2024年高中生物 專(zhuān)題1 基因工程 1.2 第1課時(shí) 目的基因獲取和基因表達(dá)載體的構(gòu)建說(shuō)課稿 新人教版選修3

2024年高中生物專(zhuān)題1基因工程1.2第1課時(shí)目的基因獲取和基因表達(dá)載體的構(gòu)建說(shuō)課稿新人教版選修3授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課內(nèi)容選自新人教版選修3《專(zhuān)題1基因工程》第1課時(shí)，主要圍繞“目的基因獲取和基因表達(dá)載體的構(gòu)建”展開(kāi)。教材通過(guò)介紹目的基因的獲取方法、基因表達(dá)載體的構(gòu)建原理及方法，引導(dǎo)學(xué)生掌握基因工程的基本操作流程，為后續(xù)學(xué)習(xí)基因工程的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)探究精神，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行思維的習(xí)慣；激發(fā)學(xué)生關(guān)注生物科技在生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到基因工程在生物科技領(lǐng)域的重大意義，激發(fā)學(xué)生對(duì)生物科學(xué)的興趣。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)，

①理解目的基因的獲取方法，包括從基因文庫(kù)中獲取、PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成等方法；

②掌握基因表達(dá)載體的構(gòu)建原理，包括載體選擇、目的基因插入和載體鑒定等步驟；

③理解基因表達(dá)載體的功能，包括啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等元件的作用。

2.教學(xué)難點(diǎn)，

①目的基因的獲取過(guò)程中，如何確保目的基因的純度和完整性；

②基因表達(dá)載體的構(gòu)建中，如何精確地將目的基因插入到載體中，避免插入錯(cuò)誤或缺失；

③在基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程中，如何解決基因插入后可能發(fā)生的同源重組等問(wèn)題；

④理解并分析基因表達(dá)載體的穩(wěn)定性、復(fù)制和表達(dá)效率等關(guān)鍵因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：

1.講授法：結(jié)合多媒體課件，系統(tǒng)講解目的基因獲取和基因表達(dá)載體的構(gòu)建原理，幫助學(xué)生建立知識(shí)框架。

2.討論法：引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)目的基因獲取和載體構(gòu)建的難點(diǎn)進(jìn)行小組討論，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和合作能力。

3.實(shí)驗(yàn)法：通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生親身體驗(yàn)基因工程的基本步驟，提高實(shí)踐操作技能。

教學(xué)手段：

1.多媒體課件：展示基因工程相關(guān)圖片、視頻，增強(qiáng)教學(xué)的直觀(guān)性和趣味性。

2.實(shí)驗(yàn)操作視頻：播放實(shí)驗(yàn)操作步驟，指導(dǎo)學(xué)生正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

3.互動(dòng)平臺(tái)：利用在線(xiàn)教學(xué)平臺(tái)，進(jìn)行課堂提問(wèn)、作業(yè)提交和在線(xiàn)討論，提高教學(xué)互動(dòng)性和效率。教學(xué)過(guò)程一、導(dǎo)入新課

（老師）同學(xué)們，我們之前學(xué)習(xí)了遺傳信息的傳遞和表達(dá)，了解了基因是生物體遺傳的基本單位。今天，我們將進(jìn)一步探索基因工程領(lǐng)域，揭開(kāi)基因操作的秘密。請(qǐng)大家翻開(kāi)課本，我們一起開(kāi)始今天的探索之旅。

二、目的基因的獲取

（老師）首先，我們來(lái)探討如何獲取目的基因。請(qǐng)大家閱讀課本P10頁(yè)，找出獲取目的基因的幾種方法。同學(xué)們，你們能分享一下你們了解到的獲取目的基因的方法嗎？

（學(xué)生）老師，我了解到可以從基因文庫(kù)中獲取目的基因，也可以通過(guò)PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因，還有人工合成方法。

（老師）非常好，同學(xué)們。獲取目的基因的方法主要有三種：從基因文庫(kù)中獲取、PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成。下面，我們分別對(duì)這三種方法進(jìn)行詳細(xì)講解。

1.基因文庫(kù)的構(gòu)建

（老師）首先，我們來(lái)看看基因文庫(kù)的構(gòu)建。基因文庫(kù)是包含某一生物體全部或部分基因的集合。構(gòu)建基因文庫(kù)的方法有哪些呢？

（學(xué)生）老師，我了解到構(gòu)建基因文庫(kù)的方法有：cDNA文庫(kù)、基因組文庫(kù)和部分基因文庫(kù)。

（老師）正確。構(gòu)建基因文庫(kù)的方法主要包括cDNA文庫(kù)、基因組文庫(kù)和部分基因文庫(kù)。每種文庫(kù)都有其特點(diǎn)和適用范圍。

2.PCR技術(shù)擴(kuò)增

（老師）接下來(lái)，我們來(lái)探討PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因。PCR技術(shù)是一種體外擴(kuò)增DNA片段的方法，具有高效、特異和靈敏等優(yōu)點(diǎn)。那么，PCR技術(shù)是如何進(jìn)行目的基因擴(kuò)增的呢？

（學(xué)生）老師，我知道PCR技術(shù)包括變性、復(fù)性和延伸三個(gè)步驟。

（老師）沒(méi)錯(cuò)，PCR技術(shù)包括變性、復(fù)性和延伸三個(gè)步驟。在這個(gè)過(guò)程中，我們需要設(shè)計(jì)合適的引物，以確保擴(kuò)增的目的基因片段。

3.人工合成

（老師）最后，我們來(lái)了解一下人工合成目的基因。人工合成方法主要包括化學(xué)合成和酶促合成。化學(xué)合成是通過(guò)化學(xué)試劑合成目的基因，而酶促合成則是利用酶催化DNA合成反應(yīng)。同學(xué)們，你們認(rèn)為哪種方法更適合合成目的基因呢？

（學(xué)生）老師，我覺(jué)得酶促合成方法更好，因?yàn)樗咏矬w的自然合成過(guò)程。

（老師）很好，同學(xué)們。人工合成方法中，酶促合成確實(shí)更接近生物體的自然合成過(guò)程。

三、基因表達(dá)載體的構(gòu)建

（老師）接下來(lái)，我們來(lái)探討基因表達(dá)載體的構(gòu)建?；虮磉_(dá)載體是將目的基因?qū)胨拗骷?xì)胞并實(shí)現(xiàn)表達(dá)的載體。構(gòu)建基因表達(dá)載體主要包括哪些步驟呢？

（學(xué)生）老師，我知道構(gòu)建基因表達(dá)載體主要包括選擇載體、插入目的基因和鑒定載體等步驟。

（老師）正確。構(gòu)建基因表達(dá)載體主要包括選擇載體、插入目的基因和鑒定載體等步驟。下面，我們分別對(duì)這些步驟進(jìn)行詳細(xì)講解。

1.選擇載體

（老師）首先，我們來(lái)探討如何選擇合適的載體。載體是基因表達(dá)載體的核心，它需要具備哪些條件呢？

（學(xué)生）老師，我了解到載體需要具備復(fù)制起點(diǎn)、選擇標(biāo)記和啟動(dòng)子等元件。

（老師）沒(méi)錯(cuò)，載體需要具備復(fù)制起點(diǎn)、選擇標(biāo)記和啟動(dòng)子等元件。這些元件對(duì)于基因表達(dá)載體的功能至關(guān)重要。

2.插入目的基因

（老師）接下來(lái)，我們來(lái)探討如何將目的基因插入到載體中。在這個(gè)過(guò)程中，我們需要注意哪些問(wèn)題呢？

（學(xué)生）老師，我知道在插入目的基因的過(guò)程中，需要注意避免插入錯(cuò)誤或缺失。

（老師）正確。在插入目的基因的過(guò)程中，我們需要確保目的基因的完整性和準(zhǔn)確性，避免插入錯(cuò)誤或缺失。

3.鑒定載體

（老師）最后，我們來(lái)探討如何鑒定載體。鑒定載體是確保基因表達(dá)載體構(gòu)建成功的重要環(huán)節(jié)。那么，鑒定載體有哪些方法呢？

（學(xué)生）老師，我知道鑒定載體可以通過(guò)分子生物學(xué)技術(shù)，如DNA測(cè)序、PCR和Southernblot等方法。

（老師）沒(méi)錯(cuò)，鑒定載體可以通過(guò)分子生物學(xué)技術(shù)，如DNA測(cè)序、PCR和Southernblot等方法。這些方法可以幫助我們確認(rèn)載體的構(gòu)建是否成功。

四、課堂小結(jié)

（老師）今天，我們學(xué)習(xí)了目的基因的獲取和基因表達(dá)載體的構(gòu)建。同學(xué)們，你們能總結(jié)一下今天所學(xué)內(nèi)容的關(guān)鍵點(diǎn)嗎？

（學(xué)生）老師，今天我們學(xué)習(xí)了獲取目的基因的三種方法，包括基因文庫(kù)、PCR技術(shù)和人工合成；還學(xué)習(xí)了基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程，包括選擇載體、插入目的基因和鑒定載體。

（老師）非常好，同學(xué)們。今天我們學(xué)習(xí)了基因工程領(lǐng)域的基本操作，希望大家能夠?qū)⑦@些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中，為我國(guó)生物科技事業(yè)貢獻(xiàn)力量。

五、布置作業(yè)

（老師）今天的作業(yè)如下：

1.閱讀課本P12頁(yè)，思考基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)和環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用。

2.查閱資料，了解一種基因工程技術(shù)的最新研究進(jìn)展，并撰寫(xiě)一篇簡(jiǎn)短的報(bào)告。

六、課堂反思

（老師）同學(xué)們，今天的課程到這里就結(jié)束了。希望大家能夠認(rèn)真完成作業(yè)，鞏固所學(xué)知識(shí)。同時(shí)，我也希望大家能夠提出寶貴的意見(jiàn)和建議，以便我改進(jìn)教學(xué)。

七、下課

（老師）同學(xué)們，今天的課程到此結(jié)束，下課！知識(shí)點(diǎn)梳理1.目的基因的獲取

1.1目的基因的來(lái)源：細(xì)胞內(nèi)（基因組DNA、cDNA）、細(xì)胞外（基因文庫(kù)）

1.2基因文庫(kù)的類(lèi)型：基因組文庫(kù)、cDNA文庫(kù)、部分基因文庫(kù)

1.3獲取目的基因的方法：

-從基因文庫(kù)中獲取：包括直接克隆和篩選

-PCR技術(shù)擴(kuò)增：通過(guò)設(shè)計(jì)特異性引物，擴(kuò)增目的基因片段

-人工合成：化學(xué)合成和酶促合成，用于無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)方法獲取的基因

2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建

2.1基因表達(dá)載體的組成：載體、目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因等

2.2載體的選擇：根據(jù)目的基因的特點(diǎn)和宿主細(xì)胞的特性選擇合適的載體

2.3目的基因的插入：

-克隆載體：常用的載體類(lèi)型，如質(zhì)粒、噬菌體、人工染色體等

-插入位點(diǎn)：選擇合適的位置插入目的基因，避免插入錯(cuò)誤或缺失

-重組酶：限制性?xún)?nèi)切酶和DNA連接酶，用于構(gòu)建重組DNA分子

3.基因表達(dá)載體的鑒定

3.1鑒定目的基因：

-Southernblot：檢測(cè)目的基因是否成功插入載體

-PCR：檢測(cè)目的基因的存在和大小

-DNA測(cè)序：驗(yàn)證目的基因的序列和完整性

3.2鑒定載體：

-檢測(cè)載體上的標(biāo)記基因是否表達(dá)

-Southernblot或PCR檢測(cè)載體上的啟動(dòng)子、終止子等元件

4.基因表達(dá)載體的應(yīng)用

4.1基因克隆和表達(dá)：用于研究基因功能、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能

4.2基因治療：將正常基因?qū)胗腥毕莸募?xì)胞中，治療遺傳性疾病

4.3轉(zhuǎn)基因生物：通過(guò)基因工程改良作物和家畜，提高產(chǎn)量和抗逆性

5.基因工程的安全性

5.1基因污染：轉(zhuǎn)基因生物對(duì)環(huán)境的影響

5.2轉(zhuǎn)基因生物的食品安全問(wèn)題

5.3遺傳倫理問(wèn)題：基因工程對(duì)人類(lèi)基因組的潛在影響

6.基因工程的倫理和法律問(wèn)題

6.1人類(lèi)基因組的基因編輯：涉及遺傳倫理、隱私保護(hù)等問(wèn)題

6.2生物武器的開(kāi)發(fā)：基因工程可能被用于制造生物武器

6.3基因?qū)＠夯蚬こ坍a(chǎn)品的專(zhuān)利權(quán)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)教學(xué)反思與改進(jìn)教學(xué)反思與改進(jìn)是每一位教師不斷提升教學(xué)水平的重要環(huán)節(jié)?；仡櫧裉爝@節(jié)課，我覺(jué)得有幾個(gè)方面值得反思和改進(jìn)。

首先，我發(fā)現(xiàn)課堂上的互動(dòng)性還有待加強(qiáng)。雖然我盡量引導(dǎo)學(xué)生參與討論，但部分學(xué)生似乎還是顯得有些被動(dòng)。這可能是因?yàn)樗麄儗?duì)基因工程這個(gè)話(huà)題還不夠熟悉，或者是對(duì)課堂討論的形式不太適應(yīng)。為了提高學(xué)生的參與度，我計(jì)劃在未來(lái)的教學(xué)中，提前布置一些與課程內(nèi)容相關(guān)的背景資料，讓學(xué)生在課前進(jìn)行預(yù)習(xí)，這樣他們就能帶著問(wèn)題來(lái)上課，參與討論時(shí)也會(huì)更加積極。

其次，我發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生對(duì)基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程理解不夠深入。在講解這一部分時(shí)，我可能過(guò)于依賴(lài)?yán)碚撝v解，而忽視了實(shí)際操作的演示。為了讓學(xué)生更好地理解這一復(fù)雜的過(guò)程，我打算在下一節(jié)課中增加實(shí)驗(yàn)演示環(huán)節(jié)，讓學(xué)生通過(guò)觀(guān)察和動(dòng)手操作來(lái)加深對(duì)知識(shí)的理解。

再者，我覺(jué)得在課堂時(shí)間的分配上還可以更加合理。今天在講解PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因時(shí)，由于學(xué)生提出了一些問(wèn)題，導(dǎo)致這部分內(nèi)容講解的時(shí)間比預(yù)期長(zhǎng)了一些，從而壓縮了后續(xù)內(nèi)容的教學(xué)時(shí)間。為了避免這種情況，我會(huì)在課前對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更細(xì)致的時(shí)間規(guī)劃，確保每部分內(nèi)容都有足夠的時(shí)間進(jìn)行講解和討論。

此外，我注意到在講解過(guò)程中，對(duì)于一些關(guān)鍵步驟的細(xì)節(jié)處理不夠清晰。