高中生物 第二册 第6章 遗传住处的传递和表达 6.3.1 基因工程与转基因生物教案 沪科版.doc

6.3.1 基因工程与转基因生物一、设计意图本节内容在上个版本的新教材的基础上做了修改，老版本的教材在介绍基因工程时，知识性的介绍了基因工程的概念、操作步骤及应用前景，比较枯燥，而这一次新教材对该内容做了很大的改变，利用各种实例把基因工程这个枯燥的概念进行了生动的描述，知识的可接受性更强，教师在教学过程中也减轻了教学的难度。另外，在转基因技术的应用这方面，具体的介绍微生物、植物、动物基因工程，开阔了学生的眼界，使学生了解了我国生物技术的发展水平，感悟生命科学的发展对生物技术发展的推动作用，同时，通过对转基因生物的安全性问题的讨论，使学生感悟科学技术是“双刃剑”。课标建议教学分2课时完成，可以“基因工程及其基本过程”一课时，“转基因技术的应用和转基因生物产品的安全性”一课时。由于基因操作的基本步骤比较抽象和微观，理解起来有一定的难度，需要将复杂的问题简化，使学生直观地理解抽象事物。在教学中为了使学生对基因操作的基本步骤有一个宏观的了解和认识，可以先让学生观看基因操作步骤的有关录像或flash资料，在观看过程中教师要提出相应的思考问题启发学生思维，加深对基因操作步骤的理解。在讲解转基因技术的应用和转基因生物产品的安全性时，可以结合实例，同时结合教材上的“阅读与思考”、“发现之路”，或者学生课后自己收集资料进行学习，使学生感受现代生物技术的灿烂前景，同时培养学生收集和获取最新生物技术信息的能力。二、教学目标知识与技能1、理解基因工程的概念2、理解基因工程的基本过程3、理解基因工程的应用及其可能带来的安全性问题过程与方法1、通过学习和阅读基因工程发展过程中的重要事件和研究成果，加深理解基因工程的原理和一般操作过程。2、从网络和报刊杂志上搜索并关注基因工程对人类经济、生活和科学发展的贡献，及其发展前景和可能带来的安全性问题3、开展“科学技术是双刃剑”的思考和讨论。情感、态度与价值观1、全面思考基因工程所带来的巨大社会效益和经济效益，以及社会伦理和安全性问题，树立正确的科学价值观。2、从基因工程的发展历程中，感悟生命科学的发展对生物技术发展的推动作用。三、教学重点与难点重点：1、基因工程的概念2、基因工程的基本步骤3、转基因生物难点：1、限制酶和dna连接酶2、重组dna3、基因工程的基本步骤四、教学准备多媒体课件五、教学过程教学内容教师行为学生活动教学说明新课引入一则报道引入：一场没有硝烟的“高科技大战”问：我国的科学家是怎样赢得这场没有硝烟的战争的呢？转折引入主题：转基因抗虫棉是怎样设计出来的呢？我们知道生物的性状是由基因决定的，棉花本身没有抗虫基因，不能表达抗虫性状。如果能够把其他生物体内的抗虫基因转移给棉花，并且使它能表达出来，那么棉花就能表现抗虫性状。这在几十年前根本是很难想象的事情，现在我们就能够做到，就是靠基因工程技术的帮助。本节课就和大家一起学习新课“基因工程和转基因生物”。读一读报道思考并讨论：科技是第一生产力，要赢得转基因抗虫棉的市场份额，就必须要有生产转基因抗虫棉的科学技术，即基因工程技术。激发爱国热情，产生对本节课内容的学习的兴趣。出示“一场没有硝烟的高科技大战”ppt一、基因工程1、基因工程三种必要的工具问：我国自主知识产权的转基因抗虫棉是怎样创造出来的呢？问：如何“获取”、“拼接”、“导入”呢？归纳：实现这一精确的操作过程，至少需要三种必要的工具：第一，切割dna的工具是限制性核酸内切酶。（展示ppt）问：限制性内切酶是如何切割dna分子的？归纳演示：限制酶能识别dna分子切点两端特定的碱基序列，对dna分子进行交错切割，形成的dna片段末端带有数个碱基的单链“尾巴”。问：这样切割有什么好处？第二，将两个dna片段“粘连”起来拼接成新的dna分子的是dna连接酶。（展示ppt）问：dna连接酶在将两个dna片段“粘连”起来拼接成新的dna分子时根据的是什么原则？第三，用质粒作为运载体，将基因送入细胞中。（展示ppt）问：为什么要用质粒将目的基因送入细胞中？质粒是什么？归纳：只有质粒能够将外源基因送入细胞，它的环状dna分子有一段抗生素的抗性基因，是筛选重组dna的必要条件。归纳：有了这三样工具，我们就可以依据预先设计的蓝图，用人工方法将某种生物的基因，接合到另一种生物的基因组dna中并使其表达，使后者获得新的遗传性状，产生出人类所需要的产物，或创造出新的生物类型，这也就是所谓的基因工程。阅读书本，了解转基因抗虫棉的产生过程。回答：从具有抗虫性状的细菌dna分子中获取抗虫基因；将抗虫基因与运载体拼接成为重组dna；将重组dna导入选育棉花细胞内，使基因在其中得到表达。回答：切割dna分子获得抗虫基因的酶“化学剪刀”；连接抗虫基因和运载体的酶“化学浆糊”；将重组dna导入细胞中的运载体“分子运输车”。回答：切断特定部位两个脱氧核苷酸之间的键。回答：这样在“拼接”时就起到了重要的作用。回答：根据碱基互补配对原则。回答：通常外源基因无法进入另一种生物的细胞，即使人工注入也会被细胞内的核酸酶分解，所以一般用质粒作为载体，将外源基因送入细胞。它是一种能自主复制的双链闭合环状dna分子，可在细胞内自主复制，或者接合到染色体dna上随其同步复制。理解基因工程的概念。播放基因工程简介（三种操作工具）演示限制性核酸内切酶的作用。展示dna连接酶的作用展示基因工程的概念。二、基因工程的基本过程1、获取目的基因2、目的基因与运载体的重组3、重组dna分子导入受体细胞4、筛选含目的基因的受体细胞转折引入基因工程的基本过程的学习：基因工程并不像我们刚才学习的那么简单，它是十分复杂精细的过程。它的基本步骤是怎样的呢？下面我们以转基因抗虫棉的产生过程为例来学习基因工程的基本过程。问：什么是目的基因？这里的目的基因指的是什么？问：获得目的基因的方法有哪些？归纳：从生物细胞中分离目的基因，要先确定目的基因在dna分子中的位置，然后用三个工具中的限制酶切出该目的基因，即抗虫基因。用与切取目的基因相同的限制酶将质粒切开，在dna连接酶的作用下，使抗虫基因与质粒结合成环状的重组dna分子（重组质粒）。问：为什么要用相同的限制酶切割目的基因和质粒？归纳：具备互补配对的条件后，一定要有连接酶才能使目的基因和质粒重组成功。归纳：只有将重组质粒导入活的受体细胞，才能是目的基因所含的遗传信息得以表达。问：是不是所有的重组dna分子都能成功导入受体细胞？为什么要进行筛选含目的基因的受体细胞？问：怎样进行筛选呢？归纳：那么成功导入受体细胞的目的基因就会在受体细胞内得到表达，也就是说抗虫基因在棉花植株中得到表达，一旦有棉铃虫来侵蚀棉花植株时，它很快就会死亡。回答：这里指的是抗虫基因。回答：从某种生物体细胞中分离或者通过化学方法人工合成。思考后回答：酶具有专一性，用相同的限制酶切割后，目的基因与质粒切开的单链部分是互补的，可以配对结合成重组dna，而不用相同的限制酶切割，会导致目的基因与质粒切开的部分无法互补配对结合。回答：重组质粒导入受体细胞的概率很低，一般在10-7，为了得到成功导入的受体细胞，就要进行筛选。阅读p57和p59的“广角镜”。回答：利用质粒中的抗生素抗性基因，将受体细胞放在含有抗生素的培养基中生长，成功导入目的基因的受体细胞含抗生素基因，不会死亡，而未成功导入目的基因的受体细胞将在培养基上停止生长而死亡