高中生物基因工程的基本操作程序教学设计新人教版选修

福建省厦门市集美区灌口中学高中生物 基因工程的基本操作程序教学设计 新人教版选修3 2 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。3 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4 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5 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】6 教学过程教学过程教学内容教学手段和方法预期目标1、复习“基因工程”的概念，引入新课教学。2、目的基因获取从基因文库中获取目的基因利用PCR技术扩增目的基因直接人工合成2、基因表达载体的构建3、将目的基因导入受体细胞将目的基因导入植物细胞将目的基因导入动物细胞将目的基因导入微生物细胞4、目的基因的检测和鉴定检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因。检测目的基因是否转录出了mRNA检测目的基因是否翻译成蛋白质。个体生物学水平的鉴定。5、尝试设计某一转基因生物的研制过程。 师：通过分析图1-6我们知道基因工程的基本操作程序包括目的基因获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体、目的基因检测与鉴定。师：基因工程概念中的“更符合人们需要”的那个基因就是目的基因了，只有有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性，所以基因工程的基本操作的第一个环节就是目的基因的获取。到底什么是目的基因呢？师：目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因，如抗虫基因，抗旱基因。师：怎样才能获得这些目的基因呢？获取目的基因的方法有哪些呢？学生阅读书本讨论，师生归纳：（一）可从基因文库中获取目的基因。师：通过讨论分析我们已知什么是基因文库了，那么基因文库和基因组文库有什么区别呢？可结合P10生物技术资料卡讨论分析。师：怎样从基因文库中得到我们所要的目的基因呢？师：除了从基因文库中获取目的基因，还可以利用PCR技术扩增目的基因。师生共同归纳：PCR技术扩增目的基因过程：若基因比较小，核苷酸序列又已知，可通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。师：作为基因工程表达载体，只需含目的基因就可以完成任务吗？为什么要有“表达载体”的构建这一步骤？师生共同归纳：基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子以及标记基因等。师：什么是启动子、终止子？它们的作用是什么呢？师：标记基因的作用是什么呢？师：基因表达载体构建完成后，如何将目的基因导入受体细胞呢？师：根据受体细胞的不同，导入的方法也有所不同，将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法。下面以农杆菌转化法为例。师生共同归纳农杆菌转化的过程：目的基因插入Ti质粒的T-DNA，构建基因表达载 转入 导入体农杆菌植物细胞 稳定维持和表达。师：除了上述方法，将目的基因导入受体细胞的方法还有基因枪法和花粉管通道法。师：若受体细胞是动物细胞，目的基因如何导入呢？师：显微注射技术是转基因动物中最多采用的方法，也是最为有效的一种方法。师：具体过程如何呢？师：由于原核生物具有：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少的特点，因此常作为基因工程的受体细胞。师：什么是感受态细胞呢？目的基因导入微生物细胞的具体过程是什么？师：首先要检测基因生物染色体的DNA是否插入了目的基因。师：如何检测转基因生物的DNA上是否导入了目的基因呢？师：通常采用的方法是采用DNA分子杂交技术。具体过程是将转基因生物的基因组DNA提取出来，并将含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素做上标记制作探针，（为了保证目的基因通过碱基互补配对来检测，探针必须是单链）再将探针与基因组DNA杂交，若结果显示出DNA杂交带，就表明目的基因已经插入染色体DNA。师：目的基因导入了受体细胞后，就一定能表达吗？师：如何知道目的基因已经发挥功能和作用呢？师：检测的内容除了上述两项外，还可检测目的基因是否翻译成蛋白质。具体过程：从转基因生物中提取出蛋白质（抗原），用相应的抗体进行抗原抗体杂交，若有杂交带出现则表明目的基因已经形成蛋白质产物。师：除了分子检测外，与时还需要进行个体生物学水平的鉴定。如何了解抗虫棉是否具有抗虫特性呢？师、生归纳小结：基因工程的四个操作步骤，结合P15思考与探究：珠蛋白是动物血红蛋白的重要组成成分，当它的成分异常时，动物可能患某种疾病，如镰刀型细胞贫血症，假如让你用基因工程的方法使大肠杆菌生产出鼠的珠蛋白，想一想，应该如何设计？通过学生看本专题中基因工程的概念和图1-6来帮助学生建构基因工程的基本操作程序的整体框架。举例如抗虫基因，抗旱基因等都是目的基因。通过具体的实例使学生对目的基因有一具体的认识。学生阅读书本P9，讨论。教师出示投影片，用打比方等手段帮助学生理解“基因文库”、“基因组文库”“部分基因文库”多媒体演示PCR反应原理。通过复习DNA来学习PCR的扩增过程。学生阅读并讨论P15思考与探究1：作为基因工程表达载体，只需含目的基因就可以完成任务吗？为什么？可复习“分子运输车”结构模式图来帮助理解。师板图演示基因表达载体的组成学生阅读分析挂图或多媒体分步演示农杆菌转化法的过程。学生看书，教师分步演示（板图、挂图等）过程帮助学生理解。学生讨论分析P15图。学生阅读生物技术资料卡片P12、P13。师生共同阅读分析学生阅读书本并结合14页图114目的基因的检测示意图理解。教学时可把“检测目的基因是否转录出了mRNA”与“检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因”作比较适当拓展：1 将目的基因在大肠杆菌中表达出蛋白质2 将表达出的蛋白质注射动物进行免疫，产生相应的抗体，并提取3 从转基因生物中提取蛋白质（也就是抗原）。抗原与抗体结合联系基因工程的概念，使学生对基因工程的基本操作程序有一总体的认识。抽象变直观，便于学生理解。通过师生共同讨论帮助学生理解如何从基因文库中获得目的基因。通过动态的多媒体演示帮助学生理解PCR反应原理，尝试描述目的基因的扩增过程。讨论DNA合成仪