基因工程及其应用名师教学设计2

基因工程及其应用

学校：兰州市第五中学 学科：生物 姓名：李欣

教学课题

基因工程及其应用

地 位：

《基因工程及其应用》是生物必修2第六章第二节的内容，主要内容包括教

材

内

容

分

析

以下三方面内容：基因工程原理、基因工程的应用、转基因生物和转基因食品安全性。

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。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，还能为学生的人生规划和发展提供一种新的视角。本课学习的基因工程操作的原理及教材概括的基本步骤：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这四个步骤，都可以在必修1和必修2中找到理论基础。但基因工程是在分子水平的操作，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。教学内容的呈现还具有一定的开放性，展示了对转基因食品安全性问题认识的不同观点，引导学生对转基因生物和转基因食品的安全性问题的关注、思考和交流。

学生学情：

本节课授课对象是高二年级学生。他们在此之前已经学习了基因重组、基学

情

分

析

因的表达、基因的突变，已经对基因有了一定的认识，为第六章的学习打下了良好的理论基础。而第六章的学习就是将这些学到的遗传变异的理论知识运用到实践当中。上一节的学习当中学生学习了基因重组、基因突变在育种的应用，但是相对于上一节对育种的学习来说，此节难度更大。基因工程是现今热点话题，但是学生对基因工程的概念、步骤非常陌生。而在应用方面也大概只听说过转基因食品，但是对于它们的安全性问题没有进行进一步的思考，也可能会存在认为转基因食品都安全这样的前科学概念。通过这一节的学习使得学生能够对基因认识的运用形成统一的认识，体现了学科内在逻辑性与学生认识规律的统一。

基因工程及其应用

1.知识目标：

①理解并阐述基因工程的概念和原理。

②能够掌握并说出基因工程的步骤。

③掌握基因工程操作的基本工具。

④举例说出基因工程的应用。

2.

能力目标：

①通过自主建模，理解基因工程的操作步骤。

②通过对提出设想的分析与讨论，培养学生分析、推理能力。

③通过转基因是否安全的小组辩论活动，培养学生语言组织能力与总结归纳教学目标

能力。

④通过引导学生收集信息，培养学生的收集处理信息的能力、解决问题的能力及合作交流的能力。

3.情感目标：

通过对基因工程的原理与步骤的学习，学生了解基因工程，认识基因工程技术的优势，同时理性对待基因工程技术及产物。培养科学、严谨、为人类谋福利的主体科学思想，并能树立一分为二的辩证唯物主义思想，认同科学是把双刃剑。

1.基因工程的原理

2.基因工程工具特点和功能

教学重点

3.基因工程的步骤

4.基因工程的应用

教学难点

1.基因工程工具的特点和功能

2.基因工程的步骤

教学用具

多媒体课件

课时安排

1课时

教学环节

同学们，前面我们学习了育种的相关知识，不管是诱变育种还是杂交育种，都有各自的局限性，我们能否想一种办法，按照我们的需求，去定向的改造生物呢？比如说，大家看这是一张水母的照片，水母会发出漂亮的荧光，这是一条小鱼，我现在想让小鱼变成会发光的鱼，大家有没有办法？

有些同学可能有了自己的方法，比如，把水母的发光基因取下来嫁接给新课导入

小鱼。

确实有科学家就这样做了，我们看看嫁接成功的一些生物。

从这些例子，我们可以看出，我们可以人为的去把一些生物的基因给另一些生物，这种对基因的操作就是我们今天要学习的基因工程。

基因工程及其应用

教学内容

基因工程的定义：

1.教师书写板书

教师活动

学生活动

同学们请打开课基因工程，又2.PPT展示基因工程的定义，从定义中提取关键本，阅读基因工程叫做基因拼接技术或DNA重组技词：定向。定向正好和前面学的诱变育种的不定的定义(齐声朗向形成对比，诱变育种得到什么结果我们是无法读）。

术，就是按照人们预期的，而基因工程是按照我们的意愿去定向改的意愿，把一种生变。

物的某种基因提

取出来，加以修饰

改造，然后放到另

教

学

过

程

及

内

容

一种生物的细胞

里面，定向地改造

生物的性状。

基因工程的原理：

3.提问：诱变育种的原理是基因突变，请问基因学生思考集体回基因重组

基因工程的操作水平：

工程的原理是什么？

答：基因重组

既然是基因重组，那跟我们前面学习的杂交

育种就有点相似，杂交育种的原理也是基因重

组，但是大家会发现，杂交育种是同种之间的重

组，而基因工程克服了远缘杂交的障碍。

4.并用图片帮助学生进一步理解其实质：也就是

说，甲生物有个特别好的特性，而这个特性肯定

DNA分子水平 是有甲内在的基因决定的，基因是DNA 的片段，

我们需要已有这个特性，就只需要把甲的基因取

得并给乙即可。

提问：请问基因工程是在哪个层面操作的？

学生看图并思考回答：DNA分子水平

基因工程及其应用

小组讨论，并设计方案

学生提出方案（两组同学回答）

基因工程的步骤：

基因工程到底如何操作呢，我们先来读一则材1.提取目的基因

2.目的基因与运载体结合

3.将目的基因导入受体细胞

4.目的基因的检测与鉴定

基因工程的工具

1.剪刀：限制性核酸内切酶

料，四个人为一个小组，进行讨论。

背景材料：

1.人的乳汁由乳腺细胞分泌，对婴儿来说，母乳是最好的食物。单举其中的乳铁蛋白来说，它不仅参与铁的转运，而且具有抗菌、抗氧化、抗癌、调节免疫系统等强大生物功能，这是牛奶中所没有的，由人乳铁蛋白基因控制合成。

2.真核细胞在自然条件下一般无法吸收外源DNA，即使吸收，松散的DNA片段也不能直接变成宿主染色体的一部分，会在细胞内被降解。

3.

质粒是一种能够进行自主复制的小型环状DNA分子，可以容易地从细胞中取出或放入、可以整合到细胞的染色体上，并且通常不会对其产生不利影响，它存在于细菌、酵母菌等细胞的拟核或细胞核以外。

Q:你能否想办法让奶牛产生含人乳铁蛋白的乳汁？

教师总结：提取人乳铁蛋白基因→与质粒结合→观看PPT总结

导入奶牛细胞→检测与鉴定（教师补充）

并进一步总结基因工程的步骤

下面我们观看动画，来强化对这一知识的理解

说起来容易做起来难，要开展工程就得需要工具，我们先来了解一些基因工程的工具。

我们来研究所用到的工具：

提取：剪刀

导入：运载体

结合：针线

观看PPT转换

观看动画

学生阅读资料，小组合作，剪出目的基因。

2.针线：DNA连接酶

3.运载体：质粒、噬菌体、病毒等

基因工程及其应用

那么谁来充当剪刀，在细菌里发现了一些酶，他

们可以切割外源的基因，保证自己的稳定性。下学生展示剪切结面我们继续阅读资料，并扮演切割酶，来切割手果

中的DNA片段。

教师进一步在PPT展示剪取过程，加固学生印象。

进一步向学生介绍：限制性内切酶，切割的是骨

架上的磷酸二酯键，碱基之间的氢键会自动断裂。

切割完大家会发现有多出来的末端，我们称之为

粘性末端。

请同学们继续剪切第二个片段

学生再次练习，并发现，同种限制性内切酶切割的粘提问：大家思考一个问题：要让质粒能够搬运目性末端相同。

的基因，质粒的黏性末端必须和目的基因的相同，即切割二者的酶是同一种酶。

那么作为运载体的有没有什么要求？（理科班可

补充，文科班带过）

①作用：将外源基因送入受体细胞。

学生看PPT，并总②具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保结

存。具有多个限制酶切点。具有某些标记基因。

③

种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。

我们先来看看质粒的图片。

教师介绍：质粒是DNA分子，它是小的环状DNA，能够进入受体细胞。

当质粒的末端与目的基因的末端配对后，就需要

基因工程及其应用

另一种酶把他们连起来，这就是DNA连接酶。连得依然是磷酸二酯键。

大家回忆前面学过的DNA聚合酶，跟DNA连接酶有何区别？

N+1和N+N的区别。

课

板书及PPT展示

堂小结

基因工程及其应用

一.基因工程

1.定义：

2.原理：基因重组

3.操作水平：分子水平

板

二．基因工程的操作步骤：

书

1.获取目的基因

设

2.目的基因与运载体结合

计

3.将目的基因导入受体细胞

4.目的基因表达与检测

三．基因工程的工具

1.剪刀：限制性内切酶（专一性）

2.针线：DNA连接酶

3.运载体：常用运载体：质粒、噬菌体、动植物病毒

课

后

总

结

与反思

人教版高中生物必修二《遗传与进化》

第六章

第2 节 基因工程及其应用

第1 课时

教学设计

兰州市第五中学 李欣