鏈狀DNA，（且四個(gè)DNA上僅有EcoRI的酶切位點(diǎn)），剪刀，膠帶。模擬得到EcoRI酶切后的載體和目的基因，并連接目的基因和載體。（操作并討論）（老師提問(wèn)）能否得到我們想要的重組質(zhì)粒？（學(xué)生回答）能（選出兩個(gè)小組進(jìn)行展示）。（提出問(wèn)題）現(xiàn)在將你們幾組切割好的目的基因和載體混合在一起，加入DNA連接酶（用兩面膠作為DNA連接酶），其連接方式有幾種？大家嘗試操作。小組展示：除得到載體與目的基因之間的連接外，還有載體與載體之間的連接，目的基因與目的基因之間的連接，以及載體自身環(huán)化，和目的基因自身環(huán)化等。（提出問(wèn)題）為什么會(huì)出現(xiàn)這么多種的連接產(chǎn)物呢？大家分組討論一下。（學(xué)生回答）一種限制性核酸內(nèi)切酶切割后產(chǎn)生的黏性末端只有一種，相同的黏性末端都符合堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。所以只要末端相同都可以相互連接。(老師提出問(wèn)題)我們?cè)撊绾谓鉀Q這一問(wèn)題呢？大家繼續(xù)操作下列模型。2.分發(fā)另一套材料，每組兩個(gè)環(huán)狀DNA，兩個(gè)鏈狀DNA（都帶EcoRI，SmaI兩種酶切序列），讓學(xué)生再次模擬操作。（老師提問(wèn)）這次模擬能否得到我們想要的重組質(zhì)粒？（學(xué)生回答）能（選出兩個(gè)小組進(jìn)行展示）。（提出問(wèn)題）現(xiàn)在將你們幾組切割好的目的基因和載體混合在一起，加入DNA連接酶（依然用兩面膠作為DNA連接酶），其連接方式有幾種？大家嘗試操作。（學(xué)生回答）能得到目的基因與載體的連接，載體與載體間，目的基因與目的基因間的連接。（提出問(wèn)題）缺少了哪種連接呢？（學(xué)生回答）缺少了目的基因及載體自身環(huán)化。（提出問(wèn)題）大家討論一下為什么？（學(xué)生回答）兩種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端是不同的（教師提升）非常正確，載體上含有多個(gè)酶切位點(diǎn)，利用雙酶切的方法，可以保證目的基因的定向插入，同時(shí)還避免了載體及目的基因的自身環(huán)化，提高DNA重組率，實(shí)現(xiàn)目的基因的正確轉(zhuǎn)錄和表達(dá)。（有些同學(xué)會(huì)提出疑問(wèn)：既然存在載體與載體，目的基因與目的基因之間的連接，如何鑒別含有目的基因的重組載體呢？對(duì)于這個(gè)疑問(wèn)讓學(xué)生通過(guò)第二節(jié)的相關(guān)內(nèi)容小組協(xié)作找出答案，為下節(jié)課做鋪墊）?！景鍟O(shè)計(jì)】DNA重組技術(shù)的基本工具一．“分子手術(shù)刀”──限制酶。1．來(lái)源2．作用3.分類二．“分子縫合針”──DNA連接酶。1．作用2．種類三．“分子運(yùn)輸車”──基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體。1．條件【課堂練習(xí)】1.下列哪項(xiàng)不是基因工程中用來(lái)運(yùn)載目的基因的載體？(D)A.細(xì)菌質(zhì)粒

B.噬菌體

C.動(dòng)植物病毒

D.細(xì)菌核區(qū)的DNA2.不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是（C）A、能復(fù)制B、有多個(gè)限制酶切點(diǎn)C、它是環(huán)狀DNAD、具有標(biāo)記基因【課后作業(yè)】分組完成如下課題：玫瑰的基因不能編碼合成藍(lán)色色素，通過(guò)把三色紫羅蘭的基因植入玫瑰，可以培育出含藍(lán)色素的玫瑰，如何培育藍(lán)色玫瑰？完成學(xué)案習(xí)題內(nèi)容?！窘虒W(xué)反思】1．強(qiáng)化了知識(shí)傳授的同時(shí)，更注重了對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)。在強(qiáng)化了核心概念和基本原理知識(shí)傳授的同時(shí)，更注重了對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)。如通過(guò)學(xué)案導(dǎo)學(xué)，布置學(xué)生帶著任務(wù)自學(xué)教材等方式培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力；通過(guò)閱讀教材以及學(xué)案上的材料，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息的能力；通過(guò)模型構(gòu)建，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、交流合作能力；通過(guò)動(dòng)畫、圖片等直觀教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力以及對(duì)圖形的分析、描述能力。

2．直觀教學(xué)手段、模型構(gòu)建，有效的突破了重難點(diǎn)。在本節(jié)課中，限制酶切割DNA、DNA連接酶將基因載體和目的基因連接起來(lái)等抽象的、微觀的過(guò)程通過(guò)動(dòng)畫和圖片展現(xiàn)出來(lái)，減輕了學(xué)生掌握這些知識(shí)的阻力，激發(fā)了學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生在輕松愉快的氛圍中突破了重難點(diǎn)；通過(guò)重組DNA的模擬制作，鞏固了本節(jié)課中所學(xué)的內(nèi)容，使學(xué)生對(duì)基因工程的三種工具的功能特點(diǎn)有更深層次的理解，同時(shí)還培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，強(qiáng)化了交流合作意識(shí)。3．以問(wèn)誘思，任務(wù)驅(qū)動(dòng)。在本節(jié)課的每一個(gè)環(huán)節(jié)中，筆者都通過(guò)學(xué)案設(shè)置了問(wèn)題串，使學(xué)生帶著任務(wù)自學(xué)教材，提高了學(xué)習(xí)效率；這些問(wèn)題的設(shè)置也能使得教學(xué)過(guò)程銜接和過(guò)渡順暢自然，問(wèn)題設(shè)置依據(jù)了學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和原有的知識(shí)掌握情況，并且問(wèn)題設(shè)置難度呈階梯型特點(diǎn)，符合學(xué)生“最近發(fā)展區(qū)”，真正“面對(duì)每一位學(xué)生”，讓每一位學(xué)生都能體驗(yàn)和享受成功的愉悅；另外通過(guò)情境引導(dǎo)學(xué)生自己提出問(wèn)題，并自己嘗試解決，讓學(xué)生親身體驗(yàn)和感受科學(xué)探究過(guò)程，最終提高生物科學(xué)