選修三1.1DNA重組技術(shù)的基本工具的教案

1、選修三1.1DNA重組技術(shù)的基本工具的教案DNA重組技術(shù)的基本工具教案設(shè)計一、教學課題（一）教學目標和要求知識目標：（1）了解基因工程的基本概念。 （2）簡述三種工具的作用（3）認同基因工程的誕生和發(fā)展離不開理論研究和技術(shù)創(chuàng)新。能力目標：（1）通過對材料的觀察，學會科學的觀察方法，培養(yǎng)觀察能力。 （2）通過對基本概念、基本原理、科學方法的正確理解和掌握，逐步形成比較、判斷、推 理、 分析、綜合等思維能力，具備能運用學到的生物學知識評價和解決某些實際問題的能力。 （3）通過學生動手制作重組DNA的模型，培養(yǎng)學生的動手能力以及合作精神。情感目標：（1）通過學習基因工程的概念，使學生認識到科學研究的

2、嚴謹，激發(fā)為祖國奮斗的精神。 （2）通過學習基因操作的工具，使學生樹立結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的辯證唯物主義觀念 (二)教學重點和難點教學重點：（1）簡述三種工具的作用 （2）認同基因工程的誕生和發(fā)展離不開理論研究和技術(shù)創(chuàng)新教學難點：載體必須具備的條件二、教材分析DNA重組技術(shù)的基本工具為生物選修三現(xiàn)代生物科技專題的第一章第一節(jié)，是我們高二下學期的內(nèi)容。這節(jié)課是在必修二第六章基因工程的基礎(chǔ)上的提升，基因工程是生物科技的前沿內(nèi)容，這一專題的教學首先要考慮基礎(chǔ)性。尤其我們生活中從來沒有接觸到對基因進行處理的工具，較為抽象，從分子水平上的理解也更難。因此，更應(yīng)該用現(xiàn)實生活中常見的工具來詮釋，是學生很容易理解

3、，使學生在知識能力和情感上得到提升。DNA重組技術(shù)的基本工具是一片科技性較強的文章。教學重點是DNA重組技術(shù)的基本工具所需的三種工具的作用。教學難點是載體需要具備的條件教學之前用百度在網(wǎng)上搜索DNA重組技術(shù)的基本工具的相關(guān)教學材料，查閱很多教案作參考，了解到教學的重點和難點，并做了相關(guān)習題，對出現(xiàn)的各種題型都有所了解，確定課堂教學形式和方法。根據(jù)課堂需要，讓學生更容易理解和掌握，利用百度搜索找到各種圖片做成PPT課堂給同學們演示，給學生視覺上的直觀感受。三、教學方法DNA重組技術(shù)的基本工具是一篇科技理論性較強的文章，學生在現(xiàn)有的知識基礎(chǔ)上理解起來較困難，所以用生活中小的操作、多媒體插入圖片來形

4、象化，使學生可以容易理解。要注意的是在講解限制酶“分子手術(shù)刀”，主要是介紹限制酶的作用特點。解決方法：我們可以聯(lián)系以前學習的DNA分子的結(jié)構(gòu)，了解特殊的結(jié)構(gòu)-磷酸二酯鍵，及必修一酶的特點專一性的講解。DNA連接酶DNA片段的“分子縫合針”，在這里同學們很容易想到堿基互補配對或DNA聚合酶，這是很自然的。但只考慮到堿基互補配對原則還是不夠的，我們可以從原有的知識出發(fā)，要想到限制酶切開的DNA中磷酸與脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵，這個地方還沒有連接起來，又是怎樣連接的呢？這樣自然而然地想到DNA連接酶。再以動畫的形式動態(tài)展示“縫合”過程，使之形象化，容易接受。（補充說明）關(guān)于斷開的氫鍵是如何修復的？基

5、因進入受體細胞的載體“分子運輸車”的學習內(nèi)容，不能僅僅著眼于記住這幾個條件，而應(yīng)該反思“為什么”需要這樣的條件?？梢栽囍寣W生回答，然后有教師講解緣由。使學生記憶更深刻，理解的更好 。五、教學過程、事例導入新課-基因工程師：同學們，見過可以讓害蟲自動死亡的棉花嗎？如何培養(yǎng)出具有抗蟲性狀的抗蟲棉呢？設(shè)想二：能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素等珍貴藥物？這些都屬于定向改造基因的設(shè)想，能實現(xiàn)嗎？ 通過必修二對基因工程的學習，我們知道通過基因工程我們可以獲得這樣的品種。那就讓我們回憶一下什么是基因工程？生：基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設(shè)計，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性

6、，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計和施工的。因此又叫做DNA重組技術(shù)。（注意黑體字的講解）師：深入理解基因工程的概念，并引導學生回答表中內(nèi)容?；蚬こ痰膭e名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切拼接導入表達結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物、學習新課-基因工程的工具師：通過以上的過程，同學們分析一下，要實現(xiàn)抗蟲基因在棉花中表達，有哪些關(guān)鍵步驟？實現(xiàn)這一精確地操作過程的工具是什么呢？生：1.要將抗蟲基因剪下來； 2.將剪下來的抗蟲基因與棉花的基因連在一起。3.基因轉(zhuǎn)移的問題，就是怎樣將抗蟲基因送入入

7、棉花細胞4.是否送入成功，能否成功表達這些都需要鑒定。師： 非常好，這幾個問題就是我們在基因工程中急需解決的，可是大家都知道，基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。DNA非常小，無論切割也好，連接也好，轉(zhuǎn)移也好，無一例外這些操作都必須在分子水平上進行，就必須有精密的工具。科學家在實施基因工程之前，苦苦求索，終于找到了實施基因工程的三種工具：準確切割DNA的工具（“分子手術(shù)刀”） 限制酶，DNA片段的連接工具“分子縫合針” DNA連接酶基因轉(zhuǎn)移工具“分子運輸車”基因進入受體細胞的載體。 我們先看一下第一種：一、“分子手術(shù)刀”又叫基因剪刀限制性內(nèi)切酶（限制酶）師：在自然界中有一些生物的DNA可能進入另一種

8、生物的細胞中。我們有沒有學過相關(guān)的 實例？-T4噬菌體侵染大腸桿菌 那么這類生物為什么沒有在長期的進化過程中被外源DNA的入侵而滅絕，它們有何保護機制？ 原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物在長期進化過程中形成了一套完整的防御機制，以防止外來病原體的侵害。限制酶就是細菌的一種防御工具，當外源DNA侵入時，會用限制酶將外源DNA切割掉，以保證自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而達到保護自身的目的。 迄今為止，基因工程中使用的限制酶絕大部分都是從細菌或霉菌中提取出來的，它們各自可以識別和切斷DNA上特定的堿基序列。思考：名稱的由來：當外源DNA侵

9、入時，會用限制酶將外源DNA切割掉，以保證自身的安全。（限制性）由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進行的，故名限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶 限制酶從哪提取出來的？限制酶的作用是什么？生：分布：主要在微生物中 作用：能夠識別雙鏈DNA分子中的某種特定核苷酸序列（專一性），并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸間的磷酸二酯鍵斷開.（黑體字重點講解）師：重點講解專一性（即一種限制酶只能切割特定的核苷酸序列） 磷酸二酯鍵：（圖示并帶領(lǐng)學生簡要復習下DNA分子的結(jié)構(gòu)，并且明確磷酸二酯鍵的位置）師：動態(tài)展示:“限制性內(nèi)切酶作用過程” 講解“什么叫黏性末端？”什么叫平末端？ 舉例：大腸桿菌的一種限制酶（Eco

10、R)能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開形成黏性末端。 Sma能識別CCCGGG序列，并在C和G之間切割形成平末端 。2. 由此引出DNA連接酶3. “分子縫合針”又叫基因針線DNA連接酶師：1.種類：根據(jù)來源的不同一類是從大腸桿菌中獲得的DNA連接酶（EcoliDNA連接酶）只能連接具有互補配對粘性末端的雙鏈。另一類是從T4噬菌體中分離出來的（T4DNA連接酶）：即可縫合粘性末端，又可縫合平末端。但是連接平末端的效率比較低。（原因可選擇性的補充，）2.連接部位：磷酸二酯鍵。3.結(jié)果：兩個相同的末端的連接。（板書）這部分學生自然聯(lián)想到的是我們學過的DNA聚合酶，所以要作以區(qū)分：由于時間的

11、限制可以當做作業(yè)讓學生以如下表格作一區(qū)分： 三、“分子運輸車”又叫基因的運輸工具基因進入受體細胞的載體師：要讓一個從甲生物細胞內(nèi)取出來的基因在乙生物體內(nèi)進行表達，首先得將這個基因送到乙生物的細胞內(nèi)去！能將外源基因送入受體細胞的工具就是運載體。作為基因工程的載體需要怎樣的條件呢？思考討論下列問題： 1、從化學組成來看，載體應(yīng)含有什么成分？2、能否用SARS病毒作為基因載體？3、作為載體，若沒有切割位點將怎樣？4、攜帶目的基因的載體是否進入了受體細胞，如何鑒定？5、假如目的基因?qū)胧荏w細胞后不能復制，將怎樣？總結(jié)：作為載體的必要條件： 1.能自我復制-能進入受體生物細胞并在受體生物細胞內(nèi)復制并表達

12、； 2.有一個至多個限制酶切位點-能與目的基因結(jié)合 3.有遺傳標記基因-便于觀察 4.對受體細胞無害、易分離-安全、比較容易得到圖片展示：認識常用的載體質(zhì)粒 質(zhì)粒是基因工程常用的載體，一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于染色體或細菌擬核之外，能自我復制的小型環(huán)狀雙鏈DNA分子，對宿主細胞沒有影響，主要存在于細菌和酵母菌體內(nèi)。其中最常用的是大腸桿菌質(zhì)粒。提問：質(zhì)粒作為運載體的條件？ 1、能自我復制 2、具有一個或多個限制酶切點 3、具有遺傳標記基因 4、對受體細胞無害、易分離 5、大小適合，便于操作知識鞏固：1.在基因工程中，切割運載體和含有目的基因的DNA片段，需使用（ A ）A.同種限制酶 B. 兩

13、種限制酶C.同種連接酶 D. 兩種連接酶2.不屬于質(zhì)粒被選為基因運載體的理由是 （ D ） A、能復制 B、有多個限制酶切點 C、具有標記基因 D、它是環(huán)狀DNA3) 基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計施工的。在基因操作的基本步驟中，不進行堿基互補配對的步驟是 （ C ） A、人工合成目的基因 B、目的基因與運載體結(jié)合 C、將目的基因?qū)胧荏w細胞 D、目的基因的檢測和表達作業(yè)布置：完成DNA連接酶與DNA聚合酶的比較：（如有時間可以先讓學生看看：DNA聚合酶的作用、DNA連接酶的縫合作用再完成。）板書設(shè)計：第一節(jié)：DNA重組技術(shù)的基本工具1、 分子手術(shù)刀限制酶 1、來源：微生物。主要是原核生物 2、種類：4000多種 3、作用：識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，（序列特點：回文序列） 并且使每