基因工程及其应用集体备课教案

学校学科生物班级备课组生物主备人执教人执教时间课题基因工程及其应用三维目标知识目标（1） 简述基因工程的基本原理（2） 举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用能力目标通过分析书中“基因工程的一般过程”图解，培养学生的读图能力情感态度与价值观目标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，养成学生的爱国主义热情，树立在学习上努力刻苦的决心教学重难点重点基因工程的原理基因工程的操作步骤难点基因工程的操作步骤教学方法讲授法课前准备及课时安排一课时二次备课教学过程1、 导入 基因突变能够产生新的性状，育种学家可以通过人工诱变的方法提高基因突变的频率，在较短时间内产生更多的变异类型，以达到改良作物品种的目的。但是基因突变具有不定向性，因此产生的变异类型中不一定有我们需要的类型。那么人类能否按照自己的意愿定向地改变生物，培育出新品种呢？（学生：能）我们如何去定向的改造生物呢？这就是我们将要学习的内容-基因工程及其应用什么是基因工程？学生：基因工程，又叫做DNA重组技术。，是把在一个生物体内分离得到或人工合成的目的基因导入另一个生物的细胞，定向地使后者获得新的遗传性状或表达所需产物的技术。1973年，美国科学家科恩等人，将两种不同生物的DNA分子进行体外重组，并首次在大肠杆菌中得到表达。这是人类定向改造生物走出的第一步，而这一过程是在DNA分子水平上设计施工的，需要有专门的工具。“基因剪刀”、“基因针线”和“基因的运载体”是基因工程最基本的工具。基因工程的工具提问：基因的剪刀、针线、和运载体是什么呢？学生：剪刀是限制性内切酶、针线是DNA连接酶、运载体是质粒教师讲解：基因的剪刀-限制性内切酶（简称限制酶）特点：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。举例：在大肠杆菌中，有一种叫做EcoRI的限制酶，能够专一性识别DNA分子GAATTC的序列，并在G与A之间将这个序列切开，形成两个粘性末端（如90页的图4-25）提问：限制酶切割DNA分子是作用的是什么化学键？学生：.教师讲解：切割的是脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，而不是碱基之间的氢键，并且限制酶切割DNA分子是不一定都产生粘性末端，也可能产生平齐末端。基因的“针线”-DNA连接酶功能：将由同一种限制酶切割后产生的DNA片段重新连接在一起。举例：切开的DNA分子，其脱氧核糖和磷酸交替连接而构成DNA的骨架上的缺口需要靠DNA连接酶来缝合，从而形成磷酸二酯键。基因的“运载体”-质粒（最常用）要将外源的基因送入到受体细胞，还需要有专门的运输工具，这就是运载体。目前常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物的细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的环状DNA分子。有了这些基本的工具，就可以对对不同生物的DNA进行改造。基因工程的操作一般要经历四个基本步骤：提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。 目的基因：人们需要的特定基因提取目的基因 直接分离基因：鸟枪法获得途径 人工合成 用一种限制酶切割质粒 用同一种限制酶切割目的基因目的基因与运载体结合 加入DNA连接酶 质粒和目的基因结合成重组DNA分子将目的基因导入受体细胞：主要是借助细菌或病毒侵 染细胞的方法检测：根据受体细胞中是否具有标记基因，判断目的基因是否导入受体细胞目的基因的检测与鉴定鉴定：观察受体细胞是否表现目的基因控制的性状基因工程的应用基因工程自兴起以来，取得了突飞猛进的发展，而且在医药卫生、农牧业、食品工业、环境保护等方面也展示出了美好的应用前景。1、 基因工程与作物育种（1）目的：育种学家通过基因工程把各种优良基因导入生物体内，从而改变生物的遗传特性，获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种。（2）基因工程育种的成果1993年，中国工程院的科学家成功培育出了抗棉铃虫的抗虫棉，抗虫棉的基因来自苏云金芽胞杆菌。苏云金芽胞杆菌形成的伴胞晶体是一种毒性很强的蛋白质晶体，能使棉铃虫瘫痪致死，科学家将这一基因成功的导入作物，使作物自身具有抗虫的能力。如今，科学家又利用这一基因培育出了抗虫烟草、玉米、水稻等作物。（3） 意义：抗虫基因作物的使用，不仅减少了农药的用量，大大降低了生产成本，而且减少了农药对环境的污染2、 基因工程与药物研制在药品生产中，有些药品是直接从生物体的组织、器官或血液中提取的。受到原料来源的限制，价格十分昂贵，基因工程高效的生产出各种高质量、低成本的药品，如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等。3、 基因工程与环境保护（1） 利用转基因细菌发酵和转基因植物生产可降解的新型塑料（2） 改造细菌，产生能分解石油的细菌（3） 生产转基因微生物，吸收环境中的重金属，降解有毒化合物和处理工业废水。板书设计基因工程及应用1、 概念：基因工程，又叫做DNA重组技术。，是把在一个生物体内分离得到或人工合成的目的基因导入另一个生物的细胞，定向地使后者获得新的遗传性状或表达所需产物的技术。2、 基因工程的工具（1） 基因剪刀：限制性内切酶（2） 基因针线：DNA连接酶（3） 基因的运