“基因工程的基本操作程序”教学设计

“基因工程的根本操作程序”教学设计教材分析《基因工程的根本操作程序》是人教版选修312节内容，本节是《基因工程》专题的核心，上承《DNA重组技术的根本工具》一节，下接《基因工程的应用》。对于基因工程，学生接触得很少，文字描述中会感到抽象，为此，教材中承受形象化得呈现方式简述了基因工程根本操作程序的四个步骤。例如，基因文库中把基因组文库比作国家图书馆，而把cDNA文库比作某市图书馆，这样便于学生理解和把握。此外，在教材处理中还呈现主干，割舍枝杈，将非主干内容以《生物技术资料卡》、《拓展视野》等方式呈现，做到有主有次。学情分析学生经过上一节的学习已经把握DNA重组技术所需三种根本工具的作用及基因工程载体所需条件等学问，具备学习基因工程的根本操作程序一节的根底；而且经过一年必修教材的学习，学生的生物根底学问较扎实，思维的目的性、连续性和规律性已初步建立。但基因工程一节对学生来说难点较多，假设处理不好，会变成简洁的死记硬背。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力量。教学目标学问目标⑴简述根底理论争论和技术进步催化了基因工程⑵简述基因工程的原理和根本步骤力量目标⑴学会运用概念图总结基因工程的根本步骤及方法⑵尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问题的方案情感态度与价值观⑴关注基因工程的进展⑵认同基因工程的应用促进生产力的提高教学重点与难点

基因工程根本操作程序的四个步骤⑴从基因文库中猎取目的基因PCR技术扩增目的基因教学整体思路承受从“整体-局部-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，其次承受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，最终教师引导学生用概念图将所学的学问从整体上再次整合。教学过程教学环节教学环节导入课教师行为出示我国有学问产权的转基因抗虫棉的培育图解质疑：转基因抗虫棉培育的四个关键步骤依据学生答复补充还需检测抗虫基因是否已经进入棉花植株，并由此引出基因工程的四部曲学生活动看图并答复：首先要获得目的基因，其次将目的基因连接到Ti质粒上，再次将重组的Ti质粒导入受体细胞，最终要重建转基因植物目的基因的猎取

提问转基因抗虫棉培育需要哪些工具讲授目的基因的概念指导学生看书并质疑：猎取目的基因总的来说有哪两种方式依据学生答复强调假设抗虫基因

人工合成思考并答复：先猎取核苷酸序列且序列较短小，可通过DNA合成仪直接进展人工合成质疑：假设对抗虫基因的碱基序列完全不知，怎样才能得到苏云金芽抱杆菌体内的抗虫基因针对学生答复引出基因文库概念指导学生看图并归纳构建基因文库时的操作条件、应用工具和过程指导学生看书，说出局部基因文库〔cDNA概念教师补充如想知道一种生物在个体发育不同阶段表达基因不同，应构建cDNA文库

抗虫基因思考并答复的基因序列未知应酶、DNA连接酶、载中DNA＞酶接一侵染大肠杆菌f建立基因组文库看书并答复：只包含一指导学生看书，质疑：如何构建局部种生物局部基因的文基因文库

库看书并答复：提取1出假设抗虫基因的一局部，某种生物发育某个时UPCR支术扩增目的基因

mRNA反转录指导学生看书质疑：PCR技术扩增目DNA＞与载体的基因需要的条件

f侵染大肠杆困PCR过程插图，质疑：PCF扩f建立局部基因文库增的过程

看书并答复：模板、PCF技术扩增目的基因原料、引物、与细胞内DNA复制的异同

TaqDNA并答复：变性：90C高温下双DNA解链成单链；退火：55C—60C引物结合到互DNA链；延长：72rTaq酶从引物起始进展互补链的合独立元成，教师赐予指导基因表达载体的1〕引出基因表达载体的构建是基因工程构建 的核心及构建基因表达载体的意义2〕质疑：将生物的全部DNA直接导入受体细胞是否可行，假设这样做，结果怎样？提问：回忆载体需要具备的条件依据学生答复引出基因表达载体也应具备复制原点、标记基因等条件，进一步明确基因表达载体最终要表达出人类所需的蛋白质产物质疑：从cDNA文库中猎取的目的基因没有启动子，假设要实现将编码序列导入受体生物中并成功表达，基因表达载体还需哪些元件提问：总结基因表达载体构成，并说明各个元件的作用

思考并答复：1该方法针对性差，完全靠2不便利检测，目的基因的两侧思考并答复：复制原点体细胞；启动子：位于基因首端；RNA和结合位点，驱动基因转录出mRNA最终获得蛋白质；终止子：转录在所需地方停下来整体水平上归纳总结

教师引导下，学生争论总结出本节内容的概念图，在整体上把握学问脉络“基因工程的根本操作程序”学案学问目标：1简述基因工程原理及根本操作程序。力量目标：1尝试设计某一转基因生物的研制过程。学习重点：1基因工程根本操作程序的四个步骤。学习难点：1从基因文库中猎取目的基因。2PCF技术扩增目的基因。［自主学习］基因工程的根本操作程序主要包括4个步骤： 的猎取、基因表达 的构建、将 细胞、 的检测与鉴定。一、目的基因的猎取1、概念：目的基因主要是指编码蛋白质的 。也可以是一些具有调控作用的因子。2、来源：〔1〕可以从自然界中已有 中直接分别出来。〔2〕从 中猎取目的基因。3、基因文库：〔1〕概念：将含有某种生物不同基因的很多 片段导入受体菌的群体中今夏，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。〔2〕种类：基因组文库——含有一种生物的 。cDNA文库一一含有一种生物的 。4、猎取目的基因的方法：依据基因的有关信息，如基因的 序列，基因功能、基因在 上的位置、基因的转录产物 ，以及基因的翻译产物 等特性来猎取目的基因。〔1〕利用PCR技术扩增目的基因：①PCR技术是一项在生物体外复制 片段的核酸合成技术。②条件：供给 的核苷酸序列，依据这段序列合成 。③过程：目的基因DNA

变性形成DNA单链，与 结合，然后在

作用下延长形成DNA④方式： 扩增，即2n〔n为扩增循环次数〕。〔2〕人工合成方法：当基因较小，核苷酸序列时，可以用人工方法合成〔例如，通过直接合成〕。二、基因表达载体的构建1、表达载体的组成表达载体：目的基因、 、 、标记基因。启动子：它是一段有 ，位于基因的首端，它是 的识别和结合部位，起动转录mRNA终止子：位于基因的尾端，终止 过程。标记基因：用于 受体细胞是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。2、表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中 存在，并且 给下一代，同时使 能够表达和发挥作用。［探拨点究］1外显子与内含子一般来说，构造基因都是由外显子和内含子组成，但是，外显子和内含子的关系不是完全固定不变DNADNA序列，当它作为编码某多肽链的基因时是外显子，而作为编码另一多肽链的基因时，则是内含子，结果是同一基因可以同时转录为两种或两种以上的mRNA2原核细胞的基因构造与真核细胞的基因构造的异同点原核细胞的基因原核细胞的基因真核细胞的基因不同点编码区连续；构造简洁杂一样点都有编码区和非编码区；编码区都有调控遗传信息表达的核苷酸序RNA聚合酶结合的位点猎取目的基因的方法「从基因文库中猎取L人工合成目的基因与运载体结合〔以质粒为运载体〕［典例分析］［1］以下有关基因工程技术的正确表达是DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体全部的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C选用细菌作为重组质粒的受体细胞是由于细菌生殖快D.只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达【解析】基因操作的工具有限制酶、连接酶，一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列。运载体是基因的运输工具，目的基因进入受体细胞后，受体细胞表现出特定的性状，才说明目的基因完成了表达，基因工程的结果是让目的基因完成表达，生产出目的基因的产物，选择受体细胞的重要条件就是能够快速生殖。【答案】C［课堂检测］1以下有关基因工程技术的正确表达是DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体全部的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C选用细菌作为重组质粒的受体细胞是由于细菌生殖快D. 只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达2在基因工程中，把选出的目的基因〔共 1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌岭脱氧核苷酸是个〕放入460)A.540个B.8100个 C.17280个D.7560个就分子构造而论，质粒是ADNA分子BDNA分于CRNA分子DDNA分子在序列信息的状况 猎取目的基因的最便利方法是下， B、基因组文库法A、化学合成法 、聚合酶链反响DNADfc，那么D在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是〔〔多项选择〕一个基因表达载体的构建应包括〔 〕目的基因B.启动子C .终止子 D .标记基因［2023高考全国］镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了转变。检测这种碱基序列转变必需使用的酶是解旋酶B.DNA连接酶C.限制性内切酶 D.RNA聚合酶创应用训练在药品生产中，有些药品如干扰素，白细胞介素，凝血因子等，以前主要是从生物体的组织、细胞或血液中提取的，由于受原料来源限制，价价格外昂贵，而且产量低，临床供给明显缺乏。自年月遗传工程进展起来以后，人们逐步地在人体内觉察了相应的目的基因，使之与质粒形成重组DNA 70并以重组DNA引入大肠杆菌，最终利用这些工程菌，可以高效率地生产出上述各种高质量低本钱的药品，请分析答复： 在基因工程中，质，它广泛地存在于细菌细胞中,粒是一种最常用的 一种很小的环状 分子。在用目的基因与质粒形成重组DNA过程中，一般要用到的工具酶是和将含有“某激素基因”的质粒导入细菌细胞后，能在细菌细胞内直接合成“某激素”，则该激素在细菌体内的合成包括 和 两个阶段〔4〕在将质粒导入细菌时，一般要用 大 教学反思

处理细菌，以增奇异布置预习作业，化“简单”为“简约”。由于基因工程内容上的“高”与“”，处理不好，会提高学习难度，令学生视高科技为畏途，致使教学流于形式。所以在课前以学生较为生疏的转基因抗虫棉的培育过程案例为预习作业， 使学生首先从整体上了解基因工程的四个步骤，起到了突破难点及培育自学力量的目的。奇异运用插图及多媒体技术，化“抽象”为“形象”。对于基因工程，学生接触得少，只运用文字来教学会感到很抽象。如在讲授如何构建基因文库时，教师会供给一幅格外形象的插图，结合图文提出相应问题，诱导学生思考，从而把学习的留意力从简洁的死记硬背引导到分