基因工程的基本内容教学设计

基因工程的基本内容使用教材：全日制普通高级中学教科书（选修）生物全一册，20XX年版，人民教育出版社，第三章遗传与基因工程第三节第一部分的内容。教学目的：（1）让学生了解基因工程的概念。（2）让学生了解和掌握基因工程的步骤和基因操作的工具，培养学生的识图能力。（3）让学生学会归纳总结，整理成知识点框架图有利于记忆。教学重点：(1)基因工程的基本原理。（2）基因工程的操作步骤教学难点：（1）限制酶和运载体的作用（2）提取目的基因的方法和目的基因导入受体细胞的途径教学方法：以“创设问题情境——操作探讨交流一一总结应用拓展”为主线实施教学教具准备：多媒体课件，通过FLAS动画，让学生直观的了解基因工程的全过程教学过程说明课前预习：一、在课前发给学生预习提纲，以问题的形式呈现教学内容。1.如何获得目的基因？2.如何利用基因工程的工具酶来处理目的基因和运载体？3.基因工程的受体细胞是什么？为什么要对受体细胞进行检测？4.基因工程操作的步骤是什么？新课引入众所周知，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。但是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基因特异性表达的结果。列举几种生物的不同性状，如下：1．青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素。2．豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气。3．人的胰岛日细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度。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基因呢？能不能使本身没有某个性状的生物具有某个特定性状呢？例如，让禾本科植物能够固定空气中的氮气；让微生物生产出人的胰岛素、干扰素等药物。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（板书）第3节基因工程的简介讲授新课设问：什么是基因工程？【教师讲述】把甲生物的优秀基因剪切出来，拼接到乙生物体内并得以表达，这就是基因工程。板画导出基因工程的基本流程。乙生物乙生物取出优秀基因“剪切”

“拼接”表达甲生物新类型新的生物产品（板书）基因工程：又叫基因拼接技术或DNA重组技术。这种技术是在生物体外，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，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产出人类所需的基因产物在学习基因工程的步骤之前，我们首先要知道基因操作中用到的工具。我们要学习三个重要的工具：基因的剪刀——限制性内切酶教师设问：剪刀是用来干嘛的？同学纷纷回答：用来剪东西的教师回答：没错，是剪东西的，基因工程中的剪刀就是用来切割DNA分子的。但有一点大家要记住：一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。二、基因的针线——DNA连接酶同理DNA连接酶是用来连接被限制性内切酶切开的DNA两条单链的切口的。在这里我们需要知道什么是粘性末端（板书）粘性末端：被限制性内切酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口就是粘性末端。基因的运输工具——运载体不名思义运载体就是运输的，是将外源基因送入受体细胞。但是要作为运载体还是有一定的条件的，预习过的同学谁来回答一下？（学生举手回答）运载体必须具备条件：1.能够在宿主细胞中复制并稳定存在2.具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接3.具有某些标记基因，便于筛选。（提醒学生课本画出来并画上重点符号）常用的运载体有质粒、噬菌体、动植物病毒等教师设问：要实现前面所说的目标（也就是获得新的生物产品），应该解决哪些问题？展示问题：（1）如何获得目的基因？（2）如何将目的基因导入受体细胞？（3）目的基因是否表达？下面我们来学习基因操作的步骤基因操作第一步骤：目的基因的获取教师设问：怎样才能得到我们想要的目的基因呢？哪位同学来回答？正确答案是：主要有两条途径，一条是从供体细胞的DNA中直接分离基因；另一条是人工合成基因。直接分离基因最常用的方法是“鸟枪法”，“鸟枪法”具体怎样操作，优缺点是什么？同学们看课本（老师学生一起学习）人工合成基因的方法主要有两条途径：同学们看课本（老师学生一起学习）第二步骤：目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合实际上是不同来源的DNA重新组合的过程。具体怎么得到重组DNA呢？下面以质粒为例来讲解这个过程用限制性内切酶切割质粒得到粘性末端用限制性内切酶切割目的基因得到粘性末端（这两个粘性末端是互补配对的）再用连接酶连接切口就得了重组DNA得到了重组DNA我们要干嘛呢？第三步骤:将目的基因导入受体细胞也就是将重组DNA引入受体细胞进行扩增设问：什么是受体细胞呢？基因工程中最常用的受体细胞有哪些？（学生举手，教师选一学生进行）受体细胞是指在转化和转导（感染）中接受外源基因的宿主细胞常用的受体细胞有大肠杆菌、谷草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌、动植物细胞等如果运载体是质粒，受体细胞是细菌，一般将细菌用氯化钙处理，以增大细菌细胞壁的通透性。第四步骤：目的基因的表达和检测大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。检测方法：分子检测法——①和②都是DNA分子杂交技术，③抗原－抗体杂交法形态检测法——可根据目标性状的有无来判断目的基因是否表达将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。在四个步骤学习完成之后播放一遍基因工程的操作步骤，加深理解。师生归纳总结基因工程的概念：（学生回答） 剪刀——限制性内切酶特点？基因操作的工具针线——DNA连接酶粘性末端？ 运输工具——运载体需要具备的条件？（引导学生回答）基因操作的步骤：（结合课本51页的图引导学生一步步回答）目的基因的获取.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表达和检测课堂小结(板书提纲)一、基因工程概念：又叫做或。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，地改造生物的。原理是：。操作水平：。结果：地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。二、基因工程的基本步骤第一步：的获取。第二步：和的结合。第三步：将导入。第四步：目的基因的和。三、基因工程用到哪些工具？第一步目的基因的获取——第二步目的基因和运载体的结合——第三步将目的基因导入到受体细胞——第四步目的基因的表达和检测课堂练习⒈实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别ＤＮＡ分子的ＧＡＡＴＴＣ顺序，切点在Ｇ和Ａ之间，这是利用了酶的（）Ａ．高效性Ｂ．专一性Ｃ．多样性Ｄ．催化活性易受外界影响2.采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是（）

Ａ．将毒素蛋白注射到棉受精卵中

Ｂ．将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，注射到棉受精卵中

Ｃ．将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉花体细胞，再进行组织培养。

Ｄ．将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，与细菌质粒重组，注射到棉花的体细胞中。课后作业1、以同桌为单位运用基因工程方法，设计在大肠杆菌体内合成人类的胰岛素的工程方案，下节课上展示设计成果。2、了解基因工程在生活中的应用例子，谈谈你的看法！学生在课前通过阅读课本，查找资料一一解决预习提纲提供的问题，并对知识有个大概的了解。从具体的事例出发并假设问题，引起学生的好奇心，集中学生注意力，激发学生想像，引起学生兴趣，积极回答问题。通过简图一步步讲解让学生了解什么是基因工程，再综合起来写出基因工程的概念，这样印象深刻，容易记忆。通过引导和学生一起学习基因操作中用到的三大工具，并让学生画出重点将限制酶、连接酶、运载体分别比喻为剪刀、针线和运输工具，使学生理解和掌握基因工程的工具联系解释基因工程时的那个图，然后设问题引出基因工程的步骤一个一个步骤来讲，提出问题，老师与学生一起学习课本上大多是文字叙述，引导学生学会对知识的提炼。师生一起归纳总结，主要是老师引导学生回答，把知识点连接起来，使知识系统、条理、整体化。培养学生归纳总结能力。通过课堂小结和练习，加强学生对知识的巩固，增强对知识的理解与记忆，同时教师也可直接得到反馈信息，以便要漏补缺。课后作业是想让学生动动脑子思维更开阔，有自己的想法，学会学以致用，并教会学生写方案教学反思本课设计主要以“创设问题情境——操作探讨交流一一总结应用拓展”为主线实施教学，通过设置问题给学生创造表现的机会，让学生主动介入教学活动的每一个环节，从而获取知识、锻炼学生的胆识，增强语言表达能力，学会归纳总结的方法。课堂教学中，教师的引导及教材是学生感知和观察的对象，学生通过教师适时、恰当的引导讲解和教材所展示的内容经过思考获得对客观世界的认识。这种观察与思考是有计划、有目的的积累思维过程，是一种“思维知觉”，也决定了教学过程必须遵循“双主原则”，即课堂上并不能一直是老师在讲，学生在听，应该要老师学生一起互动。课堂不是