基因工程及其應(yīng)用教案

1、課例研究教案（精品教案） 基因工程及其應(yīng)用 授 課 人：日期：高中生物分子與細(xì)胞第6章第2節(jié)基因工程的工具學(xué)習(xí)者水平分析：本節(jié)課授課對(duì)象是高二年級(jí)學(xué)生。通過(guò)上一節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了基因工程的概念， 為本節(jié)課的學(xué)習(xí)奠定了知識(shí)的基礎(chǔ)，但是基因工程的工具是基于分子水平上的，知識(shí)內(nèi)容抽象， 學(xué)生難以直接進(jìn)行實(shí)踐操作和直觀看到操作結(jié)果，加之該部分是本節(jié)的重難點(diǎn)，學(xué)生理解和學(xué)習(xí) 起來(lái)較為困難。教學(xué)內(nèi)容分析：基因操作的工具是本節(jié)內(nèi)容的重難點(diǎn)，也是在基因工程概念的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)之上進(jìn)行的，對(duì)接下 來(lái)基因工程的步驟的學(xué)習(xí)起關(guān)鍵的作用，基因操作的工具包括基因的剪刀一限制性核酸內(nèi)切酶； 基因的針線一DNA1接酶；基

2、因的運(yùn)載體。基因操作的工具細(xì)微抽象，較難理解與應(yīng)用。教學(xué)目標(biāo)：1 .知識(shí)目標(biāo)：1）闡明限制酶和連接酶的作用特點(diǎn)。2）說(shuō)出常用的運(yùn)載體及其特點(diǎn)。2 .能力目標(biāo)：運(yùn)用基因工程的基本工具，培養(yǎng)分析、推理、歸納、總結(jié)等思維能力。3 .情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：1）參與基因工程相關(guān)熱點(diǎn)問(wèn)題的討論。2）養(yǎng)成創(chuàng)新思維，培養(yǎng)科學(xué)思考問(wèn)題的能力。教學(xué)重點(diǎn)：1 .闡明限制酶和連接酶的作用特點(diǎn)。2 .說(shuō)出常用的運(yùn)載體及其特點(diǎn)。教學(xué)難點(diǎn)：闡明限制酶和連接酶的作用特點(diǎn)。教學(xué)方法：講授法、談話法，討論法，演示法。教學(xué)媒體：幻燈片,教具，教學(xué)動(dòng)畫(huà)演示 教學(xué)過(guò)程：教學(xué)環(huán)節(jié)教師行為學(xué)生行為設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入 新授 復(fù)習(xí) 檢測(cè) 作業(yè)新聞：

3、中國(guó)農(nóng)科院專(zhuān)家郭三堆，因 成功研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三 系雜交轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉，而當(dāng)選為 CCTV 2013年度科技創(chuàng)新人物。 想一想：將抗蟲(chóng)基因移植到棉花的 細(xì)胞中，使棉花具有抗蟲(chóng)害的作 用，這項(xiàng)工作是在DN的子水平上 進(jìn)行的操作。假如你作為一名研究 者來(lái)完成這一項(xiàng)工作，那么你會(huì)采 取什么工具呢？帶著這些問(wèn)題，我們開(kāi)始本節(jié)課的 學(xué)習(xí)，第六章第2節(jié)第二課時(shí)基因 工程的工具。（板書(shū)）通過(guò)預(yù)習(xí)，基因工程有三大基因的 工具，基因的剪刀，基因的針線， 運(yùn)載體。接下來(lái)我們逐一進(jìn)行學(xué)習(xí) 首先我們要把抗蟲(chóng)基因從蘇云金 芽抱桿菌中提取出來(lái)，抗蟲(chóng)基因是 蘇云金芽抱桿菌中的一段基因，要 獲取抗蟲(chóng)基因是不是相當(dāng)于用一

4、把剪刀把它從一大段基因中截取下來(lái)呢？但是細(xì)胞是很小的，一般 直徑只100nm到150nm用剪刀剪， 顯然是不現(xiàn)實(shí)的，那我們?cè)趺崔k 呢？這就要用到基因工程的第一 個(gè)工具：基因的剪刀一限制性核酸 內(nèi)切酶。（板書(shū)：基因的剪刀一限結(jié)合實(shí)例，回顧相關(guān)知 識(shí)，思考問(wèn)題。思考要完成轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng) 棉要用到的工具。思考基因的剪刀一限制 性核酸內(nèi)切酶的作用特 點(diǎn)。認(rèn)真聽(tīng)講，做筆記。記下EcoRi限制酶的作用 位點(diǎn)，識(shí)記黏性末端的概 念。小組合作，找到特定切 點(diǎn)，在G和A之間切開(kāi)， 得到黏性末端，學(xué)生派代 表上臺(tái)展示操作過(guò)程，并 討論回答問(wèn)題：1 .要想獲得某個(gè)特定性 狀的基因，需要用限制酶 切4個(gè)切口，可產(chǎn)生4個(gè)

5、黏性末端。2 .被同一種限制酶切斷的兩個(gè)DNAft有相同的黏 性末端，不同的限制酶得 到的黏性末端不同。結(jié)合剛學(xué)過(guò)的知識(shí)，思考 并回答問(wèn)題：這段重組 DNAff列不完整，在G和結(jié)合新聞，聯(lián)系舊知 識(shí)，引發(fā)對(duì)本節(jié)課內(nèi) 容的思考，激起學(xué)生 好奇心。啟發(fā)學(xué)生思考。引出基因的剪刀一 限制性核酸內(nèi)切酶 的學(xué)習(xí)。講解基礎(chǔ)知識(shí)，為接 下來(lái)的學(xué)習(xí)奠定知 識(shí)基礎(chǔ)。講明EcoRi限制酶和 黏性末端的概念，幫 助學(xué)生理解。為接下 來(lái)的實(shí)際操作奠定 知識(shí)基礎(chǔ)亮點(diǎn)一：創(chuàng)設(shè)模擬實(shí) 驗(yàn)，加深內(nèi)容學(xué)習(xí)。 通過(guò)講解和相關(guān)的 PPT演示，學(xué)習(xí)基因 的剪刀一限制性核酸內(nèi)切酶，靈活運(yùn)用 知識(shí)，培養(yǎng)動(dòng)手操作 能力。結(jié)合問(wèn)題，拓 展知識(shí)

6、面。引出基因的針線一 DN啦接酶，引發(fā)思制性核酸內(nèi)切酶）A之間存在缺口 o閱讀課本，找到DN啦接 酶的作用識(shí)記DNA!接酶的作用。 結(jié)合講解，找到能夠堿基 互補(bǔ)配對(duì)的黏性末端，識(shí) 記DNA連接酶的操作過(guò) 程。答：DN咪合酶 思考DNA!接酶與DN咪 合酶的異同，并回答： DNA連接酶是在兩個(gè) DNA 片段之間形成磷酸二酯 鍵,不需要模板。DNAIK合 酶是以一條DNA鏈為模 板，將單個(gè)核甘酸通過(guò)磷 酸二酯鍵連接到正在合 成的DNAS中，形成一條 與模板鏈互補(bǔ)的DNA1。 識(shí)記運(yùn)載體的種類(lèi)和作 用。認(rèn)識(shí)不同種類(lèi)的運(yùn)載 體。根據(jù)問(wèn)題的提示，討論運(yùn) 載體具備的必需條件： 1.能夠在宿主細(xì)胞中自 主復(fù)

7、制。2 .具有多個(gè)限制酶切位 點(diǎn)，以便與外源基因連 接。3 .具有遺傳標(biāo)記基因便 于篩選。4 .對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害。引出DNA1接酶的作 用。幫助學(xué)生直觀學(xué)習(xí) DN啦接酶的作用特 點(diǎn)。亮點(diǎn)二：聯(lián)系舊知 識(shí)，新舊知識(shí)進(jìn)行對(duì) 比?；仡櫯f知識(shí)，將 舊知識(shí)與新知識(shí)緊 密連接，比較二者不 同，達(dá)到對(duì)知識(shí)的梳 理與總結(jié)。培養(yǎng)學(xué)生 將新舊知識(shí)聯(lián)系起 來(lái)的能力。為接下來(lái)的討論，奠 定知識(shí)基礎(chǔ)。亮點(diǎn)三：設(shè)置針對(duì)性 問(wèn)題，組織討論。培 養(yǎng)小組合作與總結(jié) 能力，培養(yǎng)表達(dá)與交 流能力。引導(dǎo)總結(jié)運(yùn)載體必 須具備的條件，培養(yǎng) 歸納與總結(jié)能力。幫助學(xué)生鞏固和整 理對(duì)所學(xué)知識(shí)，強(qiáng)化 本節(jié)課學(xué)習(xí)重點(diǎn)。 通過(guò)檢測(cè)題，使學(xué)生 了解重點(diǎn)

8、和出題形 式，幫助學(xué)生查漏補(bǔ) 缺，活學(xué)活用。講解：來(lái)源：原核生物作用特點(diǎn)：識(shí)別雙鏈DN的子的某 種特定核甘酸序列，并且使每一條 鏈中特定部位的兩個(gè)核甘酸之間 的磷酸二酯鍵斷開(kāi)。結(jié)果：形成兩種末端（黏性末端和 平末端）。以大腸桿菌的EcoRi限制酶為例， 結(jié)合PP儂畫(huà)演示進(jìn)行講解：EcoRi限制酶其能識(shí)另IGAATTCff 列，并在G和A之間將這段序列切 開(kāi)，剪切的結(jié)果是產(chǎn)生黏性末端。黏性末端：被限制酶切開(kāi)的DNAW 條單鏈的切口，帶有幾個(gè)伸出的核 甘酸，它們之間正好互補(bǔ)配對(duì)，這 樣的切口叫做黏性末端。平末端：當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中 心軸線處切開(kāi)時(shí)，切開(kāi)的DNAW條 單鏈的切口 （剪輯相同，次序

9、相 反），是平整的，這樣的切口叫平 末端。（展示平末端的切割圖片） 試一試：假如這是一段蘇云金芽抱 桿菌的DNAt段，我們?cè)鯓犹崛〕?來(lái)我們想要的抗蟲(chóng)基因呢？PPT顯示一段DNAff歹1，全班同學(xué) 4人為一組，分發(fā)寫(xiě)好某段DN行 列的硬卡紙，剪刀。根據(jù)所講內(nèi)容， 以大腸桿菌的EcoRi限制酶為例， 小組討論剪切得到一段目的基因（講解目的基因的概念），并回答問(wèn)題:1 .要想獲得某個(gè)特定性狀的基因, 需要用限制酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性末端?2 .被同一種限制酶切斷的兩個(gè) DNA總結(jié)運(yùn)載體必須具備的條件。了解運(yùn)載體運(yùn)輸過(guò) 程。復(fù)習(xí)本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容,總結(jié)并思考。強(qiáng)化學(xué)習(xí)重點(diǎn)，培養(yǎng) 自主學(xué)習(xí)能力。復(fù)

10、習(xí)本節(jié)課內(nèi)容，進(jìn)行檢 測(cè)，查漏補(bǔ)缺?；仡櫛竟?jié)課知識(shí)，查閱資 料，完成作業(yè)。是否具有相同的黏性末端？不同 的限制酶呢？（PPT動(dòng)畫(huà)展示并講解小練習(xí)） 我們通過(guò)剛才的練習(xí)知道，兩種來(lái) 源不同的DNA用同種限制酶切割 后，得到相同的黏性末端，并且末 端可以相互黏合，也就是能夠進(jìn)行 堿基互補(bǔ)配對(duì)，如圖所示，問(wèn)：我 們得到的這段重組 DNA序列完整 嗎？缺口就由第二個(gè)工具DNA1接酶來(lái) 發(fā)揮作用。（板書(shū)：基因的針線一 DN啦接酶）DN啦接酶通過(guò)在兩個(gè)DNA>t段之 間形成磷酸二酯鍵來(lái)縫補(bǔ)。以剛才的小練習(xí)，學(xué)生做出的黏性 末端為教具，展示4個(gè)黏性末端堿 基互補(bǔ)配對(duì)，并且用膠帶模擬 DNA 連接酶的的

11、操作過(guò)程。思考題：在DN吩子復(fù)制中我們學(xué) 過(guò)一種酶，它也能形成磷酸二酯 鍵，問(wèn)：這是什么酶？問(wèn)：那在連接黏性末端時(shí)，我們?yōu)?什么用DNA®接酶而不用DNAK合 酶，二者的區(qū)別是什么？（結(jié)合 表格進(jìn)行講解）我們提出來(lái)的抗蟲(chóng)棉基因是很難直接導(dǎo)入棉花細(xì)胞的，這時(shí)候我們 就需要分子運(yùn)輸車(chē)一基因的運(yùn)載 體的幫助。（板書(shū)：基因的運(yùn)載體）講解：種類(lèi)：常見(jiàn)的運(yùn)載體有質(zhì)粒，噬菌 體，動(dòng)植物病毒等。作用：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。 提出問(wèn)題：運(yùn)載體的必要條件是什 么？列出四個(gè)問(wèn)題供大家思考，小組查 閱相關(guān)知識(shí)并討論解決問(wèn)題。1 .假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制將怎樣2 .作為載體沒(méi)有切割位點(diǎn)將怎樣3

12、.目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞，你 如何去察覺(jué)4 .如果載體對(duì)受體細(xì)胞有害將怎樣（PPT展示問(wèn)題）總結(jié)運(yùn)載體必須具備的條件：1.能 自我復(fù)制2.有切割位點(diǎn)3.有遺傳 標(biāo)記基因4.對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害。這樣我們運(yùn)用基因工程的工具就 能完成將抗蟲(chóng)棉基因?qū)朊藁?xì) 胞中了。復(fù)習(xí)重點(diǎn)內(nèi)容：1 .基因的“剪刀”一限制性核酸內(nèi)切酶2 .基因的經(jīng)+線” 一DNA1接酶 （DNA連接酶與DNA聚合酶的異同）3 .基因的運(yùn)載體（條件）。1.以下關(guān)于基因工程的操作工具的說(shuō)法正確的是（）A.所有的限制性核酸內(nèi)切酶只能 識(shí)別同一種特定的核甘酸序列B.質(zhì)粒是基因工程中唯一的載體C.載體必須具備的條件之一是： 具有一個(gè)或多個(gè)限制性

13、核酸內(nèi)切 酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接D. DNA連接酶使黏性末端的堿基 之間形成氫鍵2.（2016 -南通一模）限制性內(nèi)切酶 Hindm和Xhol的識(shí)別序列及切割 位點(diǎn)分別為A； AGCTT和C ；TCGAGT列相關(guān)敘述正確的是（）A.兩種限制酶的識(shí)別序列在DN吩 子中出現(xiàn)的概率不同B.兩種限制酶切割形成的黏性末端都是一AGCTC.分別用這兩種酶切割目的基因 和質(zhì)粒后能形成重組質(zhì)粒D.實(shí)驗(yàn)中可通過(guò)控制反應(yīng)時(shí)間、 酶 的濃度等控制酶切效果 答案：1 .CA、一種限制酶只能識(shí)別一種特定 的核甘酸序列，但不同的限制酶識(shí) 別的序列不同，A錯(cuò)誤；B、質(zhì)粒是基因工程中常用的載體， 基因工程的載體還可以是動(dòng)

14、植物病毒、噬國(guó)體的衍生物等，B錯(cuò)誤； C、載體必須具備的條件之一是： 具有一個(gè)或多個(gè)限制性核酸內(nèi)切 酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接，C 正確；DK DNA1接酶使黏性末端的脫氧核 甘酸之間形成磷酸二酯鍵，D錯(cuò)誤.2 .DA、兩種限制酶的識(shí)別序列均為 6 個(gè)，所以在DNA出現(xiàn)的概率相同， A錯(cuò)誤；B、兩種限制酶切割形成的粘性末 端分別為-AGCT?口-TCGA B錯(cuò)誤； C、兩種限制酶切割形成的粘性末 端不同，無(wú)法形成重組質(zhì)粒，C錯(cuò) 誤；D、實(shí)驗(yàn)中可通過(guò)控制反應(yīng)時(shí)間、 酶濃度等控制切割效果，D正確。 結(jié)合教材內(nèi)容，查閱基因培育抗蟲(chóng) 棉的簡(jiǎn)要過(guò)程，預(yù)習(xí)基因工程的操 作步驟。6.2.2基因工程的工具 1

15、1）來(lái)源1 .基因的“剪刀”一限制性核酸內(nèi)切酶， 桂田蚌占2）作用方點(diǎn)3）結(jié)果2 .基因的“車(chē)+線” 一DNA連接酶f 1）作用特點(diǎn) 2）與DNA聚合酶的區(qū)別1 1）種類(lèi)3.基因的運(yùn)載體1 2）作用組內(nèi)點(diǎn)評(píng)1.在教態(tài)方面，語(yǔ)盤(pán)sW,體循111ft巴!調(diào)稍微有些起伏，但是不夠熱情，不能引發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，不能調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性和學(xué)習(xí)熱情，在以后教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)注 意用言語(yǔ)來(lái)引起同學(xué)們的注意，增加課堂趣味性。與建議2 .課程內(nèi)容設(shè)置合理，但是對(duì)于一些重點(diǎn)問(wèn)題比如：運(yùn)載體的必要條件，不能面對(duì) 全體學(xué)生，應(yīng)多提問(wèn)幾個(gè)學(xué)生。3 .個(gè)別PPT的演示不能很好配合講解內(nèi)容，比如在講解小練習(xí)時(shí)候，教案預(yù)設(shè)應(yīng)當(dāng) 邊小組操作邊思考問(wèn)題，最后共同討論問(wèn)題，在微格實(shí)訓(xùn)中，由于急著趕時(shí)間， 忘記了提醒學(xué)生，只能在學(xué)生展示結(jié)果后啟發(fā)學(xué)生，共同思考討論問(wèn)題。4 .運(yùn)用小組討論法，學(xué)生展示法豐富學(xué)生課堂活動(dòng)，啟發(fā)學(xué)生思考，使課堂具有一 定生動(dòng)性。組外點(diǎn)評(píng)與建議 備注: 主要運(yùn)用情景式教學(xué)，結(jié)合討論法，基于研制出轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉需要的工具來(lái)展開(kāi)教學(xué)。亮點(diǎn)一：創(chuàng)設(shè)模擬實(shí)驗(yàn)，加深內(nèi)容學(xué)習(xí)。1 .在基因