基因工程及其应用教案

1、课例研究教案（精品教案）基因工程及其应用授课人：日期：高中生物 分子与细胞 第6章 第2节基因工程的工具学习者水平分析：本节课授课对象是高二年级学生。通过上一节课的学习，学生已经学习了基因工程的概念，为本节课的学习奠定了知识的基础，但是基因工程的工具是基于分子水平上的，知识内容抽象，学生难以直接进行实践操作和直观看到操作结果，加之该部分是本节的重难点，学生理解和学习起来较为困难。教学内容分析：基因操作的工具是本节内容的重难点，也是在基因工程概念的学习基础之上进行的，对接下来基因工程的步骤的学习起关键的作用，基因操作的工具包括基因的剪刀限制性核酸内切酶；基因的针线 DNA连接酶；基因的运载体。基

2、因操作的工具细微抽象，较难理解与应用。教学目标：1. 知识目标： 1）阐明限制酶和连接酶的作用特点。2）说出常用的运载体及其特点。2. 能力目标：运用基因工程的基本工具，培养分析、推理、归纳、总结等思维能力。3. 情感态度与价值观目标： 1）参与基因工程相关热点问题的讨论。2）养成创新思维，培养科学思考问题的能力。教学重点：1. 阐明限制酶和连接酶的作用特点。2.说出常用的运载体及其特点。教学难点： 阐明限制酶和连接酶的作用特点。教学方法： 讲授法，谈话法，讨论法，演示法。教学媒体： 幻灯片，教具，教学动画演示。教学过程：教学环节教师行为学生行为设计意图导入新闻：中国农科院专家郭三堆，因成功研

3、制具有自主知识产权的三系杂交转基因抗虫棉，而当选为CCTV 2013年度科技创新人物。想一想：将抗虫基因移植到棉花的细胞中，使棉花具有抗虫害的作用，这项工作是在 DNA分子水平上进行的操作。 假如你作为一名研究者来完成这一项工作， 那么你会采取什么工具呢？带着这些问题， 我们开始本节课的学习，第六章第 2 节第二课时基因工程的工具。（板书）新授通过预习，基因工程有三大基因的工具，基因的剪刀，基因的针线，运载体。接下来我们逐一进行学习首先我们要把抗虫基因从苏云金芽孢杆菌中提取出来， 抗虫基因是苏云金芽孢杆菌中的一段基因，要获取抗虫基因是不是相当于用一把剪刀把它从一大段基因中截取下来呢？但是细胞是

4、很小的，一般直径只 100nm到 150nm，用剪刀剪 ,显然是不现实的，那我们怎么办呢？这就要用到基因工程的第一结合实例，回顾相关知结合新闻，联系旧知识，思考问题。识，引发对本节课内容的思考，激起学生好奇心。思考要完成转基因抗虫启发学生思考。棉要用到的工具。思考基因的剪刀限制引出基因的剪刀性核酸内切酶的作用特限制性核酸内切酶点。的学习。个工具：基因的剪刀限制性核酸内切酶。（板书：基因的剪刀限制性核酸内切酶）讲解：来源：原核生物作用特点：识别双链 DNA分子的某认真听讲，做笔记。讲解基础知识， 为接下来的学习奠定知识基础。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

5、断开。结果：形成两种末端（黏性末端和平末端）。以大肠杆菌的 EcoR1限制酶为例，记下 EcoR1限制酶的作用讲明 EcoR1限制酶和结合 PPT动画演示进行讲解：位点，识记黏性末端的概黏性末端的概念， 帮EcoR1 限制酶其能识别 GAATTC序念。助学生理解。为接下列，并在 G和 A 之间将这段序列切来的实际操作奠定开，剪切的结果是产生黏性末端。知识基础黏性末端：被限制酶切开的 DNA两条单链的切口， 带有几个伸出的核苷酸，它们之间正好互补配对，这样的切口叫做黏性末端。平末端：当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时， 切开的 DNA两条单链的切口 ( 剪辑相同，次序相反 ) ，是平整的，这样

6、的切口叫平末端。（展示平末端的切割图片）试一试：假如这是一段苏云金芽孢小组合作，找到特定切亮点一：创设模拟实杆菌的 DNA片段，我们怎样提取出点，在 G和 A之间切开，验，加深内容学习。来我们想要的抗虫基因呢？得到黏性末端，学生派代通过讲解和相关的PPT显示一段 DNA序列，全班同学表上台展示操作过程，并PPT演示，学习基因4 人为一组，分发写好某段 DNA序讨论回答问题：的剪刀限制性核列的硬卡纸，剪刀。根据所讲内容，1. 要想获得某个特定性酸内切酶，灵活运用以大肠杆菌的 EcoR1限制酶为例，状的基因，需要用限制酶知识，培养动手操作小组讨论剪切得到一段目的基因切 4 个切口，可产生 4 个能

7、力。结合问题，拓（讲解目的基因的概念） ，并回答黏性末端。展知识面。问题：2. 被同一种限制酶切断1. 要想获得某个特定性状的基因，的两个 DNA具有相同的黏需要用限制酶切几个切口？可产性末端，不同的限制酶得生几个黏性末端？到的黏性末端不同。2. 被同一种限制酶切断的两个 DNA是否具有相同的黏性末端？不同的限制酶呢？（PPT动画展示并讲解小练习）我们通过刚才的练习知道， 两种来结合刚学过的知识，思考引出基因的针线源不同的 DNA 用同种限制酶切割并回答问题：这段重组DNA连接酶，引发思后，得到相同的黏性末端，并且末DNA序列不完整，在 G 和考。端可以相互黏合， 也就是能够进行A 之间存在缺

8、口。碱基互补配对，如图所示，问：我们得到的这段重组 DNA 序列完整吗？缺口就由第二个工具 DNA连接酶来发挥作用。（板书：基因的针线阅读课本，找到酶的作用DNA连接引出 DNA连接酶的作用。DNA连接酶）DNA连接酶通过在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键来缝补。以刚才的小练习， 学生做出的黏性末端为教具， 展示 4 个黏性末端碱基互补配对，并且用胶带模拟 DNA 连接酶的的操作过程。识记 DNA连接酶的作用。帮助学生直观学习DNA连接酶的作用特结合讲解，找到能够碱基点。互补配对的黏性末端，识记 DNA连接酶的操作过程。思考题：在 DNA分子复制中我们学过一种酶，它也能形成磷酸二酯键，问：这是

9、什么酶？问：那在连接黏性末端时，我们为什么用 DNA连接酶而不用 DNA聚合酶，二者的区别是什么？ （结合表格进行讲解）答： DNA聚合酶思考 DNA连接酶与 DNA聚合酶的异同，并回答：DNA连接酶是在两个 DNA 片段之间形成磷酸二酯键, 不需要模板。DNA聚合酶是以一条 DNA 链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键连接到正在合成的 DNA链中，形成一条与模板链互补的 DNA链。亮点二：联系旧知识，新旧知识进行对比。回顾旧知识， 将旧知识与新知识紧密连接，比较二者不同，达到对知识的梳理与总结。培养学生将新旧知识联系起来的能力。我们提出来的抗虫棉基因是很难识记运载体的种类和作为接下来的讨论，

10、 奠直接导入棉花细胞的， 这时候我们用。认识不同种类的运载定知识基础。就需要分子运输车基因的运载体。体的帮助。（板书：基因的运载体）讲解：根据问题的提示，讨论运亮点三：设置针对性种类：常见的运载体有质粒，噬菌载体具备的必需条件：问题，组织讨论。 培体，动植物病毒等。1. 能够在宿主细胞中自养小组合作与总结作用：将目的基因导入受体细胞。主复制。能力，培养表达与交提出问题：运载体的必要条件是什2. 具有多个限制酶切位流能力。么？点，以便与外源基因连列出四个问题供大家思考， 小组查接。阅相关知识并讨论解决问题。3. 具有遗传标记基因便1. 假如目的基因导入受体细胞后于筛选。不能复制将怎样 ?4. 对

11、受体细胞无害。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?（PPT展示问题）总结运载体必须具备的条件：1. 能总结运载体必须具备的引导总结运载体必自我复制 2. 有切割位点 3. 有遗传条件。了解运载体运输过须具备的条件， 培养标记基因 4. 对受体细胞无害。程。归纳与总结能力。复习这样我们运用基因工程的工具就能完成将抗虫棉基因导入棉花细胞中了。复习本节课的重点内容，总结并思考。帮助学生巩固和整理对所学知识， 强化本节课学习重点。复习重点内容：1. 基因的“剪刀”限制性核酸内切酶2. 基因的“针线”DNA连接酶（

12、DNA连接酶与DNA聚合酶的异同）3. 基因的运载体（条件）。检测1. 以下关于基因工程的操作工具复习本节课内容，进行检通过检测题，使学生的说法正确的是（）测，查漏补缺。了解重点和出题形A. 所有的限制性核酸内切酶只能式，帮助学生查漏补识别同一种特定的核苷酸序列缺，活学活用。B. 质粒是基因工程中唯一的载体C. 载体必须具备的条件之一是：具有一个或多个限制性核酸内切酶切点，以便与外源基因连接D. DNA 连接酶使黏性末端的碱基之间形成氢键2.(2016 南通一模 ) 限制性内切酶Hind 和 Xho的识别序列及切割位点分别为AAGCTT和CTCGAG,下列相关叙述正确的是 ()A. 两种限制酶

13、的识别序列在DNA分子中出现的概率不同B. 两种限制酶切割形成的黏性末端都是 AGCTC. 分别用这两种酶切割目的基因和质粒后能形成重组质粒D.实验中可通过控制反应时间、酶的浓度等控制酶切效果答案：1.CA、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列， 但不同的限制酶识别的序列不同， A 错误；B、质粒是基因工程中常用的载体，基因工程的载体还可以是动植物病毒、噬菌体的衍生物等， B 错误；C、载体必须具备的条件之一是：具有一个或多个限制性核酸内切酶切点，以便与外源基因连接，C正确；D、DNA连接酶使黏性末端的脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键， D 错误2.DA、两种限制酶的识别序列均为6个，所以在 D

14、NA中出现的概率相同，A 错误；B、两种限制酶切割形成的粘性末端分别为 -AGCT和-TCGA， B 错误；C、两种限制酶切割形成的粘性末端不同，无法形成重组质粒，C 错误；D、实验中可通过控制反应时间、酶浓度等控制切割效果，D 正确。作业结合教材内容， 查阅基因培育抗虫棉的简要过程， 预习基因工程的操回顾本节课知识，查阅资料，完成作业。强化学习重点， 培养自主学习能力。作步骤。板书设计6.2.2 基因工程的工具1）来源1.基因的“剪刀”限制性核酸内切酶2）作用特点3）结果2. 基因的“针线” DNA连接酶 1）作用特点2）与 DNA 聚合酶的区别1）种类3. 基因的运载体2）作用3）运载体必

15、需具备的条件组内点评与建议组外点评与建议1. 在教态方面，语言流畅，吐字清晰，音调稍微有些起伏，但是不够热情，不能引发学生们的学习兴趣， 不能调动学生积极性和学习热情， 在以后教学中， 应当注意用言语来引起同学们的注意，增加课堂趣味性。2. 课程内容设置合理， 但是对于一些重点问题比如： 运载体的必要条件， 不能面对全体学生，应多提问几个学生。3. 个别 PPT的演示不能很好配合讲解内容， 比如在讲解小练习时候， 教案预设应当边小组操作边思考问题，最后共同讨论问题，在微格实训中，由于急着赶时间，忘记了提醒学生，只能在学生展示结果后启发学生，共同思考讨论问题。4. 运用小组讨论法， 学生展示法丰富学生课堂活动， 启发学生思考， 使课堂具有一定生动性。备注：主要运用情景式教学，结合讨论法，基于研制出转基因抗虫棉需要的工具来展开教学。亮点一：创设模拟实验，加深内容学习。1.在基因的剪刀限制性核酸