基因工程及其应用课堂实录【2】

课 题

备课日期

第2节 基因工程及其应用

2018

年 5 月 （1）简述基因工程的基本原理。

（2）举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。

课 型

新授课

知识与技能

（3）收集基因工程所取得的成果以及发展前景。

（4）利用课本以外的资料和信息解决课内学习中发现的问题，培养自主学习能力。

通过对书中插图、照片等的观察，学会科学的观察方法，培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力。

教

学

目

标

过程与方法

进行角色扮演，使学生体验参与社会问题的讨论和决策的方法。

(1) 关注转基因生物和转基因食品的安全性。

（3）通过学习了解我国基因工程的发展前景及成果，激发学生对于生物知识的兴趣，开阔学生的思路，养成学生的爱国主义热情，树立在学习上努力刻苦的决心。

情感态度

与价值观

教学重点

教学难点

教学方法

教学用具

课时安排

(1)基因工程的基本原理。(2)基因工程的安全性问题。

(1)基因工程的基本原理。(2)转基因生物与转基因食品的安全性。

讨论法、

演示法、讲授法

插图、照片、多媒体课件

2课时。第1课时：基因工程的原理，第2课时：基因工程的应用

教 学 内 容

设计与反思

1

一、复习导入: 情境创设

演示多媒体课件列举几种生物的不同性状，如下：

（1）

青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素。

（2）豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气。

（3）人的胰岛素细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度。

〖讲述〗以上几种生物各自有其特定的性状，这些性状都是基因特异性表达的结果，但是人类能不能改造基因呢？能不能使本身没有某个性状的生物具有某个特定性状呢？例如，让禾本科植物能够固定空气中的氮气；让微生物生产出人的胰岛素、干扰素等药物。这样既节省了人力，又简化了生产，同时还不会对环境造成污染。这种设想能实现吗？回答是可以的。通过科学家们的不断努力，在20世纪70年代终于创立了一种能定向改造生物的新技术——基因工程。

二、讲授新课: 提出问题组织学生讨论、交流看法。

（1）为什么能把一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上？

（2）推测这种“嫁接”怎样才能实现？

（3）这种“嫁接”对品种的改良有什么意义？

【问1】杂交育种有哪些局限性？人类是否可以按照自己的意愿直接定向改变生物。

“你的想法很好，可是用什么样的方法才能实现你的设想呢？”

用类比的方法引导学生思考基因工程的大致步骤和所需要的工具：剪刀、针线、运载体等。并用问题启发学生：“你能想像这种剪刀加浆糊式的’嫁接工作在分子水平的操作，其难度会有多大吗？”

一、基因工程的概念：

基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们地意愿，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，定向地改造生物的遗传性状。

二、基因操作的工具

：基因的剪刀——限制性内切酶。

基因的针线——DNA连接酶。

基因的运输工具——运载体。

下面以EcoRI为例，构建重组DNA分子模型，体会基因的剪切、拼接、缝合的道理。

EcoRI是已发现的500多种限制性内切酶中的一种，它是一种从细菌中发现的能在特定位置上切割DNA分子的酶。它的特殊性在于，它在DNA分子内部“下剪刀”，专门识别DNA分子中含有的“GAATTC”这样的序列，一旦找到就从G和A之间剪断（参考教科书插图6-3）。

用同一种限制性内切酶切割后的DNA片断其末端可以用连接酶来缝合（参考教科书插图6-4）。这样“剪切拼接”就可以形成重组的DNA分子。

【问】（1）制作模型时用到的(剪刀和针线)各代表什么?比较剪切后的DNA片断的末端切片，你发现有什么特点呢 ? （2）回顾在模型构建过程中,每一步的操作和所用到的工具以及形成的“产品”，你对重组DNA的操作有什么新的理解？

【问】要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性未端？

【问】用DNA连接酶连接两个相同的黏性未端要连接几个磷酸和脱氧核糖交替连接而构成的DNA骨架上的缺口(磷酸二酯键)？用限制酶切一个特定基因要切

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断几个磷酸和脱氧核糖交替连接而构成的DNA骨架上的缺口(磷酸二酯键)？

现在同学们分组各做一个重组DNA模型，看一看哪个组的最科学。

重组后的DNA分子还需要特殊的搬运工具运载到受体细胞（如大肠杆菌、动植物细胞）中。哪么谁能承担这个任务呢？

用图片或课件动画展示质粒的结构及特点。

〖讲解〗质粒的特点：

细胞拟核之外的小的环状DNA分子。

借宿于细菌、霉菌、酵母菌等细胞里，对细胞的正常生活几乎没有影响。

质粒能够自主复制，而且复制只能在宿主细胞内完成。

可以容易地从细胞中取出或放入。

这些特点使它能够胜任运载体的工作，携带目的基因进入细胞。

【问】有了基因工程操作的工具后，哪么基因工程具体是如何进行操作的呢？

三、基因操作的基本步骤。

（1）

提取目的基因

（2）

目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）。

（3）

将目的基因导入受体细胞。

（4） 目的基因的检测和表达 教师：用多媒体课件或与教科书插图6-6示意图类似的基因操作步骤的有关录像资料。思考问题如下：（可以利用幻灯或多媒体课件演示）

（1）举例说明什么是目的基因。

（2）从供体细胞DNA中直接分离基因的方法叫什么？简要说出该方法的过程是什么。

（3）人工合成基因的方法有几种？其操作过程分别是什么？

（4）将目的基因与用限制性内切酶处理后的运载体混合，用DNA连接酶处理会出现几种结果？（只考虑两两结合）

（5）将含目的基因的重组质粒导入细菌受体细胞的过程中常用到哪种化学试剂？其作用是什么？

（6）在目的基因的检测过程中，检测的对象是什么？

【讲述】现在请同学们阅读教材内容，从理论上理解有关知识，同学们可从生物学的专业知识角度出发，用生物学的专业术语准确地解答有关问题。

简要归纳基因工程操作的基本步骤和大致过程。

三、课堂小结: 基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们地意愿，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，定向地改造生物的遗传性状。

四、课堂练习: 1、

下列关于基因工程技术的叙述，正确的是（

）

A.

重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体

B.

所有限制酶都只能识别同一种按规定的核苷酸序列

C.

选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细胞繁殖快

D.

只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达

2、以下说法正确的是

（

）

A. 所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列

3

B．质粒是基因工程中惟一的运载体

C．运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接

D．基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复

3、实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限性内切酶。一种限制性内切酶能识别DNA子中的GAATTC顺序，切点在G和A之间，这是应用了酶的（

）

A．高效性

B.专一性

C．多样性

D.催化活性受外界条件影响

4、上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指（

）

A.提供基因的动物 B.基因组中增加外源基因的动物

C.能产生白蛋白的动物 D.能表达基因信息的动物

5、基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是

（

）

A．人工合成基因

B．目的基因与运载体结合

C．将目的基因导入受体细胞 D．目的基因的检测和表达

五、布置作业: P106：基础题1、2、3；拓展题1。

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