基因工程及其应用教学内容概述

教

学

设

计

课题：人教版高中生物必修2第六章第2节《基因工程及其应用》的第一课时

《基因工程的原理》

一、教学目标的确定：

有关基因工程这部分内容，在必修2和选修3中都安排了内容，尽管重点放在了选修部分，同时课程标准也没明确指出本章要讲述基因工程的内容，只要求关注转基因生物和转基因食品的安全性，但基于本节课要为选修3的教学做铺垫，打基础，为了本章知识体系的完整，特制定以下内容为本节课的教学目标：

【知识目标】简述基因工程的基本原理，了解基因工程所用到的工具和基因工程的大致过程

【能力目标】能通过具体的实例表述基因工程的基本操作步骤，培养学生的语言表述能力及思维的严谨性。通过制作模型并应用到学习中，培养学生丰富的想象力和创造力。

【情感态度价值观】培养严谨的科学态度，树立合作学习意识，体验合作学习的乐趣。

二、重难点及教学方法的确定

针对本节课的教学内容，学生已有的知识基础有：基因的本质，基因指导蛋白质的合成，基因重组的含义，酶的特性等，同时基因工程是一项微观操作的生物技术，学生无法体验其过程，为了达成教学目标，根据教学基本内容及学生的知识水平，我确定以下重难点及教学方法

。

【重点】基因工程的基本过程及所用的工具。

解决方法：过程实例分析，制作模型模拟DNA重组，在模具使用过程中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。

【难点】：运载体上标记基因的作用，对黏性末端的理解

解决方法：以问题切入，引导学生思考运载体应该具备的条件，及在基因工程操作中的作用，通过模具的制作和演示，加强对黏性末端的理解。

【教学方法】模型制作

过程体验

讲练结合

三、学法指导

新课程的基本理念之一是促进学习方式的多样化，发展高中生自主获取知识的愿望和能力。根据本节教材特点，在教学中我对学生主要进行了以下学习方法的指导：

1

1、图解分析

2、模型建构

3、快速阅读

4、归纳概括5、分工合作

四、教学程序

总体设计思路：

学生：完成图片的剪切和拼接

教师点评，用类比的方法，导入课题

基因工程的基本原理

抗虫棉的培育过程分析

概念及基本流程

基本工具

剪刀

针线

运载体

以问题切入归纳运载体的特点

组建DNA分子模型，体验基因的剪切，拼接和缝合

基本操作步骤

课件展示，学生表述

1、新课引入：让学生通过生活中熟悉的活动，去领会基本的剪切拼接操作要领，以类比的方式导出本节课的课题——基因工程

2、新课传授：

（1）基因工程的基本概念

课件展示：抗虫棉的培育过程

思考：图片的剪切与拼接模拟的是基因工程的哪一环节

学生设计方案：运用基因工程技术合成人类胰岛素

自由畅想，运用基因工程技术造福于人类

小结

巩固练习，布置课外作业

2

教师提出问题：

①分析抗虫棉的培育过程，概括基因工程的概念

②结合抗虫棉的培育过程，总结基因工程的操作环境、操作对象、操作水平及结果。

③简单概括基因工程的过程，说出基因工程依据的基本原理，与以往的育种方法相比，说出基因工程育种的特点及意义

学生讨论分析并回答问题

教师评价，强调指出基因工程的意义在于可以定向改变生物的性状，克服远缘杂交的不亲和障碍。

（2）基因的工具：

根据基因工程的基本流程与学生在课的开始所进行的卡片剪切与拼接的活动类比，让学生说出，基因工程操作过程中所需的工具。

①指导学生阅读教材，了解各种工具的作用及特点。

教师讲解：限制酶主要来自细菌等微生物体。因为微生物容易受到外源DNA的干扰，而限制酶可以切除这些外源DNA，使其失活，是对自身生存的一种保护。EcoRⅠ只是已知多种限制酶中的一种。EcoRⅠ是一种从细菌中发现的能在特定位置上切割DNA分子的酶，其特定的识别序列是GAATTC，特定的切点是在G和A之间。

②模型构建：

学生以小组为单位，以EcoRⅠ为例，构建重组DNA分子模型，体验DNA剪切拼接的重组过程。

方法：用纸板或硬纸剪成长方形，把老师给的碱基序列写上去，然后再写出对应链的碱基序列。

操作1：以EcoRⅠ切割该DNA分子，观察并叙述其结果。引出黏性末端。

操作2：以EcoRⅠ切割两个不同的DAN分子，观察并叙述其结果。

操作3：用不同的限制酶来切割相同的DNA分子，观察并叙述其结果。

教师要启发学生思考，你的每个动作都代表什么含义？让模拟制作真正体现辅助教学的价值。

教师引导：小组分析讨论，以上操作产生的结果说明了什么？

师生共同总结：同一种限制酶切割不同的DNA，可以产生相同的黏性末端，相同的黏性末端可以碱基互补配对。而不同的限制酶切割同一种DNA也会形成不同的黏性末端。

G

C G

C G

C

C

G

C

G

C

G 3 ，，3,5-磷酸二酯键

课件演示：从DNA分子结构角度，演示限制酶的切割点，

从而认识限制酶的作用部位是磷酸二酯键。

强化训练1

动画演示切割之后，让学生说出该限制酶识别的特定序列及产生的黏性末端序列

教师设疑：从图上可知限制酶切割的是3，,5，-磷酸二酯键，切割后，如果再把两个片段连接起来则需要哪个工具呢？在哪连接呢？（DNA连接酶在断口处连接）

教师讲解：由此可知，限制酶破坏的是磷酸二酯键，而DNA连接酶是连接磷酸二酯键的。因此我们形象地把DNA连接酶比喻成是基因的针线。

强化训练2

利用EcoRⅠ剪切目的基因

CTTCATGAATTCCGTAGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGCATCTTAAGGGATT 设疑：若加入DNA连接酶，这些DNA片段的连接会有几种情况？

此项训练，强化学生掌握限制酶的切割方法，理解相同的黏性末端能够碱基互补配对。从而为目的基因与运载体重组时要选取同一种限制酶切割奠定理论基础。

③运载体的特点

教师讲解：有了限制酶可以剪切我们所需要的目的基因，但目的基因不能直接进入受体细胞，它需要一种特殊的工具协助它导入受体细胞，这就是运载体。

教师利用课件展示质粒的结构及特点（教材图6—5

）

*细胞拟核或细胞核以外的小型的环状DNA分子；

*能够自主复制

*具有多个限制酶的切点；

*含有标记基因

关于运载体的特点，老师不必作过多的讲解，但标记基因要结合基因工程的第四个操作步骤“目的基因的检测和表达”来重点介绍。教师可启发学生思考下列问题

假设某细菌质粒上抗生素抗性基因为抗四环素的基因。并用此细菌的质粒作运载体，将人的胰岛素基因导入另一种受体细胞（一种不抗四环素的细菌）内。你怎样才能知道目的基因是否导入受体细胞？怎样才知道基因工程是否成功？

学生讨论分析，回答问题，

由此题学生会很容易明白运载体上的标记基因的作用是为了筛选导入重组DNA的受体细胞，而目的基因控制的性状的产生与否才是基因工程是否成功的标志。

（3）基因工程的操作步骤

在学习了三种工具的特点及其具体作用之后，教师引导学生把工具回归到基因工程的具体流程中，让学生概括叙述具体的操作步骤。

教师对学生的表述进行评价。并在关键环节质疑：对切割目的基因和质粒的限制酶

4

有何要求？原因是什么？以这样的问题来强化前面学习的限制酶切割的特点。

思考：课的开始同学所做的卡片的剪切与拼接模拟的是基因工程的哪个环节？以些来强化学生对基因工程操作过程的记忆。

强化训练3

设计方案：运用基因工程方法，在大肠杆菌体内合成人类的胰岛素。

学生以小组为单位进行方案设计，然后指派一名代表来展示本组的设计成果。

学生评价，教师评价。

教师启发学生，如果你是一名科研人员，你如何利用基因工程技术造福于人类？

学生自由发言，师生评价。

教师质疑：人类掌握了这项技术之后，面对自然界的生物是不是可以随心所欲，想怎么改就怎么改呢？基因工程的出现，对我们人类及对整个生物界来说是福还是祸呢？

教师指出，关于这个内容将在下节课一起来探讨，为一下节内容做出铺垫。

3、课堂小结

教师总结，以1、2、3、4四个方面进行归纳，即：

基

因

工

程

一个原理：

两类细胞：

三种工具：

四个步骤：

基因重组

1.供体细胞

2.受体细胞

表达

1.限制酶

2.DNA连接酶

3.运载体

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.目的基因的检测和表达

目的基因

4、巩固练习，布置作业：课下搜集基因工程应用的事例资料，搜集有关基因工程技术安全性方面的报道、法规等资料

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