《第一节 基因工程的原理》 教案.doc

第一节 基因工程的原理教案【教学目标】知识与能力方面： 简述基因工程所需三种基本工具的作用。简述基因工程的原理及基本操作程序。过程与方法方面：尝试运用基因工程原理，提出一解决实际问题的方案。情感态度、价值观方面：关注基因工程的发展。【教学重点】 基因工程所需三种基本工具的作用。 基因工程操作程序。【教学难点】 基因工程操作程序。【教学方法】 学生分组讨论展示与教师总结归纳相结合，将知识化整为零逐一解决。【教学课时】 1课时【教学过程】（导入新课）师：观看课件所列两种普通玫瑰与“蓝色妖姬”的图片，思考培育“蓝色妖姬” 的方法？生：可以通过基因工程。师：“蓝色妖姬”最早来自荷兰是一种加工花卉。它是用一种对人体无害的染色剂和助染剂调合成着色剂，等白玫瑰（或白月季）快到花期时，开始用染料浇灌花卉，让花像吸水一样，将色剂吸入进行染色。 据花卉专家介绍，目前世界上极少有自然生长的蓝色玫瑰花，现在市场上出售的“蓝色妖姬”都是人工染色后的产物。比较正规的“蓝色妖姬”是在花卉的成长期开始染色，颜色能均匀地附着在花瓣上，看上去比较自然；部分商贩直接将普通的白玫瑰花采摘后染成蓝色，颜色不自然，也容易掉色。2008年11月1日闭幕的东京国际花卉博览会上，全球首批真正的蓝玫瑰首次在公众面前亮相。这种蓝玫瑰是转基因玫瑰，被植入三色紫罗兰所含一种能刺激蓝色素产生的基因，花瓣因而自然呈现蓝色。（提出问题）1.基因工程得以实现的条件是什么？ 2.限制性内切酶有何特点？ 3.DNA连接酶有何功能？ （学生活动）仔细阅读探究活动“走进基因工程”，分组讨论展示所得答案。（总结归纳）1.限制性内切酶“基因手术刀”来源：有大肠杆菌等微生物体内提取而来；特点：识别特定的脱氧核苷酸序列，并在特异的位点上切割磷酸二酯键从而把双链DNA分子切开；限制酶识别的序列大多数为回文对称结构，切割位点在 DNA 两条链相对称的位置，如下图该种限制性内切酶特异性识别GAATTC并在GA之间进行切割，切割后产生的参差不齐的末端称为粘性末端。3.DNA连接酶“基因缝纫针” 连接被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，使被同一种限制性内切酶切割的粘性末端重新连接成DNA双链。（提出问题）基因工程的操作程序如何？（学生活动）仔细阅读课本，小组协作绘制基因工程的流程图。（总结归纳）1.基因工程的概述 概念：按照人们的意愿，将一种生物的基因在体外剪切，并与特殊的运载工具进行重新组合，然后转入另一种生物的体内进行扩增，并使之表达产生所需蛋白质的技术。意义：能够打破生物种属的界限，在分子水平上定向改造生物的遗传特性。2.基因工程的一般程序 目的基因的获得重组载体的构建重组载体的转化和筛选目的基因的表达和鉴定3.获取目的基因的方法目的基因：基因操作的外源基因获取方法：直接分离法和人工合成法 直接从基因组中获取最常用的方法是“鸟枪法”，即用限制酶将完整的DNA随机切成许多片段，然后用某种检测方法挑选出所需要的基因。如用“核酸探针法”，核酸探针是用放射性同位素标记的DNA单链，具有非常特异的脱氧核苷酸序列，能与DNA互补链结合。人工合成法主要有两种反转录法和化学合成法。反转录法流程为：mRNA单链DNA双链DNA（目的基因）；化学合成法流程为：氨基酸序列基因序列合成目的基因。4. 构建重组载体的运载工具载体条件：能在受体细胞中复制；具适宜的限制酶切割位点，供外源DNA片段插入；具有标记基因，便于选择含有载体的细胞；对受体细胞无害。类型：质粒、噬菌体或其它一些病毒，最常用的是质粒。5. 重组载体的构建 用限制性内切酶对质粒切割，从而产生一个切口，用同一种限制性内切酶切割目的基因，以产生相同的粘性末端，再通过DNA连接酶连接，就可以形成重组载体。6. 重组载体的转化和筛选转化方法：基因枪法、显微注射法和花粉管通道法。 受体是动物细胞时最常用的是显微注射法，是植物细胞时常用基因枪法。筛选：利用载体上的标记基因，借助选择培养基进行筛选。7.目的基因的表达和鉴定基因工程成功的标志：目的基因表达，进而产生相应的性状。鉴定：检测转化的生物有没有显示出目的基因控制的性状，如鉴定转基因抗虫棉是否成功，可以直接让害虫吞噬转基因棉花的叶片，如果害虫死亡则操作成功，否则操作失败。8.探究活动：尝试DNA的提取与鉴定实验原理：DAN不溶于酒精溶液，但细胞中的许多其他物质可以溶于酒精溶液。利用这一原理，可以提取出含杂质较少的DNA。 DNA遇二苯胺（沸水浴）会被染成蓝色，因此，二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。实验程序： 材料准备(新鲜菠菜和体积分数为95%的酒精溶液，冷冻处理)研磨（冰上操作）过滤离心加冷酒精鉴定（沸水浴）【板书设计】 限制性内切酶：来源、特点 所需工具 基 DNA连接酶 因 概念：定向改造 直接分离法鸟枪法 工 目的基因的获得 程 人工合成法人工合成法、反转录法 的 重组载体的构建载体（条件、类型） 原 操作程序 基因枪法 理 重组载体的转化和筛选转化方法 显微注射法 花粉管通道法 目的基因的表达和鉴定鉴定方法【随堂练习】1有关基因工程的叙述正确的是 （ ）A限制酶只在获得目的基因时才用B重组质粒的形成是在细胞内完成的C质粒都可作为载体D蛋白质的结构组成为合成目的基因提供资料2基因工程是在DNA分子水平上进行设计，基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的是 （ ）A.人工合成目的基因 B.目的基因与运载体结合C.将目的基因导入受体细胞 D.目的基因的检测表达3.在基因工程中用来修饰改造基因的工具是 （ ）A.限制酶和DNA连接酶 B.限制酶和水解酶C.限制酶和运载酶 D. DNA连接酶和运载酶G A A T T CC T T A A GGC T T A AGA A T T C3.下图所示为限制酶切割某DNA分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点是（ ）A.CTTAAG，切点在C和T之间B.CTTAAG，切点在G和A之间C.GAATTC，切点在G和A之间D.GAATTC，切点在C和T之间4.下列哪项叙述不是运载体必须具备的条件 （ ）A.具有某些标记基因 B.决定宿主细胞的生存C.能够在宿主细胞中复制 D.有多个限制酶切点5.1979年，科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内表达成功。请根据图回答问题：（1）此图表示的是采取_合成基因的方法获取_基因的过程。（2）图中DNA是以_