《第二節(jié) 基因工程的原理和技術(shù)》學(xué)習(xí)任務(wù)單

《第二節(jié)基因工程的原理和技術(shù)》學(xué)習(xí)任務(wù)單班級(jí)：姓名：小組：層次代號(hào)：教師評(píng)價(jià)：【課程標(biāo)準(zhǔn)與考試要求】基因工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心內(nèi)容。學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容要讓同學(xué)們理解基因工程的基本原理，掌握基因工程的基本操作技術(shù)，包括基因工程工具酶的作用、基因工程載體的特點(diǎn)、目的基因的獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法以及目的基因的檢測(cè)與鑒定等。同時(shí)，要能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例，了解基因工程的發(fā)展前景及其可能帶來(lái)的影響?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1、知識(shí)與技能能說(shuō)出基因工程的概念、原理和基本操作步驟。準(zhǔn)確說(shuō)出基因工程中常用的工具酶（限制酶、DNA連接酶）的作用特點(diǎn)。清楚基因工程載體（質(zhì)粒等）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能。學(xué)會(huì)描述目的基因獲取的方法（從基因文庫(kù)中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增等）。2、過(guò)程與方法通過(guò)對(duì)基因工程實(shí)例的分析，提高歸納總結(jié)和邏輯思維能力。在模擬基因工程操作步驟的活動(dòng)中，培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀體會(huì)基因工程在解決人類(lèi)面臨的糧食、健康、環(huán)境等問(wèn)題中的巨大作用，激發(fā)對(duì)生物技術(shù)的興趣。了解基因工程可能帶來(lái)的倫理道德問(wèn)題，樹(shù)立正確的科學(xué)價(jià)值觀?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】1、基因工程的基本原理和操作步驟。2、基因工程工具酶和載體的作用特點(diǎn)?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】1、基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程。2、目的基因的檢測(cè)與鑒定方法?！局R(shí)鏈接】一、生物技術(shù)發(fā)展的小故事話(huà)說(shuō)以前，科學(xué)家們就像一群充滿(mǎn)好奇心的探險(xiǎn)家，他們看到生物界各種各樣神奇的現(xiàn)象，就琢磨著能不能按照自己的想法來(lái)改造生物呢？就好比你看到家里的小花盆里的花長(zhǎng)得不夠好，就想能不能把它變成超級(jí)花，又大又漂亮還不怕病蟲(chóng)害。于是，基因工程這個(gè)神奇的領(lǐng)域就慢慢發(fā)展起來(lái)了。二、什么是基因基因就像是生物體內(nèi)的小指揮官，它藏在DNA這個(gè)超級(jí)長(zhǎng)鏈里，指揮著生物該怎么長(zhǎng)，是長(zhǎng)成高個(gè)子還是矮個(gè)子，是單眼皮還是雙眼皮。每個(gè)基因都有自己的任務(wù)，就像咱們班級(jí)里每個(gè)同學(xué)都有自己負(fù)責(zé)的事兒一樣。三、DNA的結(jié)構(gòu)DNA就像一個(gè)超級(jí)螺旋樓梯，兩邊的扶手是磷酸和脫氧核糖交替連接而成的，中間的臺(tái)階呢，就是一對(duì)一對(duì)的堿基，它們按照AT、GC這樣的規(guī)則配對(duì)，形成了一個(gè)非常穩(wěn)定又神奇的結(jié)構(gòu)?！咀灾鲗W(xué)習(xí)案】1、基因工程初了解找一找：在課本或者網(wǎng)絡(luò)上（比如一些靠譜的科普網(wǎng)站，像果殼網(wǎng)之類(lèi)的），找一找關(guān)于基因工程的定義，然后用自己的話(huà)簡(jiǎn)單寫(xiě)下來(lái)。就像你給小伙伴介紹一個(gè)新游戲一樣，要讓別人一聽(tīng)就懂哦。想一想：你覺(jué)得基因工程和我們?nèi)粘Ｉ钣猩蛾P(guān)系呢？可以結(jié)合你看到的新聞或者身邊的事情來(lái)想。比如說(shuō)，你有沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)轉(zhuǎn)基因食品呀？2、基因工程的工具酶限制酶大揭秘讀課本：仔細(xì)閱讀課本上關(guān)于限制酶的部分，找出限制酶的作用特點(diǎn)。比如說(shuō)，它是怎么識(shí)別DNA的？又會(huì)對(duì)DNA做些什么呢？做筆記：把限制酶的名字、來(lái)源和它的作用特點(diǎn)都記下來(lái)。就像記錄游戲里角色的技能一樣，要記清楚哦。DNA連接酶的奇妙之處探究功能：從課本上找出DNA連接酶的功能，它是怎么把斷開(kāi)的DNA片段連接起來(lái)的呢？可以想象它是一個(gè)小小的DNA“膠水”。對(duì)比思考：對(duì)比限制酶和DNA連接酶的作用，它們之間有什么聯(lián)系呢？就像對(duì)比兩個(gè)小伙伴的特長(zhǎng)一樣，找出它們的不同和相同之處。3、基因工程的載體認(rèn)識(shí)質(zhì)粒結(jié)構(gòu)探索：在課本上找到質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)示意圖，看看質(zhì)粒都有哪些部分組成?？梢园阉胂蟪梢粋€(gè)小小的“生物飛船”，那這個(gè)飛船都有哪些部件呢？功能分析：分析質(zhì)粒作為基因工程載體的功能。為什么科學(xué)家們要選擇質(zhì)粒來(lái)做載體呢？它有什么特別的本事？其他載體查找資料：除了質(zhì)粒，還有沒(méi)有其他的基因工程載體呢？到網(wǎng)絡(luò)或者其他參考資料里去找一找，然后把你找到的結(jié)果寫(xiě)下來(lái)?！咀詫W(xué)反思】我的收獲：我發(fā)現(xiàn)基因工程真是一個(gè)超級(jí)神奇的領(lǐng)域，以前覺(jué)得生物都是按照自然的規(guī)律生長(zhǎng)，沒(méi)想到現(xiàn)在可以人為地去改變它們的基因。我學(xué)會(huì)了限制酶就像一把特殊的剪刀，能在特定的地方剪斷DNA，而DNA連接酶就像膠水一樣把斷開(kāi)的地方粘起來(lái)。還知道了質(zhì)粒這個(gè)小載體，它能帶著我們想要的基因到別的細(xì)胞里去。我的疑問(wèn)：我不太明白基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程，感覺(jué)好復(fù)雜呀。還有目的基因的檢測(cè)和鑒定，有那么多方法，怎么才能準(zhǔn)確地記住它們呢？【互動(dòng)探究案】1、目的基因的獲取小組討論：在小組里討論目的基因獲取的方法。從基因文庫(kù)中獲取目的基因是怎么一回事呢？利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因又有哪些步驟呢？每個(gè)小組成員都要發(fā)言，就像大家一起商量怎么玩一個(gè)新游戲一樣。案例分析：給大家一個(gè)基因工程在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的案例，比如說(shuō)抗蟲(chóng)棉的培育。分析在這個(gè)案例中，目的基因是怎么獲取的呢？2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建模擬構(gòu)建：每個(gè)小組利用一些簡(jiǎn)單的材料（比如小紙條代表DNA片段，回形針代表酶等）來(lái)模擬基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，要清楚地說(shuō)出每個(gè)步驟都做了什么，就像你給別人講解一個(gè)手工制作的過(guò)程一樣。問(wèn)題解決：在模擬過(guò)程中肯定會(huì)遇到一些問(wèn)題，比如說(shuō)如何選擇合適的限制酶，如何保證目的基因的方向正確等。小組一起討論解決這些問(wèn)題，然后把你們的解決方法分享給其他小組。3、目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞方法比較：課本上介紹了好幾種目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法，像農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法等。小組內(nèi)比較這些方法的優(yōu)缺點(diǎn)，然后制作一個(gè)簡(jiǎn)單的表格來(lái)呈現(xiàn)你們的結(jié)果。情景假設(shè)：假設(shè)你是一名科學(xué)家，你要把一個(gè)能讓植物抵抗干旱的基因?qū)氲叫←溂?xì)胞中，你會(huì)選擇哪種導(dǎo)入方法呢？為什么？4、目的基因的檢測(cè)與鑒定檢測(cè)流程：畫(huà)出目的基因檢測(cè)與鑒定的流程圖，要包括分子水平和個(gè)體水平的檢測(cè)?？梢詤⒖颊n本上的內(nèi)容，但是要用自己的方式畫(huà)出來(lái)，就像畫(huà)一幅游戲攻略圖一樣。實(shí)際應(yīng)用：找一個(gè)基因工程在醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用的實(shí)例，比如生產(chǎn)胰島素的工程菌。分析在這個(gè)實(shí)例中是如何進(jìn)行目的基因的檢測(cè)與鑒定的?！緦W(xué)習(xí)資源】1、教材：浙科版選修3教材，這是我們學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)資料，里面有詳細(xì)的文字解釋和清晰的圖片說(shuō)明。2、網(wǎng)絡(luò)資源：果殼網(wǎng)、生物谷等科普網(wǎng)站，上面有很多關(guān)于基因工程的科普文章和最新研究進(jìn)展，可以拓寬我們的視野。3、學(xué)校圖書(shū)館的相關(guān)書(shū)籍：比如一些生物技術(shù)方面的專(zhuān)著，里面可能會(huì)有更深入的理論分析和實(shí)際案例?！緦W(xué)習(xí)時(shí)間安排】1、自主學(xué)習(xí)案：預(yù)計(jì)花費(fèi)23個(gè)課時(shí)。同學(xué)們可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)速度在這個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)完成自主學(xué)習(xí)任務(wù)。2、互動(dòng)探究案：安排34個(gè)課時(shí)。其中小組討論和模擬操作每個(gè)環(huán)節(jié)大概需要11.5個(gè)課時(shí)，最后的成果分享和問(wèn)題解答需要0.51個(gè)課時(shí)?！痉答伵c評(píng)價(jià)】1、自我評(píng)估方法知識(shí)掌握方面：對(duì)于基因工程的基本概念、原理和操作步驟，可以通過(guò)自己畫(huà)思維導(dǎo)圖或者給其他同學(xué)講解的方式來(lái)檢驗(yàn)自己是否掌握。如果能夠清晰地畫(huà)出思維導(dǎo)圖或者讓同學(xué)聽(tīng)懂，那就說(shuō)明掌握得還不錯(cuò)。能力提升方面：在互動(dòng)探究案中，觀察自己在小組討論、模擬操作和問(wèn)題解決過(guò)程中的表現(xiàn)。如果能夠積極參與討論、提出合理的解決方案并且能夠與小組成員協(xié)作良好，那就說(shuō)明在能力方面有所提升。2、教師評(píng)價(jià)教師會(huì)根據(jù)同學(xué)們的自主學(xué)習(xí)筆記、互動(dòng)探究中的表現(xiàn)以及最后的成果展示來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)于自主學(xué)習(xí)筆記，教師會(huì)檢查同學(xué)們是否準(zhǔn)確地記錄了關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，是否有自己的思考和總結(jié)。在互動(dòng)探究環(huán)節(jié)，教師會(huì)關(guān)注同學(xué)們的參與度、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及對(duì)問(wèn)題的解決能力。最后的成果展示，教師會(huì)評(píng)價(jià)同學(xué)們對(duì)基因工程原理和技術(shù)的理解程度、表達(dá)能力以及創(chuàng)新思維?！眷柟逃?xùn)練案】1、下列關(guān)于基因工程的敘述，正確的是（）A.基因工程經(jīng)常以抗菌素抗性基因?yàn)槟康幕駼.細(xì)菌質(zhì)粒是基因工程常用的運(yùn)載體C.通常用一種限制酶處理含目的基因的DNA，用另一種限制酶處理運(yùn)載體D.為育成抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時(shí)只能以受精卵為受體2、在基因工程中，切割運(yùn)載體和含有目的基因的DNA片段時(shí)，需使用（）A.同種限制酶B.兩種限制酶C.同種DNA連接酶D.兩種DNA連接酶3、基因工程的正確操作步驟是（）①目的基因與運(yùn)載體相結(jié)合②將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞③檢測(cè)目的基因的表達(dá)是否符合特定性狀要求④提取目的基因A.③④②①B.②④①③C.④①②③D.③④①②4、要使目的基因與對(duì)應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是（）①限制酶②連接酶③解旋酶④還原酶A.①②B.③④C.①④D.②③5、科學(xué)家將β胡蘿卜素合成途徑中的相關(guān)基因?qū)胨?，使水稻米粒中含有β胡蘿卜素，這種大米被稱(chēng)為“金色大米”?！敖鹕竺住钡呐嘤^(guò)程屬于（）A.基因重組B.細(xì)胞融合C.誘變育種D.染色體變異【學(xué)習(xí)反思】我的收獲：經(jīng)過(guò)這一系列的學(xué)習(xí)和練習(xí)，我對(duì)基因工程的原理和技術(shù)有了更深入的理解。我不僅掌握了基礎(chǔ)知識(shí)，還在互動(dòng)探究中鍛煉了自己的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和解決問(wèn)題的能力。我的疑問(wèn)：我還是對(duì)基因工程在實(shí)際應(yīng)用中的一些倫理道德問(wèn)題有些困惑。比如說(shuō)，轉(zhuǎn)基因食品到底安不安全呢？還有基因工程如果被濫用，會(huì)不會(huì)對(duì)生物多樣性造成很大的影響呢？參考答案1、答案：B解析：基因工程經(jīng)常以抗菌素抗性基因作為標(biāo)記基因，A錯(cuò)誤；細(xì)菌質(zhì)粒是基因工程常用的運(yùn)載體，B正確；通常用同一種限制酶處理含目的基因的DNA和運(yùn)載體，C錯(cuò)誤；為育成抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時(shí)可以以受精卵為受體，也可以以體細(xì)胞為受體，再通過(guò)植物組織培養(yǎng)得到轉(zhuǎn)基因植物，D錯(cuò)誤。2、答案：A解析：在基因工程中，切割運(yùn)載體和含有目的基因的DNA片段時(shí)，需使用同種限制酶，這樣可以產(chǎn)生相同的黏性末端，便于目的基因與運(yùn)載體的連接，A正確。3、答案