基因工程的基本操作程序（第+2課時）教學(xué)設(shè)計 高二下學(xué)期生物人教版選擇性選擇性必修三

第二節(jié)基因工程的基本操作程序（第2課時）基因表達載體的構(gòu)建教學(xué)設(shè)計一、教材分析（一）教學(xué)目標：生命觀念、闡明構(gòu)建基因表達載體的過程及意義?？茖W(xué)思維，科學(xué)探究：熟記基因表達載體組成部件及各部件的作用。社會責(zé)任：嘗試用用剪刀代表限制酶用膠帶代表DNA鏈接酶模擬基因表達載體構(gòu)建過程。（二）教學(xué)重點和難點1、教學(xué)重點：基因表達載體構(gòu)建過程及意義。2、教學(xué)難點：嘗試用用剪刀代表限制酶用膠帶代表DNA鏈接酶模擬基因表達載體構(gòu)建過程。二、學(xué)情分析學(xué)生經(jīng)過上一節(jié)課的學(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，具備學(xué)習(xí)基因工程的基本操作程序一節(jié)的基礎(chǔ)，但本節(jié)基因表達載體的構(gòu)建過程是一個難點，學(xué)生學(xué)習(xí)起來有一定的困難，需借助讓學(xué)生分組構(gòu)建模型的活動突破難點。三、教學(xué)方法自主學(xué)習(xí)法、問題驅(qū)動法、講述法、分組討論法、合作探究法四、課時安排1課時五、教學(xué)過程（一）導(dǎo)入新課復(fù)習(xí)提問上節(jié)課所學(xué)內(nèi)容：重組DNA技術(shù)的基本工具？限制酶的來源？限制酶的作用特點及作用的化學(xué)鍵？限制酶切割的結(jié)果？DNA連接酶的作用？DNA連接酶作用的化學(xué)鍵？DNA連接酶的種類？基因工程的基本操作程序？通過復(fù)習(xí)提問以上幾個問題，導(dǎo)入本節(jié)課題基因工程的操作核心步驟《基因表達載體的構(gòu)建》。（二）新課教學(xué)設(shè)計問題，讓學(xué)生帶著問題去閱讀教材80頁相關(guān)內(nèi)容。〔問題一〕獲取目的基因以后為什么不能直接將目的基因?qū)胧荏w細胞？構(gòu)建基因表達載體的目的是什么？〔問題二〕基因表達載體的組成包括哪幾部分？個部分的作用是什么？閱讀教材內(nèi)容后讓學(xué)生完成學(xué)案【任務(wù)一】上的三個問題1.構(gòu)建基因表達載體的目的是什么？2.自主在空白環(huán)狀質(zhì)粒上繪制基因表達載體各組成部分。3.請寫出各組件的功能，組內(nèi)交流并請代表展示。完成學(xué)案后讓讓學(xué)生展示答案并回答以下問題?！矄栴}三〕啟動子的本質(zhì)、位置及功能？〔問題四〕終止子的本質(zhì)、位置及功能？重要提醒1.啟動子≠起始密碼子終止子≠終止密碼子①啟動子是位于基因首端的一段特殊序列，它是RNA聚合酶識別、結(jié)合的部位。終止子是位于基因尾端的一段特殊序列，作用是使轉(zhuǎn)錄過程停止。②起始密碼子和終止密碼子均位于mRNA上，分別控制翻譯過程的啟動和終止〔問題五〕標記基因的作用？主要類型有哪些？最常用的是什么類型的標記基因？反饋練習(xí)：1、以下關(guān)于基因表達載體的構(gòu)建的說法正確的是A.基因表達載體的構(gòu)建是在生物體的細胞內(nèi)完成的。B.基因表達載體中只有啟動子才能驅(qū)動目的基因轉(zhuǎn)錄出mRNAC.基因表達載體的組成應(yīng)包括啟動子、終止密碼子、目的基因、標記基因等D.基因表達載體通常采用抗生素合成基因作為標記基因基因表達載體的具體構(gòu)建過程是怎樣的呢？請學(xué)生用教材中的文字,敘述基因表達載體的具體構(gòu)建過程,并展示過程圖。強調(diào)該過程的兩種重要工具酶。然后讓學(xué)生完成學(xué)案【任務(wù)二】中的兩個探究活動。小組活動一1、用剪刀代表限制酶、用膠帶代表DNA連接酶，嘗試用手中的模具構(gòu)建基因表達載體（用一種限制酶切割）.2、基因表達載體構(gòu)建的過程用到哪些工具？用DNA連接酶處理后會出現(xiàn)幾種產(chǎn)物？(最多考慮兩兩結(jié)合)若用兩種限制酶切割不會出現(xiàn)以上哪些情況？小組活動二1、嘗試構(gòu)建基因表達載體（選兩種限制酶切割）2、構(gòu)建基因表達載體時往往用兩種限制酶分別切割目的基因的兩端以及載體，請分析原因。學(xué)生完成探究活動后先分組展示：活動一的結(jié)果，會出現(xiàn)六種鏈接結(jié)果，即質(zhì)粒與質(zhì)粒鏈接，質(zhì)粒自身環(huán)化，目的基因與目的基因鏈接，目的基因自身環(huán)化，質(zhì)粒與目的基因正向鏈接，質(zhì)粒與目的基因反向鏈接?；顒佣慕Y(jié)果，會出現(xiàn)三種鏈接結(jié)果，即質(zhì)粒與質(zhì)粒鏈接，目的基因與目的基因鏈接，質(zhì)粒與目的基因正向鏈接。為什么構(gòu)建基因表達載體時用兩種限制酶分別切割目的基因的兩端以及載體然后再用DNA連接酶鏈接時不會出現(xiàn)自身環(huán)化和反向鏈接呢？結(jié)合PPT講清相關(guān)問題。引導(dǎo)學(xué)生進一步分析限制酶的選擇方法：根據(jù)目的基因兩端的限制酶切割位點、質(zhì)粒上的限制酶切割位點以及是否破壞目的基因和標記基因來確定限制酶的種類(1)應(yīng)選擇酶切位點位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇PstI；不能選擇酶切位點位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲不能選擇SmaI。(2)為避免目的基因及質(zhì)粒的自身環(huán)化、反向連接，也可使用不同的限制酶(非同尾酶)切割目的基因所在片段和質(zhì)粒(雙酶切)，如圖甲可選擇用PstI和EcoRI兩種限制酶(但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切割位點)。(3)切割質(zhì)粒的限制酶不能同時切開質(zhì)粒上的所有標記基因，即至少要保留一個標記基因，以用于重組DNA的鑒定和選擇，如圖乙中的質(zhì)粒不能使用SmaI切割反饋練習(xí)：2、圖甲、乙中的箭頭表示三種限制性內(nèi)切核酸酶的酶切位點，AmpR表示氨芐青霉素抗性基因，neo表示新霉素抗性基因。下列敘述不正確的是A.在構(gòu)建重組質(zhì)粒時，可用BamHI和HindIII切割質(zhì)粒和外源DNAB.在酶切過程中，不能破壞質(zhì)粒中全部的標記基因C.若只用PstI處理質(zhì)粒和外源DNA分子片段，無法避免自身環(huán)化和反向連接D.導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌可以在含新霉素的培養(yǎng)基中生長（三）課堂小結(jié)師生共同總結(jié)本節(jié)主要內(nèi)容，梳理課堂知識。（四）作業(yè)布置課下完成學(xué)案上鞏固練習(xí)題。（五）板書設(shè)計第二節(jié)基因工程的基本操作程序（第2課時）基因表達載體的構(gòu)建一、構(gòu)建基因表達載體的目的二、基因表達載體的組成三、基因表達載體各部分的作用四、基因表達載體的構(gòu)建過程（六）教學(xué)反思由于基因工程內(nèi)容比較新，比較抽象，看不見摸不著，學(xué)生的學(xué)習(xí)有難度。處理不好會提高學(xué)習(xí)難度，致使教學(xué)流于形式。所以在在介紹構(gòu)建基因表達載體時，提供了相關(guān)非常形象的插圖，結(jié)合圖文提出相應(yīng)問題，誘導(dǎo)學(xué)生思考，從而把學(xué)習(xí)的注意力從簡單的死記硬背引導(dǎo)到動手操作，觀察、分析、創(chuàng)新等有利于學(xué)生終身發(fā)展的能力上來，實現(xiàn)課程有效的教與學(xué)。課后反思本節(jié)課首先讓學(xué)生回顧基因工程的三種工具，限制酶和DNA鏈接酶的作用，基因工程的操作步驟等內(nèi)容為本節(jié)課教學(xué)做好鋪墊。然后讓學(xué)生通過閱讀教材結(jié)合學(xué)案自學(xué)基本內(nèi)容，通過展示學(xué)案問題答案，教師指導(dǎo)、糾正、學(xué)生背誦等方式讓學(xué)生掌握教材基本內(nèi)容。有關(guān)基因表達載體的構(gòu)建是基因工程的關(guān)鍵步驟、空間想象難度大、科學(xué)理論和技術(shù)實踐密切聯(lián)系、思維跨度也大。該部分內(nèi)容比較新，比較抽象，看不見摸不著，學(xué)生的學(xué)習(xí)有難度。處理不好會提高學(xué)習(xí)難度，致使教學(xué)流于形式。所以在在介紹構(gòu)建基因表達載體時，提供了相關(guān)非常形象的插圖，結(jié)合圖文提出相應(yīng)問題，誘導(dǎo)學(xué)生思考，從而把學(xué)習(xí)的注意力從簡單的死記硬背引導(dǎo)到動手操作，觀察、分析、創(chuàng)新等有利于學(xué)生終身發(fā)展的能力上來，實現(xiàn)課程有效的教與