基因工程及其应用优秀完整教案

第四章

第四节

基因工程及其应用

教材分析

《基因工程及其应用》是生物必修2第四章第四节第三个内容，本节课主要内容包括以下三方面内容：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。

教学目标

1、知识目标：

①简述基因工程的原理。

②通过教师对基因工程工具以及步骤的讲解，学生能够说出基因工程的步骤。

2、能力目标：

①通过对提出设想的分析与讨论，培养学生分析、推理能力。

②通过动手模拟基因工程操作过程，加深学生对基因工程操作步骤的认识。 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。

教学重点

1、基因工程的基本原理

2、基因工程操作步骤

教学难点

1、基因工程的基本原理

教学过程

导入：展示一张发荧光的小猫的图片，让学生设想并思考：能否培养发光的小猫？你的设计思路？（学生说出自己的设计思路，老师补充：将别的动物（如：发光的鱼）的发光基因导入猫的细胞）

新课：

一、基因工程的概念（阅读课本102页第二段回答下列问题）

概念：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，定向的地改造生物的遗传性状。

（1）原理：基因重组

（2）操作对象：基因

（3）操作水平：DNA分子水平

（4）优点：

①定向改造生物的遗传性状

②克服远缘杂交不亲和的障碍

老师解释远缘杂交：亲缘关系较远的生物之间不能进行交配，即使交配成功也不能产生可育后代（如，苹果和玉米亲缘关系较远，不能进行杂交，但是通过基因工程可以将苹果的基因导入玉米细胞，培育出苹果味的玉米）

二、基因工程的工具

1、基因剪刀（阅读课本102-103页）

问：基因剪刀是指？

基因剪刀指“ 限制性核酸内切酶

”。简称：限制酶

问：基因剪刀有什么特点？

一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定切点切割

问：为什么种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列？

因为酶具有专一性

（如：大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)只能识别

GAATTC 序列，并在

G 和

A 之间切开。）

展示EcoRI限制酶的切割的动画，说明切割后，伸出来的碱基序列称为：黏性末端

黏性末端：被限制酶切开的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，这样的切口叫黏性末端。

问：限制酶切割的具体部位（化学键）：磷酸二酯键

主要分布:微生物

2、基因工程的针线：指“DNA连接酶”

问：基因针线的作用？

可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来

问：随便两个黏性末端都能就连接吗? 两DNA片段要具有互补的黏性末端才能拼起来

所以，基因剪刀作用对象：两个具有相同的黏性末端的DNA片段

连接的部位：磷酸二酯键

3、基因工程的运载体

常用的运载体：质粒、噬菌体和动、植物病毒等

质粒：质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子。

作为运载体需要符合的要求：

①能够在宿主细胞中复制并稳定地保存，以便提供大量的目的基因

②具有某些标记基因，便于进行检测和筛选。

③具多个限制酶切点，以便与外源基因结合。

④对受体细胞无害。

三、基因工程的操作步骤

1.基因工程的基本操作的四个步骤

（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

问：第一步是提取目的基因，什么是目的基因？我们需要的基因--目的基因

怎么提取目的基因？用什么方法提取？用基因剪刀（限制酶）剪切

展示目的基因提取的动画

2.具体操作步骤（观察课本103页图6-6，填空）

（1）提取目的基因：

用一定的

限制酶

切割质粒，使其出现一个切口，露出黏性末端。用

同一种限制酶 切取目的基因，使其产生 相同黏性末端 。

（2）目的基因与运载体结合：

将切下的目的基因片段插入质粒的

切口

处，再加入适量 DNA连接酶

，形成了一个重组DNA分子

课堂活动：模拟目的基因与运载体结合操作过程

前后桌一组用发放的“质粒”与含“目的基因”的DNA序列（如下图）进行模拟目的基因的提取及目的基因与运载体结合

操作完，选1-2组进行展示

思考题：

目的基因与运载体结合的结果可能有几种情况？ 有三种情况：目的基因与目的基因结合，质粒与质粒结合，目的基因与质粒结合。

（3）将目的基因导入受体细胞

（4）目的基因的检测与鉴定

挑选转化成功的细胞克隆（含有目的基因）

使导入寄主细胞的目的基因表达出我们所需要的基因产物

检测：通过检测标记基因的有无，来判断目的基因是否导入。

表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。 3.

播放基因工程的基本操作过程动图

4.

小结基因工程操作步骤

四、反馈训练---知识再现，能力提升

1.判断有关基因工程叙述的正误

（1）限制酶只能用于切割目的基因(

)

（2）DNA连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来(

)

（3）质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常

用的运载体(

)

（4）运载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达(

) 思维拓展:细菌和人是差异非常大的两种生物, 通过基因重组后,细菌能够合成人体的胰岛素，这说明了什么？

五：课后作业

6.2课时训练