高中生物第六章从杂交育种到基因工程第2节基因工程及其应用教案5新人教版必修2

基因工程及其应用

一、教材分析

【教材依据】本节课选自人教版高中生物《生物2》（必修2）第六章第二节

【教学时间】45分钟

【教材分析】这一节主要讲述了基因工程的原理、基因工程的应用以及转基因生物和转

基因食品的安全性三个方面的内容。本节重点是要学生理解基囚工程的主要步骤：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、目的基因的表达与检测。基因工

程是在分子水平上的操作，操作过程细微，抽象，实验现象看不见也摸不着，只凭教师讲述

是很枯燥并较难讲清，学生也难以理解。先运用动画让学生对基因工程的操作有一个较为直

观的认识，引导他们归纳B基因工程的主要步骤。在学生了解了基因工程的主要步骤后，让

他们2个人为一组做一个“构建重组DNA”的游戏，通过实践强化对基因工程操作过程的掌握,

同时检验学生对前面知识的理解与掌握程度。

二、学情分析

本节内容的授课对象是高一的学生，学生已有的知识基础：基因的本质，基因指导蛋白

质的合成，基因重组的含义，陋的特性及基因工程的三大工具等。

基因工程的操作是微观层面的，缺乏直观性，学生理解起来比较吃力。高一学生的思想

活跃，学习热情高，思维条理性较好，可以通过演示图片动画等直观材料，使学生对基因工

程的操作有较为直观的认识，引导他们归纳出基因工程操作的步骤。最后再用一个“构建重

组DNA”的游戏，让学生“切身”体会基因工程的操作过程，培养学生的动手能力及探究能力,

强化所学内容，从而突破本节课的难点，达成教学目标。

三、教学设计

课题生物（必修2）基因工程及其应用课型新授课

教学方法

以“直观教学法”为主，利用多媒体课件、图片、动画等进行直观演示，创设情境，

激发学习兴趣；结合小组讨论法，通过学生合作完成模拟基因重组的过程，帮助学生知

识的掌握。

教学思路

基因工程是现代生物科技中的热点，逐渐对人类的生产和生活产生巨大的影响，所

以该内容被录入了现行的高中生物必修教材中，并且在选修教材中有更详细的阐述。本

教学片断内容与社会联系紧密，学习这一内容，既有助于学生对这一前沿科技的了解，

也能让学生对科学、技术、社会三者的关系有更深入的理解，认识基因二程技术的优势

教学方法及并理性对待基因工程技术及产物。同时渗透科学、严谨、为人类谋福利的思想。

教学思路本节重点内容一一基因工程操作的基本步骤：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、目的基因的表达与检测。因基因工程是在分子水平上的

操作，操作过程细微，抽象，实验现象看不见也摸不着，只凭教师讲述是很枯燥并较难

讲清•，学生也难以理解。

为了达成教学目标，根据教学基本内容及学生的认知水平与现有教学条件，我设计

了实例分析和制作多媒体动画模拟DNA重组等教学环节，学生在此过程口体会和理解基

因工程的基本过程及基因工具的基本作用和特点。在教学方法上采用“小组合作学习”

和“自主学习”，力求体现以“创设问题情境探讨交流应用拓展”为主线实施

教学。最后抛出问题：转基因产品安全吗？让学生综合所学知识，联系生活实际，加深

对基因工程的理性认识，提高学生信息收集及分析问题的能力。

知识与技能

1、让学生能说基因工程的主要步骤。

2、让学生能说出基因工程应用的优势、应用方面和现状。

3、让学生了解转基因生物和食品的安全性。

过程与方法

1、利用课本以外的资料和信息解决课内学习中发现的问题，培养自主学习能力。

教学目标

2、培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力。

3、通过模队构建重组DNA的操作过程，培养学生分析问题和解决问题的能力。

情感、态度与价值观

1、关注转基因生物和转基因食品的安全性。

2、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。

1、基因工程的基本原理。

教学重点

2、基因工程的安全性问题

1、基因工程的工具；

教学难点

2、转基因生物和转基因食品的安全性

教师准备：制作多媒体课件，准备构建重组DNA模型的材料。

教学准备

学生准备：做好上节课的复习、收集基因工程有关资料。

四、教学流程图

师：假若这是一个DNA上的能指导合成某种药物蛋白宽的纸条。到基因工程

的基因（老师用手指出纸条上的该区段），而这是也是建立在

一条烟草的DNA（老师拿出另一纸条）。同学们分学生讨论。基因控制蛋

析，要实现药物基因在烟草中的表达，提前要做哪白质合成的

些关键工作？基础理论上

生：L要将药物基因切割下来：的，不可割

2.要将药物基因整合到烟草的DNA上.第三个内容裂。

师：同学们说得对！但还应该实际考虑问题，这两条不好回答，教

纸带所代表的DNA是在同一个细胞中吗？师要引导。抽象变“观，

生：不是。增强诱思的

师：所以这里就存在一个基因转移的实际问题，谁能效果。

具体说一下？赞扬也是教

生：就是如何将控制合成药物的基因转入烟草细胞的育的一种方

问题。式。

2•学习“分师：同学们思考的问题，正是科学家们思考的问题。

子手术刚才我们所探讨的工作，都是在分子水平上进行

刀”一限的,切割也好,连接也好，转移也好,无一例外。

制酶。俗语叫“没有金刚钻儿,不揽瓷器活儿”。科学使学生认识

家们在实施基因工程之前，苦苦求索，终于找到了实到科学的发

施基因工程的三种“金刚钻儿”，使基因工程的设想展仃赖J•技

成为了现实。这三种“金刚钻儿”，一是准确切割DNA引导大家思术的创新。

的工具，“分子手术刀”一限制酶；二是DNA片段考。

的连接工具，“分子缝合针”一DNA连接握；三是

基因转移工具，“分子运输车”一基因进入受体细

胞的载体。下面我们就来学习这方面的内容。

师：在进入对限制酶的学习时，你们可能最关心的是

这种工具酹到哪里去寻找。我们不妨从以往学过的

知识谈起，引起思考。自然界中有各种生物，它们

所处的环境不是真空。一些生物的DNA可能进入另

一种生物的细胞中。这种可能，同学们可用什么实

例来说明？

生：噬菌体侵染细菌的实验。学生讨论。

师：那么现今存在的生物为什么没有在长期的进化过讨论中及时

程中被外源DNA的入侵而绝灭，仍能保持一种稳定状发现有创新以上教学也

态呢？思维的学生，是将二种操

生：生物体有的有免疫系统，如动物；有的有保护作鼓励发表意作工具整合

用的组织、器官，如植物。见。学生再次到一个完整

师：那么作为单细胞的生物来讲，怎么会有那么复杂议论。的过程之中。

3.学习“分的结构和系统？它如何来抵抗入侵的外源DNA,保

子缝合护自身呢？

针”----DNA生：只有让外来的DNA失效，才能保护自身。

连接酶。师：那么怎样才能让DNA失效？

生：用DNA陋，因为在必修课本中学过。将直白的教

师：用DNA酶，那么生物自身的DNA不也要失效了吗？及时鼓励学学内容变得

生：一种特殊的酶，能切割外来的DNA,而对自身不生。有思维力度。

切割。

师：根据你们的分析可知，这种酶可能是一种不同于

DNA酶的、我们还没有认识的酶。我们讨论至此，

同学们是否有了从哪里获得这种酣的意向？

生：到单细胞的生物中去找。

师：科学家的基本意向也和同学们一样。单细胞生物

比多细胞生物更容易受到外源DNA的侵入。在长期

的进化过程中，使其必须有处理外源DNA的酶。科培养学生思

学家们经过不懈的努力，终于从原核生物中分离纯维的创造性。

化出这种酹，叫做限制酶。迄今已从近300种微生

物中分离出4000种限制陋。这种陋与我们以前知学生看书。

道的DNA酶的作用是不同的。请同学们看书，学习

限制酶特有的作用。

师：书中告诉我们这种特殊的酶有什么作用？

生：它们能够识别双链DNA分子的某种特定核甘酸序

4.学习“分歹U，并且使每一条链中特定部位的两个核甘酸之间

子运输的磷酸二酯键断开。教师点拨。

车”一基师：以上这句话，说出了两层意思。一是识别特定核

因进入受体件酸序列。请同学们看图，EccRT只能识别GAATTC

细胞的载体。的核甘酸序列,Smal只识别CCCGGG的核背酸序列。以上教学改

第二层意思是从特定部位的两个核甘酸之间切开。变直ii的教

请同学们看图，EcoRI就从G和A之间切开,Smal学生看插图。学方式,通过

就从C和G之间切开。诱思，提高学

师：刚才我们提到科学家们已经分离出40C0多种限生的思维能

制酶。由于酶的不同，它们识别的特定核甘酸序列力。

也不同，这样就为我们切割DNA提供了多种特定的

“手术刀”。但它们切割DNA后形成的末端有两种

可能，请同学看图回答。

生：一种形成黏性末端，一种形成平末端。

师：那么这两种末端是如何形成的呢？请从书中找到

答案。学生看书。

生：限制酶在它识别序列的中心位置两侧将DNA两条引导学生与

单链分割开，就形成黏性末端，而从识别序列的中DNA醒作对

心位置切开就产生平末端。比，在比较中

师：切断的DNA片段要与受体细胞的DNA连接，同学准确认识限

们根据以往学习的经验，能说出用什么酸吗？制酶。

生：用DNA复制中的DNA聚合酶。

师：同学们想到用DNA聚合酶是很正常的，但是现在

我们学习的这种连接与DNA夏制中的连接有所不

同。请看书后议论，由同学来回答。让文字与插

生：DNA连接幅是将双链的DNA片段连接起来，而DNA图结合，使抽

聚合酶则是将一个个脱氧核甘酸连接起来。象的文字在

师：同学们说得对，但还不深刻。比如刚才说DNA连直观的插图

接酶是将双链的DNA片段连接起来，就是说DNA中得以体现。

连接酶是同时连接双链的切口，而DNA聚合酶只是

在单链上将一个个脱氧核苜酸连接起来。相同之处

都是通过形成磷酸二酯键来连接的。请同学们在图

中正确指出其位置.学生看书，接

师：开始时，我们学习了限制酶切割后有两种不同的着议论。

结果，一种产生黏性末端，一种产生平末端。那么

恢复它们的连接，所用DNA连接酶是否可以不加选

择？同学们应从书中求得真知，自己解答这个问

题。教师点拨。

生；应该有所选择。因为E・coliDNA迷接胸只能将联系旧知识,

5.布置作业。双链DNA片段黏性末端之间连接起来，不能将双链提供一个比

DNA片段平末端之间连接起来。T4DNA连接酶既较的对象,在

可“缝合”双链黏性末端，也可“缝合”双链利用插图。比较中加深

DNA的平末端，但平末端之间连接的效率比较低。对DNA连接

师：单纯的DNA片段是很难导入受体细胞的，所以我看书学习。酶的认识。

们将切割下来的口的基囚导入受体细胞就需要有

一个“分子运输车”帮助。不是任何的“分子运输

车”都可以用来作目的基因进入受体细胞的载体提高学生思

的。其中的理由要从实际情况出发考虑才能清楚，维的深刻性。

下面老师提出四个问题供大家思考：

1.假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？准确认识

2.作为载体没有切割位点将怎样？DNA连接酶

3.目的基因是否进入受体细胞，你如何去察觉？将局部问题的作用部位。

1.如果载体对受体细胞有害将怎样？不能分离会怎整合到实际

样？工作的全过

生：1.导入受体细胞的目的基因不能复制，将在细胞程中思考。

增殖中丢失。解决本课的

2.载体没有切割位点，外源的目的基因不可能插难点。

入。

3.如果载体上有遗传标记基因，这样，在载体进

入受体细胞后，就可通过标记基因的表达来检学生讨论。

测。

4.载体对受体有害，将影响受体细胞新陈代谢，

进而使转入的目的基因也无立足之地。载体不能提出问题，诱

分离，就不能获得更多带有目的基因的载体。学生归纳。导思考,解决

师：可见以上内容，都是在选择合适载体时必须考虑难点。

的。请同学们阅读课文，归纳出充当基因进入受体

细胞载体的必要条件。

生：1.能自我ix制；

2.有切割位点；培养思维的

3.有遗传标记基因；学生结合插广阔性.

4.对受体细胞无害、易分离。图寻找。

师：目前通常利用的载体是“质粒”。质粒是能''友

好”寄宿在细菌细胞内的小型的环状DNA。下面比

我们通过插图一起来认识质粒，尤其要在质粒载体课内与课外

结构模式图上找出刚才归纳几个条件的具体体现。结合。培养学生的

生：找到“复制原点”一说明质粒能复制并能带着归纳能力。

插入的目的基因一起复制。

找到“目的基因的插入位点”一说明质粒有切

割位点。

找到“氨芳青霉素抗性基因”——说明有标记基

因的存在，将来可用含青霉素的培养基鉴别。利用插图力口

找到此质粒来自大肠杆菌一说明没有危害，大肠深对载体必

杆菌是非致病菌，大肠杆菌分裂快，也便「从大量复须具备条件

制个体中分离出来。的认识。

1.完成书后练习题。