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)課授課對象是高二年級學(xué)生。通過上一節(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)奠定了知識的基礎(chǔ)，但是基因工程的工具是基于分子水平上的，知識內(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，對接下 來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?；虿僮鞯墓ぞ呒?xì)微抽象，較難理解與應(yīng)用。教學(xué)目標(biāo)：1 .知識目標(biāo)：1）闡明限制酶和連接酶的作用特點(diǎn)。2）說出常用的運(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)度與價值觀目標(biāo)：1）參與基因工程相關(guān)熱點(diǎn)問題的討論。2）養(yǎng)成創(chuàng)新思維，培養(yǎng)科學(xué)思考問題的能力。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)動畫演示 教學(xué)過程：教學(xué)環(huán)節(jié)教師行為學(xué)生行為設(shè)計意圖導(dǎo)入 新授 復(fù)習(xí) 檢測 作業(yè)新聞：

3、中國農(nóng)科院專家郭三堆，因 成功研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三 系雜交轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，而當(dāng)選為 CCTV 2013年度科技創(chuàng)新人物。 想一想：將抗蟲基因移植到棉花的 細(xì)胞中，使棉花具有抗蟲害的作 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 者來完成這一項(xiàng)工作，那么你會采 取什么工具呢？帶著這些問題，我們開始本節(jié)課的 學(xué)習(xí)，第六章第2節(jié)第二課時基因 工程的工具。（板書）通過預(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。接下來我們逐一進(jìn)行學(xué)習(xí) 首先我們要把抗蟲基因從蘇云金 芽抱桿菌中提取出來，抗蟲基因是 蘇云金芽抱桿菌中的一段基因，要 獲取抗蟲基因是不是相當(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，那我們怎么辦 呢？這就要用到基因工程的第一 個工具：基因的剪刀一限制性核酸 內(nèi)切酶。（板書：基因的剪刀一限結(jié)合實(shí)例，回顧相關(guān)知 識，思考問題。思考要完成轉(zhuǎn)基因抗蟲 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)真聽講，做筆記。記下EcoRi限制酶的作用 位點(diǎn)，識記黏性末端的概 念。小組合作，找到特定切 點(diǎn)，在G和A之間切開， 得到黏性末端，學(xué)生派代 表上臺展示操作過程，并 討論回答問題：1 .要想獲得某個特定性 狀的基因，需要用限制酶 切4個切口，可產(chǎn)生4個

5、黏性末端。2 .被同一種限制酶切斷的兩個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)過的知識，思考 并回答問題：這段重組 DNAff列不完整，在G和結(jié)合新聞，聯(lián)系舊知 識，引發(fā)對本節(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，為接 下來的學(xué)習(xí)奠定知 識基礎(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 來的實(shí)際操作奠定 知識基礎(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，培養(yǎng)動手操作 能力。結(jié)合問題，拓 展知識

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 酶的作用識記DNA!接酶的作用。 結(jié)合講解，找到能夠堿基 互補(bǔ)配對的黏性末端，識 記DNA連接酶的操作過 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 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，將單個核甘酸通過磷 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。 識記運(yùn)載體的種類和作 用。認(rèn)識不同種類的運(yùn)載 體。根據(jù)問題的提示，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 .對受體細(xì)胞無害。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，新舊知識進(jìn)行對 比?；仡櫯f知識，將 舊知識與新知識緊 密連接，比較二者不 同，達(dá)到對知識的梳 理與總結(jié)。培養(yǎng)學(xué)生 將新舊知識聯(lián)系起 來的能力。為接下來的討論，奠 定知識基礎(chǔ)。亮點(diǎn)三：設(shè)置針對性 問題，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 理對所學(xué)知識，強(qiáng)化 本節(jié)課學(xué)習(xí)重點(diǎn)。 通過檢測題，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：來源：原核生物作用特點(diǎn)：識別雙鏈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核甘酸之間 的磷酸二酯鍵斷開。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儂畫演示進(jìn)行講解：EcoRi限制酶其能識另IGAATTCff 列，并在G和A之間將這段序列切 開，剪切的結(jié)果是產(chǎn)生黏性末端。黏性末端：被限制酶切開的DNAW 條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核 甘酸，它們之間正好互補(bǔ)配對，這 樣的切口叫做黏性末端。平末端：當(dāng)限制酶從識別序列的中 心軸線處切開時，切開的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，我們怎樣提取出 來我們想要的抗蟲基因呢？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），并回答問題:1 .要想獲得某個特定性狀的基因, 需要用限制酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個黏性末端?2 .被同一種限制酶切斷的兩個 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 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，查漏補(bǔ)缺?；仡櫛竟?jié)課知識，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動畫展示并講解小練習(xí)） 我們通過剛才的練習(xí)知道，兩種來 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，如圖所示，問：我 們得到的這段重組 DNA序列完整 嗎？缺口就由第二個工具DNA1接酶來 發(fā)揮作用。（板書：基因的針線一 DN啦接酶）DN啦接酶通過在兩個DNA>t段之 間形成磷酸二酯鍵來縫補(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個黏性末端堿 基互補(bǔ)配對，并且用膠帶模擬 DNA 連接酶的的

11、操作過程。思考題：在DN吩子復(fù)制中我們學(xué) 過一種酶，它也能形成磷酸二酯 鍵，問：這是什么酶？問：那在連接黏性末端時，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）我們提出來的抗蟲棉基因是很難直接導(dǎo)入棉花細(xì)胞的，這時候我們 就需要分子運(yùn)輸車一基因的運(yùn)載 體的幫助。（板書：基因的運(yùn)載體）講解：種類：常見的運(yùn)載體有質(zhì)粒，噬菌 體，動植物病毒等。作用：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。 提出問題：運(yùn)載體的必要條件是什 么？列出四個問題供大家思考，小組查 閱相關(guān)知識并討論解決問題。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4 .如果載體對受體細(xì)胞有害將怎樣（PPT展示問題）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.對受體細(xì)胞無害。這樣我們運(yùn)用基因工程的工具就 能完成將抗蟲棉基因?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法正確的是（）A.所有的限制性核酸內(nèi)切酶只能 識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： 具有一個或多個限制性

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)中可通過控制反應(yīng)時間、 酶 的濃度等控制酶切效果 答案：1 .CA、一種限制酶只能識別一種特定 的核甘酸序列，但不同的限制酶識 別的序列不同，A錯誤；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

14、植物病毒、噬國體的衍生物等，B錯誤； C、載體必須具備的條件之一是： 具有一個或多個限制性核酸內(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錯誤.2 .DA、兩種限制酶的識別序列均為 6 個，所以在DNA出現(xiàn)的概率相同， A錯誤；B、兩種限制酶切割形成的粘性末 端分別為-AGCT?口-TCGA B錯誤； C、兩種限制酶切割形成的粘性末 端不同，無法形成重組質(zhì)粒，C錯 誤；D、實(shí)驗(yàn)中可通過控制反應(yīng)時間、 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 棉的簡要過程，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+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3.基因的運(yùn)載體1 2）作用組內(nèi)點(diǎn)評1.在教態(tài)方面，語盤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 意用言語來引起同學(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，但是對于一些重點(diǎn)問題比如：運(yùn)載體的必要條件，不能面對 全體學(xué)生，應(yīng)多提問幾個學(xué)生。3 .個別PPT的演示不能很好配合講解內(nèi)容，比如在講解小練習(xí)時候，教案預(yù)設(shè)應(yīng)當(dāng) 邊小組操作邊思考問題，最后共同討論問題，在微格實(shí)訓(xùn)中，由于急著趕時間， 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，啟發(fā)學(xué)生思考，使課堂具有一 定生動性。組外點(diǎn)評與建議 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)基因抗蟲棉需要的工具來展開教學(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