2024-2025學(xué)年高中生物 專題歸納提升1 基因工程教案 浙科版選修3

2024-2025學(xué)年高中生物專題歸納提升1基因工程教案浙科版選修3課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂?、課程基本信息1.課程名稱：高中生物基因工程教案

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：高中三年級(jí)的生物班

3.授課時(shí)間：2024年10月10日

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：45分鐘二、核心素養(yǎng)目標(biāo)1.理解基因工程的基本概念和原理，掌握基因重組、基因克隆等基本技術(shù)。

2.能夠分析基因工程的實(shí)際應(yīng)用案例，了解其在生物科技和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

3.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，能夠運(yùn)用基因工程的原理解決實(shí)際問題。

4.提升學(xué)生的信息素養(yǎng)，能夠檢索和分析相關(guān)的科學(xué)信息，了解基因工程的最新進(jìn)展。三、重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法1.重點(diǎn)：

-基因工程的基本概念和原理

-基因重組、基因克隆等基本技術(shù)的操作步驟

-基因工程在生物科技和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用案例分析

2.難點(diǎn)：

-理解基因重組技術(shù)的具體操作步驟和原理

-掌握基因克隆過程中分子克隆和細(xì)胞克隆的具體操作

-分析基因工程應(yīng)用案例時(shí)，如何綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題

3.解決辦法：

-通過動(dòng)畫、視頻等多媒體資源直觀展示基因重組和克隆的操作過程，增強(qiáng)學(xué)生理解

-設(shè)計(jì)實(shí)際案例分析環(huán)節(jié)，讓學(xué)生分組討論，鍛煉應(yīng)用知識(shí)解決問題的能力

-提供基因工程相關(guān)的研究論文或新聞報(bào)道，讓學(xué)生課后搜集信息，加深對(duì)最新進(jìn)展的了解四、教學(xué)方法與手段1.教學(xué)方法：

-講授法：教師通過講解基因工程的基本概念、原理和技術(shù)，為學(xué)生提供系統(tǒng)的知識(shí)框架。

-討論法：學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，針對(duì)基因工程的實(shí)際應(yīng)用案例進(jìn)行分組討論，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)思考和解決問題。

-實(shí)驗(yàn)法：組織學(xué)生進(jìn)行基因工程的實(shí)驗(yàn)操作，如DNA提取、PCR擴(kuò)增等，讓學(xué)生親身體驗(yàn)基因工程的魅力。

2.教學(xué)手段：

-多媒體設(shè)備：利用投影儀、電腦等設(shè)備，展示基因工程的動(dòng)畫、視頻和圖片，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的直觀理解。

-教學(xué)軟件：運(yùn)用生物信息學(xué)軟件，如基因序列分析軟件、分子建模軟件等，輔助學(xué)生進(jìn)行基因工程的分析和模擬。

-網(wǎng)絡(luò)資源：引導(dǎo)學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)資源，如科研論文、新聞報(bào)道等，搜集和分析基因工程的最新研究進(jìn)展。五、教學(xué)實(shí)施過程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過在線平臺(tái)或班級(jí)微信群，發(fā)布預(yù)習(xí)資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求。

-設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題：圍繞基因工程的基本概念和原理，設(shè)計(jì)一系列具有啟發(fā)性和探究性的問題，引導(dǎo)學(xué)生自主思考。

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：利用平臺(tái)功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度，確保預(yù)習(xí)效果。

學(xué)生活動(dòng)：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：按照預(yù)習(xí)要求，自主閱讀預(yù)習(xí)資料，理解基因工程的基本概念和原理。

-思考預(yù)習(xí)問題：針對(duì)預(yù)習(xí)問題，進(jìn)行獨(dú)立思考，記錄自己的理解和疑問。

-提交預(yù)習(xí)成果：將預(yù)習(xí)成果（如筆記、思維導(dǎo)圖、問題等）提交至平臺(tái)或老師處。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主思考，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)、微信群等，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)資源的共享和監(jiān)控。

作用與目的：

-幫助學(xué)生提前了解基因工程的基本概念和原理，為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

-培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

-導(dǎo)入新課：通過故事、案例或視頻等方式，引出基因工程的實(shí)際應(yīng)用案例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

-講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解基因重組、基因克隆等基本技術(shù)，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解。

-組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論、角色扮演、實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握基因工程的基本技術(shù)。

-解答疑問：針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的疑問，進(jìn)行及時(shí)解答和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

-聽講并思考：認(rèn)真聽講，積極思考老師提出的問題。

-參與課堂活動(dòng)：積極參與小組討論、角色扮演、實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)，體驗(yàn)基因工程的基本技術(shù)的應(yīng)用。

-提問與討論：針對(duì)不懂的問題或新的想法，勇敢提問并參與討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：通過詳細(xì)講解，幫助學(xué)生理解基因重組、基因克隆等基本技術(shù)。

-實(shí)踐活動(dòng)法：設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握基因工程的基本技術(shù)。

-合作學(xué)習(xí)法：通過小組討論等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

作用與目的：

-幫助學(xué)生深入理解基因重組、基因克隆等基本技術(shù)，掌握基因工程的實(shí)踐技能。

-通過實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問題的能力。

-通過合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

-布置作業(yè)：根據(jù)基因工程的實(shí)際應(yīng)用案例，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

-提供拓展資源：提供與基因工程的實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的拓展資源（如科研論文、新聞報(bào)道等），供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，給予學(xué)生反饋和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

-完成作業(yè)：認(rèn)真完成老師布置的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

-拓展學(xué)習(xí)：利用老師提供的拓展資源，進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和思考。

-反思總結(jié)：對(duì)自己的學(xué)習(xí)過程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)，提出改進(jìn)建議。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)。

作用與目的：

-鞏固學(xué)生在課堂上學(xué)到的基因工程的基本技術(shù)和應(yīng)用案例。

-通過拓展學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野和思維方式。

-通過反思總結(jié)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足并提出改進(jìn)建議，促進(jìn)自我提升。六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-科研論文：介紹基因工程在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域的最新研究成果，如CRISPR-Cas9技術(shù)在基因編輯中的應(yīng)用。

-案例分析：提供基因工程在不同領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用案例，如基因治療、轉(zhuǎn)基因作物等。

-實(shí)驗(yàn)方案：提供與基因工程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方案，如DNA提取、PCR擴(kuò)增、基因克隆等。

-科普文章：介紹基因工程的原理和技術(shù)的科普文章，幫助學(xué)生更好地理解基因工程的概念。

-視頻資源：提供關(guān)于基因工程的動(dòng)畫、講座、實(shí)驗(yàn)操作的視頻資源，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的直觀理解。

2.拓展建議：

-學(xué)生可以閱讀相關(guān)的科研論文，了解基因工程領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。

-學(xué)生可以嘗試分析基因工程在不同領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用案例，了解其對(duì)社會(huì)和環(huán)境的影響，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。

-學(xué)生可以自己設(shè)計(jì)或參與基因工程的實(shí)驗(yàn)方案，親身體驗(yàn)基因工程的操作過程，提高實(shí)驗(yàn)技能。

-學(xué)生可以閱讀科普文章，了解基因工程的原理和技術(shù)，幫助學(xué)生更好地理解基因工程的概念。

-學(xué)生可以觀看相關(guān)的視頻資源，通過動(dòng)畫、講座、實(shí)驗(yàn)操作等方式，增強(qiáng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的直觀理解。七、典型例題講解七、典型例題講解

1.例題一：基因表達(dá)載體的構(gòu)建

題目：已知目的基因序列，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟構(gòu)建基因表達(dá)載體。

解答：

-步驟一：提取目的基因

-使用PCR技術(shù)從基因組中擴(kuò)增目的基因片段。

-對(duì)擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行純化，去除多余的DNA片段。

-步驟二：制備載體

-選擇合適的質(zhì)粒作為載體，如pET-28a。

-使用限制酶切割質(zhì)粒，獲得與目的基因相匹配的黏性末端。

-步驟三：連接目的基因

-將目的基因與切好的質(zhì)粒通過DNA連接酶連接。

-轉(zhuǎn)化大腸桿菌，篩選含有目的基因的轉(zhuǎn)化子。

-步驟四：表達(dá)目的基因

-誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化子細(xì)胞表達(dá)目的基因，如使用IPTG誘導(dǎo)表達(dá)。

-收集表達(dá)產(chǎn)物，進(jìn)行SDS電泳分析。

2.例題二：基因敲除

題目：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)現(xiàn)某個(gè)基因在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的敲除。

解答：

-步驟一：設(shè)計(jì)敲除序列

-根據(jù)目標(biāo)基因序列設(shè)計(jì)敲除引物，包括上下游引物。

-確保引物之間有足夠的距離，避免自身環(huán)化。

-步驟二：敲除基因

-使用CRISPR-Cas9系統(tǒng)，引入雙鏈斷裂到目標(biāo)基因。

-細(xì)胞培養(yǎng)，允許細(xì)胞修復(fù)斷裂，可能導(dǎo)致基因敲除。

-步驟三：篩選敲除細(xì)胞

-通過PCR或測(cè)序確認(rèn)基因敲除。

-篩選出成功敲除目標(biāo)基因的細(xì)胞株。

-步驟四：功能驗(yàn)證

-驗(yàn)證敲除細(xì)胞中目標(biāo)基因的功能喪失。

-通過分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)方法進(jìn)行功能分析。

3.例題三：基因敲入

題目：將外源基因敲入哺乳動(dòng)物細(xì)胞的特定位置。

解答：

-步驟一：準(zhǔn)備敲入基因

-克隆目的基因到載體中，如慢病毒載體。

-確保載體能夠在目標(biāo)細(xì)胞中穩(wěn)定表達(dá)。

-步驟二：轉(zhuǎn)染細(xì)胞

-使用病毒載體將目的基因引入目標(biāo)細(xì)胞。

-轉(zhuǎn)染后，通過病毒復(fù)制和細(xì)胞感染擴(kuò)大基因敲入。

-步驟三：篩選敲入細(xì)胞

-通過PCR或測(cè)序確認(rèn)目的基因已插入目標(biāo)細(xì)胞基因組。

-篩選出成功敲入目的基因的細(xì)胞株。

-步驟四：功能驗(yàn)證

-驗(yàn)證敲入細(xì)胞中目的基因的表達(dá)和功能。

-通過分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)方法進(jìn)行功能分析。

4.例題四：基因表達(dá)的檢測(cè)

題目：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)目的基因在細(xì)胞中的表達(dá)水平。

解答：

-步驟一：制備探針

-根據(jù)目的基因序列合成特定探針，如熒光定量PCR探針。

-標(biāo)記探針，如使用熒光標(biāo)記或放射性同位素。

-步驟二：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

-選擇合適的實(shí)驗(yàn)條件，如細(xì)胞類型、培養(yǎng)時(shí)間等。

-設(shè)置對(duì)照組，如未轉(zhuǎn)染細(xì)胞或空載體轉(zhuǎn)染細(xì)胞。

-步驟三：實(shí)驗(yàn)操作

-進(jìn)行熒光定量PCR或Northernblot等實(shí)驗(yàn)。

-收集并分析數(shù)據(jù)，如Ct值或雜交帶強(qiáng)度。

-步驟四：結(jié)果分析

-比較實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的表達(dá)水平差異。

-統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定目的基因的表達(dá)情況。

5.例題五：基因工程產(chǎn)品的鑒定

題目：對(duì)基因工程產(chǎn)物進(jìn)行分子和生物學(xué)的鑒定。

解答：

-步驟一：樣品準(zhǔn)備

-提取基因工程產(chǎn)物，如蛋白質(zhì)或DNA。

-確保樣品質(zhì)量，去除雜質(zhì)。

-步驟二：分子鑒定

-使用PCR、restrictionenzymeanalysis等方法鑒定產(chǎn)物。

-確認(rèn)產(chǎn)物的大小和結(jié)構(gòu)與預(yù)期一致。

-步驟三：生物學(xué)鑒定

-進(jìn)行功能實(shí)驗(yàn)，如酶活性測(cè)定、細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)等。

-驗(yàn)證產(chǎn)物的生物活性。

-步驟四：數(shù)據(jù)分析

-對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期目標(biāo)，分析差異原因。

-優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，提高產(chǎn)物的產(chǎn)量和純度。八、課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)課堂小結(jié)：

1.基因工程的基本概念和原理：回顧基因工程的基本概念，包括基因重組、基因克隆、基因表達(dá)等。解釋基因工程的基本原理，如DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯等。

2.基因工程的基本技術(shù)：總結(jié)基因工程的基本技術(shù)，如DNA提取、PCR擴(kuò)增、基因克隆、基因表達(dá)載體構(gòu)建等。強(qiáng)調(diào)這些技術(shù)的操作步驟和原理。

3.基因工程的應(yīng)用：回顧基因工程在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用案例，如基因治療、轉(zhuǎn)基因作物、基因檢測(cè)等。解釋這些應(yīng)用的原理和優(yōu)勢(shì)。

4.基因工程的安全性和倫理問題：簡(jiǎn)要討論基因工程的安全性和倫理問題，如基因污染、生物安全、基因歧視等。強(qiáng)調(diào)基因工程在應(yīng)用時(shí)需要考慮這些問題。

當(dāng)堂檢測(cè)：

1.基因工程的基本概念和原理：請(qǐng)簡(jiǎn)述基因工程的基本概念，并解釋基因工程的基本原理。

2.基因工程的基本技術(shù)：請(qǐng)簡(jiǎn)要描述基因工程的基本技術(shù)，并解釋這些技術(shù)的操作步驟和原理。

3.基因工程的應(yīng)用：請(qǐng)舉例說明基因工程在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用案例，并解釋這些應(yīng)用的原理和優(yōu)勢(shì)。

4.基因工程的安全性和倫理問題：請(qǐng)簡(jiǎn)要討論基因工程的安全性和倫理問題，并解釋這些問題的重要性。

答案：

1.基因工程是指通過生物技術(shù)和分子生物學(xué)的方法，對(duì)基因進(jìn)行操作和改造，以達(dá)到特定目的的技術(shù)?；蚬こ痰幕驹戆―NA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯等過程。

2.基因工程的基本技術(shù)包括DNA提取、PCR擴(kuò)增、基因克隆、基因表達(dá)載體構(gòu)建等。這些技術(shù)的操作步驟和原理包括使用特定的試劑和設(shè)備，按照一定的步驟進(jìn)行操作，以達(dá)到預(yù)期的目的。

3.基因工程在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用案例包括基因治療、基因檢測(cè)等。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，基因工程可以用于培育轉(zhuǎn)基因作物、提高作物的產(chǎn)量和抗病性等。在環(huán)保領(lǐng)域，基因工程可以用于生物降解、生物監(jiān)測(cè)等。這些應(yīng)用的原理和優(yōu)勢(shì)在于通過基因工程可以改變生物的基因組成，從而實(shí)現(xiàn)特定的目的，如治療疾病、提高作物的產(chǎn)量和抗病性等。

4.基因工程的安全性和倫理問題包括基因污染、生物安全、基因歧視等。這些問題的重要性在于基因工程的應(yīng)用可能會(huì)對(duì)環(huán)境和人類社會(huì)產(chǎn)生不可預(yù)測(cè)的影響，需要進(jìn)行嚴(yán)格的安全性和倫理審查。內(nèi)容邏輯關(guān)系1.基因工程的基本概念和原理

-知識(shí)點(diǎn)：基因重組、基因克隆、基因表達(dá)、DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯等。

-詞：基因、DNA、RNA、蛋白質(zhì)、重組、克隆、表達(dá)、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等。

-句：基因工程是通過生物技術(shù)和分子生物學(xué)的方法，對(duì)基因進(jìn)行操作和改造，以達(dá)到特定目的的技術(shù)。

2.基因工程的基本技術(shù)

-知識(shí)點(diǎn)：DNA提取、PCR擴(kuò)增、基因克隆、基因表達(dá)載體構(gòu)建等。

-詞：提取、擴(kuò)增、克隆、載體、構(gòu)建、轉(zhuǎn)化、表達(dá)等。

-句：基因工程的基本技術(shù)包括DNA提取、PCR擴(kuò)增、基因克隆、基因表達(dá)載體構(gòu)建等。

3.基因工程的應(yīng)用

-知識(shí)點(diǎn)：醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用案例，如基因治療、轉(zhuǎn)基因作物、基因檢測(cè)等。

-詞：應(yīng)用、案例、治療、作物、檢測(cè)、安全、倫理等。

-句：基因工程在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用案例包括基因治療、轉(zhuǎn)基因作物、基因檢測(cè)等。

板書設(shè)計(jì)：

1.基因工程的基本概念和原理

-基因重組

-基因克隆

-基因表達(dá)

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