山东省菏泽一中高中生物 DAN是主要遗传物质教案 新人教版选修3(1).doc

山东省菏泽一中2014年高中生物 dan是主要遗传物质教案 新人教版选修3一、设计思想一个充满思维的课堂才是真正高效的课堂。新课程的设计提出了四个理念，提高生物科学素养，面向全体学生，倡导探究式学习，注重与现实生活的联系。在教学实践中我们发现，学生普遍存在这样的问题：1、记不住，2、想不起来，3、不会用。积极开展探究式教学对解决这些问题有着非常重要的作用，为此我设计了一种注重探究，强调应用的教学模式，有效地提高了课堂教学的效率。二、教材分析1、教材地位本节课是人教版新课标高中生物选修3现代生物科技专题专题1基因工程中第一节的内容。本专题是在必修2第6章从杂交育种到基因工程基础上的深入和提升，与必修2模块中学过的许多知识也都有联系。属于基础扩展内容。2、教学目标知识目标（1）、简单描述基因工程的概念及目的。（2）、说出dna重组技术的三个工具及各工具的特点和用途。能力目标：培养学生自己动手制作模型的能力情感目标： 认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新3、教学重点（1）dna 重组技术所需要的三种基本工具的作用；2、教学难点：（1）dna 重组技术所需要的三种基本工具的作用；（2）基因工程载体需要具备的条件三、教学方法dna重组技术的三种基本工具及其作用内容复杂、抽象。如果采用直白、平淡的方式讲解介绍，学生会感到抽象和乏味，不利于调动学生学习的积极性，也不利于科学素养的全面提高。如果通过创设情境，设置问题让学生进行自主探究，诱导学生积极参与教学活动，学生的学习热情和积极性就会被充分调动起来，从而开启他们思想的闸门。因此本节课是以老师讲解、启发与学生自主探究、合作学习相结合的方式开展教学的。运用这样的教学方法，既把课堂交给了学生，体现学生的主体作用，也突出了教师在学生的学习过程中的指导者、参与者、合作者的作用。四、 教学过程：（一）、创设情境，引入新课。在这一环节中我首先提出几个设想能否让植物也发出萤火虫般美丽的萤光？能否让猪体内生产出人血蛋白？能否让细菌产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？创造一种令人心神向往的意境。然后指出把这样的奇思妙想变为现实的是20世纪70年代兴起的高新科技基因工程。那么基因工程这个凝聚着众多科学家心血的技术到底是怎么进行的呢？从今天开始我们就来揭开这一技术的神秘的面纱。从而引入新课的学习。（二）、步步设问，探究学习在这一环节中，我先介绍了我国科学家培育抗虫棉的材料，然后发给每个学生两个写有碱基序列的纸条，指出：假若一个是含有某种药物蛋白基因的dna ，另一个是棉花的dna。要进行基因工程的操作实现体外基因的重组然后导入受体细胞，需要准备一些什么样的工具呢？然后让学生阅读课本找到答案。实现这一操作过程至少需要三种工具：一是限制酶；二是dna连接酶；三是运载体。那么这几种工具各有什么样的作用呢？接着开始进入第一部分的教学。1. “分子手术刀”限制酶。（板书）这部分内容的教学中，我通过设置学生关心的问题“限制酶从哪里寻找”，诱导学生联想从前学过的内容噬菌体侵染细菌的实验，进而认识到细菌等单细胞生物容易受到自然界外源dna的入侵。进一步提出问题：这类原核生物之所以能长期生存而不绝灭，会有什么保护机制呢？诱导学生产生“可能是有什么酶来切割外源dna，而使之失效，达到保护自身的目的”。这样就将书中直白的“这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来”的写法，变成了一个自主探索的思想活动。有效地让思维充满课堂，让学习成为一个发现的过程。下面是引导探究的过程：师：关于限制酶人们最关心的可能是这种工具酶到哪里去寻找。我们不妨从以往学过的知识谈起，自然界中有各种生物，它们所处的环境不是真空，一些生物的dna可能进入另一种生物的细胞中。对于这种可能性，同学们可用什么实例来说明？生：噬菌体侵染细菌的实验。师：那么现存的生物为什么没有在长期的进化过程中被外源dna的入侵而绝灭，仍能保持相对稳定的状态呢？生：生物体都有各自的保护机制，如动物有免疫系统，植物有具有保护作用的组织、器官。师：那么作为单细胞的生物来讲，没有那么复杂的结构和系统，它如何来抵抗入侵的外源dna，保护自身呢？生：只有让外来的dna失效，才能保护自身。师：那么怎样才能让dna失效？生：用dna酶，因为在必修课本中学过。师：用dna酶，那么生物自身的dna不也要失效了吗？生：可能有一种特殊的酶，能切割外来的dna，而对自身不切割。师：根据你们的分析可知，这种酶可能是一种不同于dna酶的、我们还没有认识的酶。那么我们应该从哪里寻找这种酶呢？生：到单细胞的生物中去找。师：科学家的基本意向也和同学们一样。单细胞生物比多细胞生物更容易受到外源dna的侵入。在长期的进化过程中，使其必须有处理外源dna的酶。科学家们经过不懈的努力，终于从原核生物中分离纯化出这种酶，叫做限制酶。迄今已从近300种微生物中分离出4 000种限制酶。这种酶与我们以前知道的dna酶的作用是不同的。然后让学生看书，并通过讨论得出限制酶的作用。它们能够识别双链dna分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。通过讨论让学生体会限制酶能识别的序列有什么特点。它是如何对dna进行切割的，切割的位置是哪里，切口有什么特点，并进一步思考与讨论下列问题：1、要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？2、如果把两种来源不同的dna用同一种限制酶来切割，结果会怎样呢？讨论后接着提出新的问题：切割下来的dna片断还需要接到运载体上去，还要靠另一种工具dna连接酶来实现，那么dna连接酶又是怎么把dna连接起来的呢？由此引入对dna连接酶的学习。2. “分子缝合针”dna连接酶。（板书）这一环节中我先让学生阅读课本，并讨论下面的几个问题，之后提出连接酶与聚合酶有什么区别与联系，引导学生复习以前的知识，使学生认识到dna连接酶是将双链的dna片段连接起来，而dna聚合酶则是将一个个脱氧核苷酸连接起来。从而加强了前后知识的联系，加深了学生对酶的专一性的认识简单小结上述问题后我进一步提出问题：单纯的dna片段是很难导入受体细胞的，所以切割下来的目的基因导入受体细胞就需要有一个“分子运输车”帮助。那么这个运输车应该具备什么样的特点呢？3. “分子运输车”基因进入受体细胞的载体。（板书）在这个学习过程中我通过提出以下几问题引导学生探究作为运输工具必须具备的条件。1.假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？2.作为载体没有切割位点将怎样？3.目的基因是否进入受体细胞，你如何去察觉？4.如果载体对受体细胞有害将怎样？通过分组讨论使学生认识到1.导入受体细胞的目的基因不能复制，将在细胞增殖中丢失。2.载体没有切割位点，外源的目的基因不可能插入。3.如果载体上有遗传标记基因，这样，在载体进入受体细胞后，就可通过标记基因的表达来检测。4.载体对受体有害，将影响受体细胞新陈代谢，进而使转入的目的基因也无立足之地。最后得出作为运输工具必须具备的条件有以下几个。1. 能自我复制； 2. 有切割位点；3. 有遗传标记基因； 4. 对受体细胞无害。然后展示图片和学生一起认识最常见的运载体-细菌质粒找出刚才归纳的几个条件的具体体现。找到“复制原点”说明质粒能复制并能带着插入的目的基因一起复制。找到“目的基因的插入位点”说明质粒有切割位点。找到“氨苄青霉素抗性基因”说明有标记基因的存在，将来可用含青霉素的培养基鉴别。（三）、模拟操作，巩固升华知识学习结束后我发给学生剪刀和胶带让学生模拟操作dna的剪切与拼接并思考相关问题加深对所学知识的理解。（四）、强化训练，注重应用最后我通过精选习题，让学生进行课上及课下的训练，及时巩固本节课的重难点知识。然后总结本节课的主要内容结束学习。五、教后反思本节内容主要是介绍dna重组技术的三种基本工具及其作用，内容复杂、抽象不好理解。通过设置问题情境让学生进行自主探究，引导学生积极参与教学活动，尤其是模拟操作的引入使得学生的学习热情和积极性被充分调动起来，从而开启了他们思想的闸门，收到了良好的教学效果。 1.2基因工程的基本操作程序一. 教材分析 基因工程的基本操作程序是人教版选修3专题1基因工程中第2节内容，本节是基因工程专题的核心，上承dna重组技术的基本工具一节，下接基因工程的应用。对于基因工程，学生接触得很少，文字描述中会感到抽象，为此，教材中采用形象化得呈现方式简述了基因工程基本操作程序的四个步骤。例如，基因文库中把基因组文库比作国家图书馆，而把cdna文库比作某市图书馆，这样便于学生理解和掌握。此外，在教材处理中还呈现主干，割舍枝杈，将非主干内容以生物技术资料卡、拓展视野等方式呈现，做到有主有次。【1】二. 学情分析学生经过上一节的学习已经掌握dna重组技术所需三种基本工具的作用及基因工程载体所需条件等知识，具备学习基因工程的基本操作程序一节的基础；而且经过一年必修教材的学习，学生的生物基础知识较扎实，思维的目的性、连续性和逻辑性已初步建立。但基因工程一节对学生来说难点较多，如果处理不好，会变成简单的死记硬背。因此在教学过程中，应在教师引导下适时加强学生解决问题和运用概念图等生物学语言归纳结论等方面的能力。三. 教学目标3.1 知识目标简述基础理论研究和技术进步催化了基因工程简述基因工程的原理和基本步骤3.2 能力目标学会运用概念图总结基因工程的基本步骤及方法尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问题的方案3.3 情感态度与价值观关注基因工程的发展认同基因工程的应用促进生产力的提高四. 教学重点与难点4.1 教学重点 基因工程基本操作程序的四个步骤4.2 教学难点从基因文库中获取目的基因利用pcr技术扩增目的基因五.教学整体思路采用从“整体-部分-整体”的教学思路，首先引用基因工程案例使学生从整体上了解基因工程的四个步骤，其次采用分步探究的形式帮助学生理解各个步骤的原理、方法和过程，最后教师引导学生用概念图将所学的知识从整体上再次整合。【2】六. 教学过程教学环节 教师行为 学生活动导入新课1） 出示我国有知识产权的转基因抗虫棉的培育图解2） 质疑：转基因抗虫棉培育的四个关键步骤3） 根据学生回答补充还需检测抗虫基因是否已经进入棉花植株，并由此引出基因工程的四部曲看图并回答：首先要获得目的基因，其次将目的基因连接到ti质粒上，再次将重组的ti质粒导入受体细胞，最后要重建转基因植物目的基因的获取教学环节目的基因的获取1） 提问转基因抗虫棉培育需要哪些工具2） 讲授目的基因的概念3） 指导学生看书并质疑：获取目的基因总的来说有哪两种方式4） 根据学生回答强调如果已知抗虫基因核苷酸序列且序列较短小，可通过dna合成仪直接进行人工合成5） 质疑：如果对抗虫基因的碱基序列完全不知，怎样才能得到苏云金芽孢杆菌体内的抗虫基因6） 针对学生回答引出基因文库概念7） 指导学生看图并归纳构建基因文库时的操作条件、应用工具和过程8） 对学生回答给与肯定并强调构建基因组文库时应注意两点：1 每个受体菌dna分子都包含一段不同的外源dna片段；2 本方法适用于获取原核细胞的基因9） 指导学生看书，说出部分基因文库（cdna）概念10） 教师补充如想知道一种生物在个体发育不同阶段表达基因不同，应构建cdna文库11） 指导学生看书，质疑：如何构建部分基因文库12） 引出如果已知抗虫基因的一部分，则可通过pcr技术扩增目的基因 教师行为13） 指导学生看书质疑：pcr技术扩增目的基因需要的条件14） 观看pcr过程插图，质疑：pcr扩增的过程15） 列表比较利用pcr技术扩增目的基因与细胞内dna复制的异同回忆旧知识并回答看书并回答：从自然界已有的物种中分离和人工合成思考并回答：先获取苏云金芽孢杆菌的全部基因，再从中提取抗虫基因思考并回答：操作条件：对目的基因序列未知应用工具：限制性内切酶、dna连接酶、载体过程：从基因组中提取dna酶切、纯化与载体连接侵染大肠杆菌建立基因组文库看书并回答：只包含一种生物部分基因的文库看书并回答：提取某种生物发育某个时期的mrna反转录成互补dna与载体连接侵染大肠杆菌建立部分基因文库 学生活动看书并回答：模板、原料、引物、taqdna聚合酶讨论并回答：变性：9095高温下双链dna解链成单链；退火：5560引物结合到互补dna链；延伸：72taq酶从引物起始进行互补链的合成；第2轮循环学生独立完成，教师给予指导基因表达载体的构建1） 引出基因表达载体的构建是基因工程的核心及构建基因表达载体的意义2） 质疑：将生物的所有dna直接导入受体细胞是否可行，如果这样做，结果怎样3） 提问：回忆载体需要具备的条件4） 根据学生回答引出基因表达载体也应具备复制原点、标记基因等条件，进一步明确基因表达载体最终要表达出人类所需的蛋白质产物5） 质疑：从cdna文库中获取的目的基因没有启动子，如果要实现将编码序列导入受体生物中并成功表达，基因表达载体还需哪些元件6）提问：总结基因表达载体构成，并说明各个元件的作用思考并回答：1 该方法针对性差，完全靠运气2 不方便检测，无法确定目的基因是否导入受体细胞讨论并回答：启动子和终止子，它们分别位于目的基因的两侧思考并回答：复制原点：控制复制起始的位点；抗性基因：检测目的基因是否导入受体细胞；多个限制酶切点：目的基因插入；启动子：位于基因首端；是rna聚合酶识别和结合位点，驱动基因转录出mrna，最终获得蛋白质；终止子：转录在所需地方停下来将目的基因导入受体细胞教学环节将目的基因导入受体细胞1） 引出转化的概念，并强调转化的最终目的是目的基因在受体细胞维持稳定和表达2） 讲授：将目的基因导入植物细胞有三种方法，其中最常用的是农杆菌转化法3） 引导学生看书，质疑：农杆菌有何特点 教师行为 4） 引导学生看插图，概述农杆菌转化法的过程5） 质疑：将目的基因导入动物细胞中的常用方法及常用的受体细胞6） 质疑：培育转基因动物时，受体细胞能否采用动物体细胞，为何采用受精卵7） 引出原核生物的特点，早期基因工程都用原核生物作受体细胞，质疑：目的基因导入微生物细胞采用的方法8） 讲授：怎样筛选含外源基因的受体细胞，主要是应用标记基因的插入失活特性，向学生展示图，并配以习题看书并回答：1 农杆菌生活在土壤中，自然条件下能感染双子叶植物和裸子植物2 农杆菌中ti质粒上的t-dna可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体dna上 学生活动讨论并回答：将目的基因导入ti质粒转入农杆菌含重组ti质粒的农杆菌导入植物细胞植物组织培养转基因植物看书并回答：显微注射法，受体细胞是受精卵思考并回答：动物体细胞没有全能性，受精卵全能性高，并且营养物质丰富看书并回答：用ca2+处理制备感受态细胞听讲并根据习题理解目的基因的检测与鉴定1） 质疑：用什么方法可以知道抗虫棉赋予了植物抗虫特性2） 质疑：检测与鉴定有何不同，基因工程成功的标志（提示学生应用真核生物中心法则思考）3） 引出检测分为dna、mrna和蛋白质水平。强调检测转基因生物染色体的dna上是否插入目的基因是目的基因能否在真核生物中稳定遗传的关键。4） 指导学生看书，质疑：dna水平上的检测应用什么方法，探针是什么，如何标记，检测如何操作5） 根据学生回答，补充探针还可以用地高辛和生物素标记。质疑：dna分子杂交原理6） 检测目的基因是否转录mrna应用方法，依据原理7） 质疑：用什么方法检测目的基因是否翻译出蛋白质，原理是什么8）讲授：除上述分子水平上的检测外，还可以应用个体生物学水平的鉴定，如给棉铃虫喂食抗虫棉，看虫子生活状况等思考并回答：给棉铃虫喂食抗虫棉，看虫子生活状况；检测抗虫棉染色体dna上是否插入目的基因看书并回答：检测是分子水平上的，而鉴定是个体水平上的。成功标志是表达出人类所需蛋白质思考并回答：方法：dna分子杂交；探针：含有目的基因的单链dna，用放射性同位素标记；步骤：转基因生物提取基因组dna和探针杂交有杂交带证明目的基因已插入染色体dna中思考并回答：碱基互补配对原则思考并回答：转基因生物mrna与dna探针杂交；原理：碱基互补配对原则思考并回答：转基因生物提取蛋白质（用其作抗原）与抗体反应有杂交带目的基因已形成蛋白质产品；原理：抗原抗体特异性结合整体水平上归纳总结教师引导下，学生讨论总结出基因工程的基本操作程序概念图，在整体上把握知识脉络 见图3七.教学反思1） 巧妙布置预习作业，化“复杂”为“简约”。由于基因工程内容上的“高”与“新”，处理不好，会提高学习难度，令学生视高科技为畏途，致使教学流于形式。所以在课前以学生较为熟悉的转基因抗虫棉的培育过程案例为预习作业，使学生首先从整体上了解基因工程的四个步骤，起到了突破难点及培养自学能力的目的。2）巧妙运用插图及多媒体技术，化“抽象”为“形象”。对于基因工程，学生接触得少，只运用文字来教学会感到很抽象。如在讲授如何构建基因文库时，教师会提供一幅非常形象的插图，结合图文提出相应问题，诱导学生思考，从而把学习的注意力从简单的死记硬背引导到分析、批判、创新等有利于学生终身发展的能力上来。【1】3）巧妙利用概念图串联知识，化“部分”为“整体”。概念不可能单独存在，每个概念都必须根据与之有关的其他概念间的关系才能确定其准确的含义。通过分步探讨，学生已经对基因工程每一步操作的原理、方法和过程做到了理解，但并未从整体上把握到基因工程的全过程，教师可以指导学生构建概念图，将零散的知识进行归纳，把已掌握的知识显性化、可视化，实现新课程有效教与学的策略。1.3基因工程的应用一、教学目标：1.知识方面（1）举例说明基因工程在作物育种、医药生产等方面的作用。（2）简述基因工程所取得的成果以及发展前景。2.情感态度价值观方面（1）关注转基因生物和转基因食品的安全性。（2）通过学习了解基因工程的发展前景及成果，培养理论联系实际的良好学风。（3）通过学习了解我国基因工程的发展前景及成果，激发学生对于生物知识的兴趣，开阔学生的思路，培养学生的爱国主义热情，树立在学习上努力刻苦的决心。3.能力方面（1）通过对书中插图、照片等的观察，学会科学的观察方法，培养观察能力。（2）利用课本以外的资料和信息解决课内学习中发现的问题，从而培养学生自主学习能力，为终身学习、后续学习打下坚实的基础。（3）通过对基本概念、基本原理、科学方法的正确理解和掌握，逐步形成比较、判断、推理、分析、综合等思维能力，具备运用学到的生物学知识评价和解决某些实际问题的能力。（4）通过引导学生在网上的探究活动，改变学生传统的学习方式，引导学生主动参与，乐于探究，培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。充分培养学生的自主学习能力、探究性学习习惯、社会活动能力及团结协作精神，并使课本知识得以延伸。二、教学重点难点：1.基因工程的主要步骤2.基因工程的应用3.转基因生物和食品的安全性4.基因工程经历的四个步骤三、教材分析和教学对象分析：第3章中有关dna的结构、基因的本质，第4章中基因指导蛋白质的合成等内容，是学习本节的基础。教材结合实例介绍了基因工程在作物育种、药物研制、环境保护等方面的应用，最后将重点放在对转基因生物和转基因食品安全性的讨论上。教材安排了一则“资料分析”，分左右两栏列举了两种对立的观点，并在每种观点下都提供了部分资料，为学生展开讨论设置了具体环境。学生已有较长时间的利用各种途径查找分析及整理资料的实际经验，对互联网并不陌生，因此就为本课提供了良好的基础。学生根据自己已有的知识和经验，按照“提出问题制定计划收集整理信息思考与讨论表达交流”的步骤进行自主探究式的学习，通过思考提出自己的看法，在与同学讨论和交流的基础上提高自己。四、教学策略及教法设计：前面几节书已经对遗传方面的知识有了系统的讲述，加上本节书有大量的素材供学生去探究、讨论和思考，在新课标理念下，首先要充分利用课本的资源，鼓励学生进行探究、讨论，为学生提供一个自主学习的机会，增强学生的综合能力。其次，在学生自主学习的同时教师加以适当的引导，起到画龙点睛的功效。根据本节书的特点，在教学方法上突出学生的主体地位和老师的主导作用，通过适宜的情感激励，促使学生参与到教学中来，形成一个师生互动、生生互动的良好教学氛围。搜集有关的文字、图片、音像等资料制作教师多媒体课件。利用网络环境进行信息化教学。五、教学过程：教学程序教师活动学生活动设计意图复习提问高二（1）班学生，基因工程需要哪些专门的工具。剪刀（限制酶）、针线（连接酶）、运载体（质粒、噬菌体、动植物病毒等）复习所学内容导入承接上节课知识点，介绍本章节重点、关键词了解本章节重点，及关键词，形成初步知识主线对后面知识学习起到承前启后的作用，并引起后期学习的记忆唤起。知识点引入问题：“基因工程要经历哪些步骤？”观看视频，通过介绍抗除草剂水稻的产生过程，了解基因工程有哪些步骤。观看，并总结让学生自己学会观察，整理知识，总结规律。提问“基因工程主要经历哪些步骤”？回答总结规律知识点详解：基因工程经历的主要步骤播放“基因工程主要步骤”动画，详解基因工程的主要步骤：1. 提取目的基因2. 目的基因与运载体结合3. 将目的基因导入受体细胞4. 目的基因的检测和表达学习，思考，记忆，理解。了解基因工程经过的主要步骤。理解，分析各步骤之间的关系。同时在脑海中形成完整的基因工程流程。活动加强对基因工程步骤的理解通过手头上的材料，剪刀、玻璃瓶，写有碱基对的纸条进行手工制作，模拟基因工程。动手制作加深对基因工程步骤的理解。点评点评学生手工制作结果，同时复习基因工程步骤。听课，回忆基因工程步骤分析自己手工制作结果，深刻理解基因工程步骤知识点讲解：基因工程的应用举例讲解基因工程的应用 1. 作物育种 （说明基因工程的相对传统育种的优势）2. 医药研制3. 环境保护思考，讨论、理解加深对基因工程的感性认识，了解基因工程对现代生活起到的重要作用。小结1. 基因工程的主要步骤有哪些？2. 基因工程有哪些方面的应用？回忆、思考复习所学知识知识点提高提出问题提问：你认为转基因产品的安全吗？做出自己的判断综合所学知识，联系生活实际，提高生物素养辩论正方： 转基因生物和转基因食品是安全的，应大力推广反方：转基因生物和转基因食品不安全，应严加控制准备材料，构思，辩论利用辩论串联本章节知识点，加深对基因工程的理性认识，提高学生分析问题能力，培养辩证思维。总结学生互评，评价双方。总结辩论结果。介绍现在国内对待基因产物的管理情况。学习，互评。思考如何正确对待转基因产品。对学生表现做出评价，同时指导学生如何正确认识基因工程。六、板书设计：基因工程的应用：农业上的应用：获得高产、稳产和具有优良品质的农作物培育具有各种抗逆性的作物新品种 畜牧业上的应用: 培育出具有各种优良性状的动物利用动物乳腺细胞获得人类需要的多种物质食品工业上的应用:为人类开辟新的食物来源 医药卫生方面的应用: 生产基因工程药物用于基因诊断、基因治疗环境保护方面的应用：用于环境监测 用于净化被污染的环境关注转基因生物和转基因食品的安全性七、教学反思：由于学生积极参与收集资料和讨论，学生对知识掌握较好；同时通过辩论这种形式使教学真正的做到了学生主体和教师主导的思想，体现了新课改要求的探究合作学习精神。但是，这种课堂要求教师很强的组织能力和驾驭能力，对知识掌握要全面并且要具有一定的应变能力。1.4蛋白质工程的崛起一、 教学目标的确定蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件支撑的，正如课本中开头描述的，它是随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展而诞生的，也与基因组学、蛋白质组学、生物信息学的发展等因素有关（本书“前沿动态”中有简要介绍）。蛋白质工程目前的现状：成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构，而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了解很少。这样学习，可以使学生认识到科学探索之路的漫长、艰辛和永无止境。学生在必修课中已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识。这是学习新知识的基础。既然蛋白质的功能是由dna决定的，那么要制造出新的蛋白质，就要改造dna。所以蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。结合课本中插图，可以较明确地说明这一点。教学目标：1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。2.简述蛋白质工程的原理。3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。教学重点：（1）为什么要开展蛋白质工程的研究？（2）蛋白质工程的原理。教学难点：蛋白质工程的原理。教学方法：采用“问题探究新问题再探究”的教学模式。二、教学设计思路新课一开始，可以带领学生回忆原有知识：要想让一种生物的性状在另一种生物中表达，在种内可以用常规杂交育种的办法实现，但要使有生殖隔离的种间生物实现基因交流，就显得力不从心了。基因工程的诞生，为克服这一远缘杂交的障碍问题，带来了新的希望。于是取得了丰硕成果：大肠杆菌为人类生产出了胰岛素，牛的乳腺生物反应器为人类制造出了蛋白质类药物，烟草植物体内含有了某种药物蛋白至此，人们也只是实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。但一个新问题出现了，生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的，它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。为了加深这一点的认识，可调动学生从书中找实例（干扰素例子、工业用酶的例子）加以佐证。于是要对现有蛋白质进行改造，制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质。这样人们又开始了新一轮的探索，蛋白质工程应运而生了。本节内容实验操作部分共1课时，发酵部分在课下时间完成。三、教学实施的程序教学过程教学内容教学手段预期目标1创设情景，引入对蛋白质工程崛起的学习。师：根据前面所学内容，试概括说出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。生：基因工程可以生产人类需要的药物，如胰岛素、干扰素等，我们吃的，使 某些食品如番茄、土豆等农业中的抗虫棉、抗病毒烟草等，上述产品有些是常规方法难以生 产或者生产成本过高 。 师：基因工程的实质是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者产生它本身不能 产生的蛋白质，进而表现出新的性状。但基因工程，人们也只是实现了世界上现有基因在 转基因生物中的表达。即基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。一个新问题出现了，生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的，它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要。我们该怎么办？生：对现有蛋白质进行定向改造，以满足人类的生产和生活需要。学生讨论赞扬也是教育的一种方式。举例联系旧知识使学生回忆基因工程的有关内容。引起学生对蛋白质工程的感性认识。2学习“蛋白质工程的崛起的缘由”师：大家都知道“人类基因组计划”，那么你们知道国际人类蛋白质组计划吗？它与蛋白质工程有什么关系？师：人类蛋白质组计划是继人类基因组计划后，生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题。2001年国际人类蛋白质组组织宣告成立。2003年该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是以美国科学家牵头执行的“人类蛋白质组计划”，由此拉开了蛋白质组计划的帷幕。师：通过上面的学习我们已经大概了解了蛋白质工程崛起的理由。生：基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，这些蛋白质却不一定完全符合人类生产和生活的需要。师：归纳的很好！我们刚才提到的干扰素在体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么在70度的条件下可以保存半年。师：对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？生：通过对基因的操作来实现，因为基因决定蛋白质的合成。介绍一些比较前沿的知识。这部分知识较新，学生了解的较少，一教师讲述为主。学生归纳及时鼓励学生。学生讨论进一步激发学生学习本节内容的兴趣。使学生认识到我国科学技术的迅猛发展。培养学生的归纳能力。提出问题，诱导思考，解决困难。3学习“蛋白质工程的基本原理”师：下面让我们一起来回忆一下生物体内的蛋白质合成的过程。生：基因mrna形成氨基酸序列的多肽链 盘曲折叠成有一定空间结构的蛋白质 行使生物功能师：同学们说的对！但蛋白质工程却与之相反，它的基本途径是什么呢？生：从预期的蛋白质功能出发 设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到相应的脱氧核苷酸序列（基因）师：下面我们利用蛋白质工程原理来解决课本27页讨。论题。生：丙氨酸色氨酸赖氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸mrna：gcu(或c或a或g)uggaaa（或g）auguuu（或c）dna的一条链：cga（或g或t或c）accttt（或c）tacaaa（或g） 确定了基因的碱基序列后，就可以根据人类的需要改造它，通过人工合成的方法或从基因库中获取。师：回答的很好 。通过以上的讨论我们来总结一下什么是蛋白质工程。生：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。师：基于以上蛋白质工程的原理，能不能根据人类需要的蛋白质的结构设计相应的基因，导入适合的细菌中，让细菌生产人类需要的蛋白质食品呢？学生讨论。让文字与插图结合，使抽象的文字在直观的插图中得以体现。 培养学生的逆向思维能力在解决问题中加强对基础知识的深层次理解。解决本节课的难点培养学生的归纳能力。培养学生的创新思维能力。4学习“蛋白质工程的进展和前景”师：蛋白质工程取得的进展向人们展示了诱人的前景。 1、在生物工程制药领域、蛋白质工程有着广泛的应用。例如修改与胰岛素分子间整合作用有关的表面残基使其更容易解离成有活性的单体分子，从而使这种胰岛素成为速效型药物。制备生长鼠人嵌合抗体减少因机体高度过敏而引起的副作用。2、蛋白质工程可通过改造酶的结构，有目的地提高酶的热稳定性。3.生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面。 异想天开 能不能根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的 基因，导入合适的细菌中，让细菌生产人类所需要的蛋白质食品呢？师：为什么说蛋白质工程是一项认识科学探索难度很大的工程？目前要设计出之路永无止境更加符合人类需要的蛋白质还需经过艰辛的探索和努力？生：主要是蛋白质的高级结构非常复杂，人类对蛋白质的高级结构和在生物体内如何行使功能知之甚少。很难设计出一个崭新而具有生命功能作用的蛋白质，而且一个崭新的蛋白质会带来什么危害也是人们所担心的。学生看书。学生讨论让学生认识到科学探究之路的漫长、艰辛和永无止境。当堂巩固1.蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？解决本课的难点5作业完成“思考与探究”课内与课外结合。四、教学反思积极思维思辩是最能锻炼学生的学习能力、思维能力和合作学习的能力。通过蛋白质工程崛起一课的开展，使学生学习到了在课堂教学中所不能学到的东西，同时也是对学生能力的一个检测。教师在教学过程中，指导学生加强与已有知识的联系，用逆向思维的方法解决新问题，把课堂的大部分时间还给学生，让学生通过学生自己阅读、观察、讨论来构建，自主构建出自己所思所想。如，对于如何将基因工程和蛋白质工程有效进行联系，最好可以指导学生进行如下归纳：基因工程是遵循中心法则，从dnamrna蛋白质折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能蛋白质应有的高级结构蛋白质应具备的折叠状态应有的氨基酸序列应有的碱基排列，可以创造自然界不存在的蛋白质。通过本课题的探究与实践，这能使他们对新的知识充满好奇，促使他们积极的投入到学习中去，通过学习来解决生活中的实际问题，这对于学生的某些能力的锻炼是很有好处的。2.1植物细胞工程的基本技术一、教学目标1. 简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。2. 列举植物细胞工程的实际应用。3. 尝试进行植物组织培养。情感态度和价值观体验植物组织培养技术能力方面尝试植物组织培养技术二、教学重点和难点1.教学重点（1） 植物组织培养的原理和过程。（2） 植物体细胞杂交的原理。（3） 植物细胞工程应用的实例。2.教学难点植物组织培养的实验三、教学策略本节教材内容对学生来说，虽说在必修模块中学了一些细胞的知识，但仍然是一个新的领域，学习起来有一定的困难。教师可采用讲授为主结合讨论的方法。四、教学手段录像、软件。五、教学过程教学过程1、课前预习，布置预习作业2、创设情境引入新课3、学习新课植物细胞工程的基本技 术（1） 细胞的全能性a定义b原因c植物细胞表现出全能性的必要条件教学过程（2）植物细胞工程的基本技术细胞脱分化a概念b实质c结果教学过程植物细胞工程的基本技术的流程图脱分化处理的必要（3）植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术概念教学过程过程1去除细胞壁过程2诱导原生质体融合a是关键环节b人工诱导方法:物理： 离心.振动.电激。化学:聚乙二醇(pfg)作诱导剂c植物体细胞杂交技术的流程图植物体细胞杂交技术的意义4、总结新学知识5、布置作业教学内容生：1请分别理出细胞全能性和植物组织培养的知识结构和层次。2对高一必修课中与上述两知识点有关的内容进行全面、充分地复习。3找出新旧知识之间的联系与区别。师：引导学生观看专题的首页的三幅图，题图的愚意是表明细胞工程是在细胞水平的操作，它包含植物细胞工程和动物细胞工程等方面。在章引言中通过列举细胞工程的应用，把学生带进细胞工程的科技领域。引导学生总结细胞工程的概念。师：细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，在细胞整体水平或细胞器水平，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。根据操作对象的不同，可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。师：为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？生：细胞的全能性师：对，是细胞的全能性，我们一起把细胞的全能性知识复习起来师：投影显示质疑问题。1、什么是细胞的全能性？表现全能性的条件？2、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？3、克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？对于问题4：教师启发学生将题目读懂弄透，对新旧知识进行必要的加工和整合，再得出结论2、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？生：细胞的全能性：师：何为细胞的全能性？生：已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。师：为什么已分化的细胞仍然具有发育教学内容成完整个体的潜能生：原因：生物体的每一个细胞都含有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。师：回答得很好师：植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？生：植物细胞表现出全能性的必要条件：离体、提供营养物质、激素及其他适宜条件。3、克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？师：动物细胞随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能变窄，这是指整体细胞而言。（细胞核，它含有保持物种遗传性所需的全套基因，而且并没有因细胞分化而丢失基因，因此高度分化细胞的细胞核仍具有全能性）4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？师：在生物体内，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官。师：如何把植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？生：植物细胞工程的基本技术生：概括其过程：离体的植物器官，组织或细胞脱分化形成愈伤组织，再分化根、芽，最终形成植物师：脱分化的概念是什么？师：脱分化的概念：分化的细胞经诱导后，失去特有的结构功能转变成末分化的细胞的过实程。实质：是恢复细胞的全能性的过程（脱去细胞分化）师：脱分化的结果是什么？生：形成愈伤组织师：下面学生根据植物细胞工程的基本技术的过程讨论书本上的讨论生：回答书本讨论1，2，3生：讨论题1植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导教学内容致培养物迅速死亡。师：回答很好生：胡