基因工程简介.doc

基因工程简介及其应用教学目标知识目标： 掌握基因工程的概念、原理；基因操作的工具及其操作过程。举例说明基因工 程的应用，关注基因工程安全性问题。能力目标： 培养学生对知识的理解能力，培养学生分析、推理、归纳、总结的能力。情感目标： 培养学生实事求是的科学态度及从微观到宏观，从现象到本质的科学的研究方法；培养学生严谨的学习态度和思维习惯。重点和难点教学重点：基因工程的基本原理，基因操作的工具，基本步骤及其应用。教学难点：基因工程的基本原理，基因工程的应用及其安全性。教学过程 第一课时一、 导入新课教师提问：1.什么是基因？ 2.生物体的基因如何而来？ （众所周知，对于大多数生物而言，DNA是主要的遗传物质，有遗传效应的DNA片段叫基因。生物之所以体现出各种形态是基因表达的结果。）那么各种生物间的性状千差万别这是为什么呢?提出问题，引导学生回答：生物体的不同性状是通过基因特异性表达而形成的。教师列举几种生物的不同性状，如下：1 家蚕能够吐出丝2 豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气3 青霉菌能产生对人类有用的抗生素青霉素。以上几种生物各自有其特定的性状，这些性状都是基因特异性表达的结果，但是人类能不能改造性状呢？能不能使本身没有某个性状的生物具有某个特定性状呢？（同学们自己讨论，各抒己见）教师举例：让禾本科植物能够固定空气中的氮气；能否让细菌“吐出”蚕丝；让微生物生产出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物。这样既节省了人力，又简化了生产，同时还不会对环境造成污染。这种设想能实现吗？回答是可以的。通过科学家们的不断努力，在20世纪70年代终于创立了一种能定向改造生物的新技术基因工程。二、讲授新课1基因工程的概念（既原理）指导学生阅读教材P102页第二段后填表，通过提问的方式指导学生找出概念中的关键词语，并让学生理解基因工程概念，引导学生独立完成。最后由教师归纳列表，便于学生的记忆。基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操 作 环 境生物体外操 作 对 象基 因操 作 水 平DNA分子水平基 本 过 程剪切拼接导入表达结 果人类需要的基因产物通俗概念：按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。 标准概念：在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出所需要的基因产物。（只做了解）通过对基因工程概念的理解，我们知道其操作水平是在DNA分子水平，用普通的操作工具能够在如此微观的条件下操作吗？答案是否定的，那这就需要有专门的工具对DNA分子进行操作。 由缝补衣服入手，提出相关的问题，引出基因操作的工具。2基因操作的工具利用多媒体课件演示抗虫棉培育过程示意图，同时提出讨论问题，进行分组讨论，最后交流讨论结果，教师进行归纳总结。思考题：在以上的基因工程培育的过程中，关键步骤或难点是什么？经过学生的讨论和交流，教师对基因工程关键步骤归纳总结：（多媒体课件演示） 关键步骤一：目的基因的提取。 关键步骤二：目的基因与运载体DNA连接。关键步骤三：目的基因进入受体细胞。通过对以上关键步骤的确定，教师引导学生思考，使学生理解在关键步骤的完成过程中都要用到基因操作工具，并使学生形象地记忆“工具”的作用。（多媒体课件演示）关键步骤一的工具：基因的剪刀限制性内切酶。关键步骤二的工具：基因的针线DNA连接酶。关键步骤三的工具：基因的运输工具运载体。（1） 基因的剪刀限制性内切酶（简称限制酶）。通过演示多媒体动画，将限制酶的作用过程进行动态演示，使学生理解抽象的知识内容。最后要在学生直观理解的基础上指导学生归纳总结限制酶的知识要点。 分布：主要在微生物中。 作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。 结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。 举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开思考题：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？可产生几个黏性未端？（2） 基因的针线DNA连接酶。从DNA的结构入手，利用多媒体动画演示连接酶的连接部位，利用形象的比喻使学生更容易接受和理解。最后指导学生归纳如下： 连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板）。 结果：两个相同的黏性未端的连接。思考题：用DNA连接酶连接两个相同的黏性未端要连接几个磷酸二酯键？ 限制酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？（3） 基困的运输工具运载体对于运载体的教学，应使学生形象地理解运载体的作用、种类及其所具备的条件，可通过教材中的示意图或多媒体演示使学生由浅入深逐步理解，指导学生归纳如下：作用：将外源基因送入受体细胞。具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存。具有多个限制酶切点。 具有某些标记基因。种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。质粒的特点：质粒是基因工程中最常用的运载体。最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。存在于许多细菌及酵母菌等生物中。质粒的存在对宿主细胞无影响。质粒的复制只能在宿主细胞内完成。 细胞染色体外能自主复制的小型环状DNA分子。学习完这些操作工具后，再来看看现有的基因工程的成