2024-2025學(xué)年高中生物 第四章 生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù) 第2節(jié) 分子生物學(xué)技術(shù)說課稿 蘇教版選修1

2024-2025學(xué)年高中生物第四章生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)第2節(jié)分子生物學(xué)技術(shù)說課稿蘇教版選修1一、課程基本信息

1.課程名稱：分子生物學(xué)技術(shù)

2.教學(xué)年級和班級：高中一年級

3.授課時間：2024年9月15日

4.教學(xué)時數(shù)：1課時二、核心素養(yǎng)目標(biāo)

培養(yǎng)學(xué)生運用分子生物學(xué)技術(shù)解決生物學(xué)問題的能力，提高學(xué)生的實驗操作技能和科學(xué)探究精神。通過學(xué)習(xí)DNA提取、PCR技術(shù)等，增強學(xué)生對生物分子結(jié)構(gòu)和功能的理解，激發(fā)學(xué)生對生物科學(xué)的興趣，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和團隊合作意識。三、教學(xué)難點與重點

1.教學(xué)重點，①

①DNA提取的原理和步驟：理解DNA在細胞中的分布，掌握從細胞中提取DNA的化學(xué)和物理方法，包括細胞破碎、去除雜質(zhì)、DNA純化等步驟。

②PCR技術(shù)的原理和應(yīng)用：理解PCR技術(shù)的基本原理，包括DNA復(fù)制的過程、引物設(shè)計、溫度循環(huán)等，以及PCR技術(shù)在分子生物學(xué)研究中的應(yīng)用。

2.教學(xué)難點，①

①DNA提取過程中的細節(jié)操作：學(xué)生需要掌握精確的實驗操作技巧，如離心、沉淀、溶解等，以確保DNA提取的效率和純度。

②PCR實驗的精確性和重復(fù)性：學(xué)生需要理解并實踐如何控制實驗條件，如溫度、時間、試劑濃度等，以保證PCR實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。

②PCR引物的設(shè)計和合成：學(xué)生需要了解引物設(shè)計的基本原則，包括序列特異性、Tm值計算等，并能根據(jù)目的基因設(shè)計合適的引物。同時，理解引物合成過程中的注意事項，如避免二級結(jié)構(gòu)形成等。

③數(shù)據(jù)分析和結(jié)果解釋：學(xué)生需要學(xué)會如何分析PCR產(chǎn)物，包括凝膠電泳、測序等，并能根據(jù)實驗結(jié)果解釋生物學(xué)意義，如基因表達、突變檢測等。四、教學(xué)方法與手段

教學(xué)方法：

1.講授法：通過系統(tǒng)講解DNA提取和PCR技術(shù)的原理，幫助學(xué)生建立知識框架。

2.實驗法：引導(dǎo)學(xué)生參與DNA提取和PCR實驗，培養(yǎng)實驗操作技能和科學(xué)探究能力。

3.討論法：組織學(xué)生就實驗結(jié)果進行討論，提高分析問題和解決問題的能力。

教學(xué)手段：

1.多媒體展示：利用PPT展示實驗步驟、原理圖和解題思路，增強直觀性。

2.實驗視頻：播放DNA提取和PCR實驗操作視頻，讓學(xué)生直觀學(xué)習(xí)實驗過程。

3.在線資源：提供相關(guān)實驗操作指南和在線學(xué)習(xí)平臺，方便學(xué)生課后復(fù)習(xí)和自主學(xué)習(xí)。五、教學(xué)過程

一、導(dǎo)入新課

同學(xué)們，今天我們來學(xué)習(xí)第四章的第二節(jié)課，主題是“分子生物學(xué)技術(shù)”。在開始之前，我想請大家思考一個問題：為什么說分子生物學(xué)技術(shù)是現(xiàn)代生物科學(xué)發(fā)展的基石？

（停頓片刻，觀察學(xué)生的反應(yīng)）

二、新課講授

1.DNA提取的原理和步驟

首先，我們來看DNA提取。DNA是生物體的遺傳物質(zhì)，存在于細胞核中。今天，我們將學(xué)習(xí)如何從細胞中提取DNA。

（展示DNA的分子結(jié)構(gòu)圖）

①DNA的分布：DNA主要存在于細胞核中，但細胞質(zhì)中也有少量DNA存在。

②提取DNA的原理：利用DNA在不同溶劑中的溶解度差異，通過化學(xué)和物理方法將DNA從細胞中分離出來。

③提取DNA的步驟：

a.細胞破碎：將細胞膜破壞，釋放出細胞內(nèi)的DNA。

b.去除雜質(zhì)：通過離心、沉淀等方法去除細胞碎片、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)。

c.DNA純化：利用DNA與雜質(zhì)的溶解度差異，將DNA從混合物中分離出來。

2.PCR技術(shù)的原理和應(yīng)用

①PCR的原理：利用DNA聚合酶在特定條件下，按照引物的指導(dǎo)，將DNA復(fù)制成無數(shù)倍。

②PCR的應(yīng)用：

a.基因克隆：將目的基因插入載體，通過PCR技術(shù)大量擴增。

b.基因測序：通過PCR技術(shù)獲取目的基因序列，進行測序分析。

c.基因診斷：利用PCR技術(shù)檢測疾病相關(guān)基因突變。

3.DNA提取和PCR實驗操作

為了讓大家更好地理解這些原理，下面我們將進行DNA提取和PCR實驗操作。

（展示實驗器材和試劑）

①DNA提取實驗操作：

a.準(zhǔn)備實驗材料：細胞樣品、鹽溶液、洗滌劑等。

b.細胞破碎：加入洗滌劑，攪拌至細胞膜破裂。

c.離心分離：離心去除細胞碎片和雜質(zhì)。

d.沉淀DNA：加入酒精，使DNA沉淀。

e.溶解DNA：加入NaCl溶液，溶解DNA。

②PCR實驗操作：

a.配制PCR反應(yīng)體系：DNA模板、引物、DNA聚合酶等。

b.PCR反應(yīng)：按照溫度循環(huán)程序進行PCR反應(yīng)。

c.PCR產(chǎn)物檢測：通過瓊脂糖凝膠電泳檢測PCR產(chǎn)物。

三、課堂練習(xí)

為了鞏固今天所學(xué)知識，請同學(xué)們完成以下練習(xí)：

1.簡述DNA提取的原理和步驟。

2.解釋PCR技術(shù)的原理和應(yīng)用。

3.分析DNA提取和PCR實驗操作中的注意事項。

四、課堂討論

在DNA提取和PCR實驗操作過程中，可能會遇到以下問題：

1.為什么細胞破碎后需要離心？

2.如何去除DNA提取過程中的雜質(zhì)？

3.PCR反應(yīng)過程中，為什么要進行溫度循環(huán)？

請同學(xué)們分組討論，互相交流，共同解決這些問題。

五、總結(jié)

同學(xué)們，今天的課程就到這里，下課！六、拓展與延伸

1.提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料

a.《分子克隆實驗指南》：這本書詳細介紹了分子生物學(xué)實驗的原理和方法，包括DNA提取、PCR技術(shù)、基因克隆等，適合學(xué)生深入學(xué)習(xí)和實踐。

b.《基因工程》：該書介紹了基因工程的基本原理和應(yīng)用，包括基因編輯、基因治療等前沿技術(shù)，有助于學(xué)生了解分子生物學(xué)技術(shù)的最新發(fā)展。

c.《生物化學(xué)》：這本書涵蓋了生物化學(xué)的基本概念和實驗技術(shù)，包括蛋白質(zhì)、核酸的化學(xué)性質(zhì)和生物功能，對于理解分子生物學(xué)技術(shù)具有重要意義。

2.鼓勵學(xué)生進行課后自主學(xué)習(xí)和探究

a.DNA序列分析：指導(dǎo)學(xué)生使用在線生物信息學(xué)工具，如NCBI的BLAST或ClustalOmega，分析DNA序列，比較不同物種之間的基因相似性。

b.PCR引物設(shè)計：學(xué)生可以嘗試設(shè)計PCR引物，針對特定的基因片段，通過在線引物設(shè)計工具進行驗證。

c.基因表達分析：利用實時熒光定量PCR技術(shù)，學(xué)生可以學(xué)習(xí)如何檢測特定基因在不同條件下的表達水平。

d.基因編輯技術(shù)：介紹CRISPR-Cas9等基因編輯技術(shù)的基本原理，探討其在生物科學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

e.分子生物學(xué)實驗設(shè)計：引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計簡單的分子生物學(xué)實驗，如DNA提取、PCR擴增等，通過實際操作加深對理論知識的理解。七、內(nèi)容邏輯關(guān)系

①本文重點知識點：

①DNA提?。杭毎Y(jié)構(gòu)、DNA的化學(xué)性質(zhì)、提取方法。

②PCR技術(shù)：DNA復(fù)制原理、PCR步驟、溫度循環(huán)。

③DNA序列分析：基因相似性、序列比對工具。

②關(guān)鍵詞：

①核酸、DNA、RNA、DNA聚合酶、引物。

②離心、沉淀、溶解、純化。

③溫度循環(huán)、Tm值、凝膠電泳。

③重點句子：

①“DNA提取是研究生物分子的重要步驟。”

②“PCR技術(shù)可以在短時間內(nèi)擴增大量DNA，是分子生物學(xué)研究中的重要工具?！?/p>

③“通過DNA序列分析，我們可以了解不同物種之間的遺傳關(guān)系。”

①本文重點知識點：

①DNA結(jié)構(gòu)：雙螺旋模型、堿基配對原則。

②基因表達：轉(zhuǎn)錄、翻譯、蛋白質(zhì)合成。

③基因調(diào)控：啟動子、增強子、沉默子。

②關(guān)鍵詞：

①堿基、核苷酸、核苷酸序列、遺傳密碼。

②轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶、mRNA。

③蛋白質(zhì)合成、翻譯起始、終止密碼子。

③重點句子：

①“DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)是生物遺傳信息傳遞的基礎(chǔ)。”

②“基因表達調(diào)控是細胞生命活動的重要環(huán)節(jié)。”

③“蛋白質(zhì)是生命活動的主要執(zhí)行者，其合成受基因調(diào)控?！?/p>

①本文重點知識點：

①分子生物學(xué)技術(shù)：DNA提取、PCR、基因克隆。

②生物信息學(xué)：序列比對、數(shù)據(jù)庫檢索。

③分子生物學(xué)應(yīng)用：基因工程、基因治療。

②關(guān)鍵詞：

①實驗技術(shù)、生物信息、基因編輯。

②克隆載體、基因表達載體、PCR引物。

③生物數(shù)據(jù)庫、序列分析、功能預(yù)測。

③重點句子：

①“分子生物學(xué)技術(shù)為基因研究和應(yīng)用提供了強大的工具。”

②“生物信息學(xué)幫助我們解析大量的生物數(shù)據(jù)。”

③“基因工程和基因治療為人類健康帶來了新的希望。”八、反思改進措施

反思改進措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.案例教學(xué)法：在講解分子生物學(xué)技術(shù)時，結(jié)合實際案例，如DNA指紋技術(shù)、基因編輯在醫(yī)療中的應(yīng)用等，讓學(xué)生更直觀地理解理論知識與實際生活的聯(lián)系。

2.多媒體教學(xué)：利用多媒體展示DNA結(jié)構(gòu)、PCR實驗過程等，增強學(xué)生的視覺體驗，提高學(xué)習(xí)興趣。

反思改進措施（二）存在主要問題

1.學(xué)生參與度不足：在課堂討論和實驗操作中，部分學(xué)生參與度不高，需要進一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2.實驗操作指導(dǎo)不夠精細：在實驗教學(xué)中，對于一些細節(jié)操作，如DNA提取、PCR操作等，部分學(xué)生掌握不夠熟練，需要加強指導(dǎo)。

3.評價方式單一：目前的評價方式主要依賴于期末考試，缺乏對學(xué)生日常學(xué)習(xí)過程的關(guān)注，需要改進評價體系。

反思改進措施（三）改進措施

1.提高學(xué)生參與度：

-設(shè)計互動環(huán)節(jié)，如小組討論、角色扮演等，讓學(xué)生在課堂上積極參與。

-鼓勵學(xué)生提問，及時解答學(xué)生的疑問，增強學(xué)生的自信心。

-定期舉辦實驗操作比賽，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和競爭意識。

2.加強實驗操作指導(dǎo)：

-在實驗課前，為學(xué)生提供詳細的實驗操