高中生物DNA重組技術(shù)的基本工具教學(xué)設(shè)計

人教版中學(xué)生物《重組技術(shù)的基本工具》教學(xué)設(shè)計

一、教學(xué)目標(biāo)

1、學(xué)問目標(biāo)：簡述重組技術(shù)所需三種基本工具作用。

2、實力目標(biāo)：

（1）通過對材料的視察，學(xué)會科學(xué)的視察方法，培育視察實力。

（2）通過對基本概念、基本原理、科學(xué)方法的正確理解和駕馭，逐步形成比較、

推斷、推理、分析、綜合等思維實力，具備能運用學(xué)到的生物學(xué)學(xué)問評價和解

決某些實際問題的實力。

（3）通過學(xué)生動手制作重組的模型，培育學(xué)生的動手實力以與合作精神。

3、情感目標(biāo)：

通過學(xué)習(xí)基因操作的工具，使學(xué)生樹立結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的辯證唯物主義觀念。

二、教材分析

教材通過抗蟲棉花的圖片引導(dǎo)學(xué)生走進(jìn)基因工程的領(lǐng)域，接著闡述了在培育

抗蟲棉花的過程至少須要三種工具，即精準(zhǔn)確割的“手術(shù)刀”一一限制性內(nèi)切

酶、將片段再連接起來的“縫合針”一一連接酶、將體外重組好的導(dǎo)入受體細(xì)

胞的“運輸工具”一一載體。通過實例激發(fā)學(xué)生的愛好，然后再逐一的介紹這

三種工具的作用。由于本節(jié)內(nèi)容是基因工程的入門，所以讓學(xué)生駕馭這三種工

具的作用是特別重要的。

三、學(xué)情分析

高二學(xué)生的思維水平、學(xué)習(xí)實力已經(jīng)發(fā)展到較高階段，大多數(shù)學(xué)生喜愛親

自動手操作，但是動手實力不強。

學(xué)生通過報刊、雜志、電視等媒體對基因工程的產(chǎn)物如轉(zhuǎn)基因的鯉魚，抗

蟲棉，耐寒的植物有所了解，因此在講授新課時，聯(lián)系實際，更簡潔引起學(xué)生

的愛好，便于新學(xué)問的駕馭，另外，在必修課中學(xué)習(xí)過的一些學(xué)問可以為新學(xué)

問的學(xué)習(xí)墊下鋪墊，如分子的結(jié)構(gòu)。

五、教學(xué)重點、難點

1.教學(xué)重點

重組技術(shù)所需的三種基本工具的作用

2.教學(xué)難點

（1）限制酶的作用特點和作用結(jié)果

（2）基因工程載體須要具備的條件

六、教學(xué)手段

多媒體課件教學(xué)，用剪刀代表限制酶剪切序列，制作重組質(zhì)粒模型

七、課前打算

1、老師：上網(wǎng)搜查基因工程的實例、圖片制成課件，用硬紙制作好的質(zhì)粒和

帶有目的基因的序列，發(fā)放相關(guān)資料。

2、學(xué)生：預(yù)習(xí)課本相關(guān)內(nèi)容，自帶剪刀和膠帶。

八、教學(xué)過程

（一）引入新課

老師活動：多媒體出示兩則與狂犬病相關(guān)的資料和圖片，

設(shè)問：為何煙草細(xì)胞中可以產(chǎn)生人的蛋白質(zhì)？

學(xué)生思索后回答：共用一套遺傳密碼，有了人的基因。

師：大家回答的很對，因為科學(xué)家把人的基因轉(zhuǎn)入到煙草的細(xì)胞中，并在細(xì)胞

內(nèi)進(jìn)行表達(dá)，這就利用了重組技術(shù)，由于是在分子水平上進(jìn)行，而是肉眼看不

到的東西，所以要完成這一過程必須要有一套特別精細(xì)的工具，則，今日我們

就來學(xué)習(xí)重組技術(shù)的基本工具。

出示：課本圖片「1,

設(shè)問：視察這張圖片，想想須要哪些工具呢？

生：運輸工具，手術(shù)刀，縫合針。

（設(shè)計意圖：利用課外資料吸引學(xué)生的留意力，引起學(xué)生的愛好，同時培育學(xué)

生的視察實力）

（一）“分子手術(shù)刀”一一限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）

設(shè)問：從哪里獲得限制性內(nèi)切酶？

學(xué)生活動：閱讀課本P4-5限制性核酸內(nèi)切酶一“分子手術(shù)刀”，找尋答案。

生：主要從原核生物中分別純化得到

設(shè)問：則限制酶是一種酶還是一大類酶呢？書上哪句話可以回答這個問題？

學(xué)生活動：閱讀教材

生：迄今已從近300種微生物中分別出4000種限制酶。

師：不錯，由于限制酶是可以切割分子的，因此在了解限制酶的作用特點之前,

請大家先來回顧一下分子的結(jié)構(gòu)，

出示分子的平面結(jié)構(gòu)圖

設(shè)問：分子的結(jié)構(gòu)特點是怎樣的？

生：由兩條反向平行的脫氧核甘酸單鏈組成，中間堿基依據(jù)堿基互補配對原則

通過氫鍵相連，外側(cè)相鄰的脫氧核甘酸通過磷酸二酯鍵相連。

出示磷酸二酯鍵的位置的動畫圖片。

師：留意磷酸二酯鍵是由兩條磷酸酯鍵組成。分子外則的磷酸和脫氧核糖核酸

交替排列是不變的，則不同的分子是由于什么不同造成的呢？

生：不同的分子它的堿基對的排列依次不同。

出示:簡寫的分子圖。

師：對，所以在簡寫時外側(cè)用兩條直線表示磷酸和脫氧核糖交替排列，而內(nèi)側(cè)

的堿基對必需寫清晰。

（設(shè)計意圖：運用多媒體展示的結(jié)構(gòu)，加深學(xué)生對已學(xué)學(xué)問的印象，利于駕馭

新學(xué)問，符合認(rèn)知的一般規(guī)律。）

師：下面我們在回過來看看限制酶的作用特點。

設(shè)問：限制酶的作用特點是什么呢？

師：請學(xué)生比較資料上5種限制酶的識別序列的圖片，閱讀課本相關(guān)學(xué)問，從

限制酶的識別序列，切割位點，切割部位這三個方面思索。

學(xué)生活動：閱讀教材，比較5種限制酶的識別序列。

生：它們能夠識別雙鏈分子的某種特定核甘酸序列，并且使每一條鏈中特定部

位的兩個核昔酸之間的磷酸二酯鍵斷開。

出示:剪開磷酸二酯鍵的動畫過程，

師：是連接兩個脫氧核甘酸之間的磷酸酯鍵。因此可以歸納出限制酶具有特異

性。

（設(shè)計意圖：通過學(xué)生的閱讀，比較，培育學(xué)生的視察實力、分析問題的實力

和歸納總結(jié)實力）

設(shè)問：則限制酶切割后會產(chǎn)生什么結(jié)果呢？

學(xué)生活動：請同學(xué)們把1,2,3這三種限制酶切割的結(jié)果畫出來。

利用投影儀把一些學(xué)生寫的結(jié)果投影出來。

學(xué)生視察評論，得出正確答案。

師：大家會畫，則會剪嗎？請同學(xué)們在序列中找到4,5的識別序列，并用剪刀

把結(jié)果給剪切出來。

學(xué)生動手操作，利用投影儀展示學(xué)生的剪切結(jié)果。

師：通過大家動手，可以看到經(jīng)過限制酶切割之后得到幾種結(jié)果。

生：一種形成黏性末端，一種形成平末端。

設(shè)問：為什么會有這兩種不同的作用結(jié)果呢？緣由何在？

學(xué)生活動：閱讀課本，找尋答案。

生：限制酶在它識別序列的中心位置兩側(cè)將兩條單鏈分割開，就形成黏性末端,

而從識別序列的中心位置切開就產(chǎn)生平末端。

出示：粘性末端和平末端的圖片。

師：展示圖解，加以補充說明。被限制酶切開的兩條單鏈的切口，帶有幾個伸

出的核甘酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。而限制酶切開

的兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。

設(shè)問：限制酶剪開的粘性末端相同嗎？

生：相同

師：對，由于分子是由兩條反向平行的脫氧核甘酸單鏈構(gòu)成，所以在讀堿基時,

要依據(jù)相反的方向讀。

設(shè)問：2號和3號限制酶切割之后得到的粘性末端相同嗎？

學(xué)生活動：視察比較自己所畫的粘性末端

生：相同

師：不同的限制酶也可以得到相同的粘性末端，但是在基因工程中我們一般強

調(diào)同種限制酶，這樣得到的粘性末端肯定相同。

（設(shè)計意圖：通過學(xué)生自己動手，激起學(xué)生的愛好，同時更加直觀的了解學(xué)問,

加深對學(xué)問的理解）

設(shè)問：大家留意限制酶切割的目的基因自身不會進(jìn)入受體細(xì)胞，則它怎樣才能

導(dǎo)入受體細(xì)胞？

學(xué)生：須要“分子運輸車”一一載體

設(shè)問：現(xiàn)在常用的載體是誰呢？

生：質(zhì)粒

設(shè)問：什么是質(zhì)粒？

學(xué)生活動：閱讀教材，找尋答案。

生：質(zhì)粒是一種袒露的、結(jié)構(gòu)簡潔、獨立于細(xì)菌擬核之外，并具有自我復(fù)制實

力的很小的雙鏈環(huán)狀分子。

師：很對，但是用得最多的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒。

出示：大腸桿菌的質(zhì)粒圖片。

設(shè)問：請同學(xué)依據(jù)大腸桿菌的質(zhì)粒特點，結(jié)合課本，想想作為載體所需的條件

是什么呢？

生：須要有限制酶切割位點，以便目的基因插入其中，攜帶進(jìn)入受體細(xì)胞。

師：對應(yīng)的是大腸桿菌質(zhì)粒的哪個結(jié)構(gòu)？

生：對應(yīng)的是大腸桿菌質(zhì)粒的目的基因插入位點。

師：還有嗎？

生：須要有標(biāo)記基因，便于重組的鑒定和選擇，篩選出導(dǎo)入目的基因的受體細(xì)

胞，對應(yīng)的是大腸桿菌的氨茉青霉素的抗性基因。

師：不錯，則復(fù)制原點有什么用呢？

生：可以讓插入到質(zhì)粒上的目的基因隨著質(zhì)粒的復(fù)制而一起復(fù)制。

師：所以充當(dāng)運載體的要具備以下幾個必要條件：

(1)有「多個限制酶切點

(2)導(dǎo)入基因能在受體細(xì)胞中復(fù)制、表達(dá)

(3)有某些標(biāo)記基因，便于篩選

設(shè)問：除了質(zhì)粒，還有哪些分子也可以作為載體呢？

生：噬菌體，動植物病毒。

師：它們都是病毒，可以做載體，說明他們具備了作為載體的條件。

(設(shè)計意圖：利用插圖，結(jié)合閱讀課本，歸納載體必需具備條件的相識，培育

學(xué)生歸納總結(jié)實力，從而加深學(xué)生的記憶。)

設(shè)問：要將切割下來的目的基因和運載體片段接連在一起，須要用到什么酶？

學(xué)生：連接酶。

老師：同學(xué)們說得對！

出示：思索：限制酶切割后有兩種不同的結(jié)果，一種產(chǎn)生黏性末端，一種產(chǎn)生

平末端。則復(fù)原它們的連接時，所用連接酶是否一樣呢？

學(xué)生活動：閱讀教材，找尋答案。

學(xué)生：所用的酶不一樣。

出示：粘性末端連接的動畫過程。

設(shè)問：這是什么種類的連接酶連接的呢?

生：E?連接酶和T4連接酶可“縫合”雙鏈黏性末端，

師：對，則連接的縫隙形成什么鍵？

生：磷酸二酯鍵

出示：平末端連接的動畫過程

設(shè)問：這是什么種類的連接酶連接的呢？

生：T4連接酶可“縫合”雙鏈的平末端，但平末端之間連接的效率比較低。

師：連接酶常用的有兩種即￡?連接酶和T4連接酶，它們連接的末端有所不

同，但是結(jié)果都是為了形成磷酸二酯鍵，使片段連在一起。

現(xiàn)在請大家動手、動腦協(xié)調(diào)協(xié)作，制作一個重組質(zhì)粒。

出示：動動手：已知限制性內(nèi)切酶的識別序列和切點是」。在目的基因的兩側(cè)

均有它切點，而質(zhì)粒中也有它的一個切點。請用剪刀代表限制酶，透亮膠代替

連接酶，利用所給的硬紙片，制作一個重組質(zhì)粒的模型。加深和鞏固學(xué)生對這

三種工具的理解。

學(xué)生活動：兩人一組制作重組質(zhì)粒模型。

老師活動：巡察、指導(dǎo)一些學(xué)生制作。

最終結(jié)束時加強反思，請以為同學(xué)歸納本節(jié)課的內(nèi)容，出示本節(jié)課的板書，布

置作業(yè)。

（設(shè)計意圖：激發(fā)學(xué)生的愛好，活躍課堂氣氛，體現(xiàn)基礎(chǔ)學(xué)問的精確運用，在

運用中加深對基礎(chǔ)學(xué)問的深層次理解，同時加強學(xué)生的合作精神。）

九、板書設(shè)計

1.1重組技術(shù)的基本工具

（一）“分子手術(shù)刀”：限制性核酸內(nèi)切酶

1、來源:主要來自原核生物

2、作用特點:特異性

3、結(jié)果:產(chǎn)生黏性末端或平末端

（二）“分子縫合針”：連接酶

1、種類：連接酶和T4連接酶

2、作用：把末端之間的縫隙“縫合”起來

（三）“分子運輸車”：基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體

1、種類:質(zhì)粒、動植物病毒等

2、條件：自我復(fù)制、限制酶切點、標(biāo)記基因

十、教學(xué)反思：

本節(jié)課采納了引導(dǎo)探究式的教學(xué)模式，通過老師創(chuàng)設(shè)自主合作的學(xué)習(xí)情景,

激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，活躍學(xué)生的思維。使老師由單純的信息表達(dá)者轉(zhuǎn)變成

信息的加工者、組織者，處于主導(dǎo)地位；學(xué)生也由被動地接受學(xué)問轉(zhuǎn)變成學(xué)習(xí)

的主體，通過自己的視察和思索以與動手操作，主動獲得學(xué)問。這樣在課堂教

學(xué)過程中，通過師生互動、生生互動，活躍了課堂氣氛，從而落實了新課改的

理念。但由于時間有限，有的學(xué)問點沒有講的透徹，而且有的環(huán)節(jié)設(shè)計還不夠

好，所以仍需不斷改進(jìn)和努力