《基因工程及其應(yīng)用》設(shè)計(jì) 全省一等獎(jiǎng)

《基因工程及其應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)課題第2節(jié)基因工程及其應(yīng)用備課日期2022年9月3日課型新授課教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能（1）簡(jiǎn)述基因工程的基本原理。（2）舉例說出基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用。（3）收集基因工程所取得的成果以及發(fā)展前景。（4）利用課本以外的資料和信息解決課內(nèi)學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問題，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。過程與方法通過對(duì)書中插圖、照片等的觀察，學(xué)會(huì)科學(xué)的觀察方法，培養(yǎng)學(xué)生收集和處理科學(xué)信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問題的能力。進(jìn)行角色扮演，使學(xué)生體驗(yàn)參與社會(huì)問題的討論和決策的方法。情感態(tài)度與價(jià)值觀(1)關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性。（3）通過學(xué)習(xí)了解我國(guó)基因工程的發(fā)展前景及成果，激發(fā)學(xué)生對(duì)于生物知識(shí)的興趣，開闊學(xué)生的思路，養(yǎng)成學(xué)生的愛國(guó)主義熱情，樹立在學(xué)習(xí)上努力刻苦的決心。教學(xué)重點(diǎn)(1)基因工程的基本原理。(2)基因工程的安全性問題。教學(xué)難點(diǎn)(1)基因工程的基本原理。(2)轉(zhuǎn)基因生物與轉(zhuǎn)基因食品的安全性。教學(xué)方法討論法、演示法、講授法教學(xué)用具插圖、照片、多媒體課件課時(shí)安排2課時(shí)。第1課時(shí)：基因工程的原理，第2課時(shí)：基因工程的應(yīng)用教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)與反思板書設(shè)計(jì):教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)與反思一、復(fù)習(xí)導(dǎo)入:演示多媒體課件列舉幾種生物的不同性狀，如下：（1）青霉菌能產(chǎn)生對(duì)人類有用的抗生素——青霉素。（2）豆科植物的根瘤菌能夠固定空氣中的氮?dú)?。?）人的胰島素細(xì)胞能分泌胰島素調(diào)節(jié)血糖的濃度?！贾v述〗以上幾種生物各自有其特定的性狀，這些性狀都是基因特異性表達(dá)的結(jié)果，但是人類能不能改造基因呢？能不能使本身沒有某個(gè)性狀的生物具有某個(gè)特定性狀呢？例如，讓禾本科植物能夠固定空氣中的氮?dú)?；讓微生物生產(chǎn)出人的胰島素、干擾素等藥物。這樣既節(jié)省了人力，又簡(jiǎn)化了生產(chǎn)，同時(shí)還不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。這種設(shè)想能實(shí)現(xiàn)嗎？回答是可以的。通過科學(xué)家們的不斷努力，在20世紀(jì)70年代終于創(chuàng)立了一種能定向改造生物的新技術(shù)——基因工程。二、講授新課:提出問題組織學(xué)生討論、交流看法。（1）為什么能把一種生物的基因“嫁接”到另一種生物上？（2）推測(cè)這種“嫁接”怎樣才能實(shí)現(xiàn)？（3）這種“嫁接”對(duì)品種的改良有什么意義？【問1】雜交育種有哪些局限性？人類是否可以按照自己的意愿直接定向改變生物?！澳愕南敕ê芎茫墒怯檬裁礃拥姆椒ú拍軐?shí)現(xiàn)你的設(shè)想呢？”用類比的方法引導(dǎo)學(xué)生思考基因工程的大致步驟和所需要的工具：剪刀、針線、運(yùn)載體等。并用問題啟發(fā)學(xué)生：“你能想像這種剪刀加漿糊式的’嫁接工作在分子水平的操作，其難度會(huì)有多大嗎？”基因工程的概念：基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗地說，就是按照人們地意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。二、基因操作的工具

：基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶?；虻尼樉€——DNA連接酶。

基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體。下面以EcoRI為例，構(gòu)建重組DNA分子模型，體會(huì)基因的剪切、拼接、縫合的道理。EcoRI是已發(fā)現(xiàn)的500多種限制性內(nèi)切酶中的一種，它是一種從細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)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分子內(nèi)部“下剪刀”，專門識(shí)別DNA分子中含有的“GAATTC”這樣的序列，一旦找到就從G和A之間剪斷（參考教科書插圖6-3）。同學(xué)們來試一試，動(dòng)手做一個(gè)重組DNA模型吧。在動(dòng)手做之前，先要明白“分子剪刀”和“分子針線”的用途和使用方法。用同一種限制性內(nèi)切酶切割后的DNA片斷其末端可以用連接酶來縫合（參考教科書插圖6-4）。這樣“剪切拼接”就可以形成重組的DNA分子?！締枴浚?）制作模型時(shí)用到的(剪刀和針線)各代表什么?比較剪切后的DNA片斷的末端切片，你發(fā)現(xiàn)有什么特點(diǎn)呢?（2）回顧在模型構(gòu)建過程中,每一步的操作和所用到的工具以及形成的“產(chǎn)品”，你對(duì)重組DNA的操作有什么新的理解？【問】要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性未端？【問】用DNA連接酶連接兩個(gè)相同的黏性未端要連接幾個(gè)磷酸和脫氧核糖交替連接而構(gòu)成的DNA骨架上的缺口(磷酸二酯鍵)？用限制酶切一個(gè)特定基因要切斷幾個(gè)磷酸和脫氧核糖交替連接而構(gòu)成的DNA骨架上的缺口(磷酸二酯鍵)？現(xiàn)在同學(xué)們分組各做一個(gè)重組DNA模型，看一看哪個(gè)組的最科學(xué)。重組后的DNA分子還需要特殊的搬運(yùn)工具運(yùn)載到受體細(xì)胞（如大腸桿菌、動(dòng)植物細(xì)胞）中。哪么誰能承擔(dān)這個(gè)任務(wù)呢？用圖片或課件動(dòng)畫展示質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)?！贾v解〗質(zhì)粒的特點(diǎn)：細(xì)胞擬核之外的小的環(huán)狀DNA分子。借宿于細(xì)菌、霉菌、酵母菌等細(xì)胞里，對(duì)細(xì)胞的正常生活幾乎沒有影響。質(zhì)粒能夠自主復(fù)制，而且復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。可以容易地從細(xì)胞中取出或放入。這些特點(diǎn)使它能夠勝任運(yùn)載體的工作，攜帶目的基因進(jìn)入細(xì)胞?！締枴坑辛嘶蚬こ滩僮鞯墓ぞ吆?，哪么基因工程具體是如何進(jìn)行操作的呢？三、基因操作的基本步驟。提取目的基因目的基因與運(yùn)載體結(jié)合（以質(zhì)粒為運(yùn)載體）。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。（4）目的基因的檢測(cè)和表達(dá)教師：用多媒體課件或與教科書插圖6-6示意圖類似的基因操作步驟的有關(guān)錄像資料。思考問題如下：（可以利用幻燈或多媒體課件演示）（1）舉例說明什么是目的基因。

（2）從供體細(xì)胞DNA中直接分離基因的方法叫什么？簡(jiǎn)要說出該方法的過程是什么。

（3）人工合成基因的方法有幾種？其操作過程分別是什么？

（4）將目的基因與用限制性內(nèi)切酶處理后的運(yùn)載體混合，用DNA連接酶處理會(huì)出現(xiàn)幾種結(jié)果？（只考慮兩兩結(jié)合）

（5）將含目的基因的重組質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)菌受體細(xì)胞的過程中常用到哪種化學(xué)試劑？其作用是什么？

（6）在目的基因的檢測(cè)過程中，檢測(cè)的對(duì)象是什么？【講述】現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材內(nèi)容，從理論上理解有關(guān)知識(shí)，同學(xué)們可從生物學(xué)的專業(yè)知識(shí)角度出發(fā)，用生物學(xué)的專業(yè)術(shù)語準(zhǔn)確地解答有關(guān)問題。簡(jiǎn)要?dú)w納基因工程操作的基本步驟和大致過程。三、課堂小結(jié):基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗地說，就是按照人們地意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。四、課堂練習(xí):1、下列關(guān)于基因工程技術(shù)的敘述，正確的是（）A.重組DNA技術(shù)所用的工具酶是限制酶、連接酶和運(yùn)載體B、所有限制酶都只能識(shí)別同一種按規(guī)定的核苷酸序列C、選用細(xì)菌作為重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞是因?yàn)榧?xì)胞繁殖快D、只要目的基因進(jìn)入了受體細(xì)胞就能成功實(shí)現(xiàn)表達(dá)2、以下說法正確的是（）A.所有的限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列B．質(zhì)粒是基因工程中惟一的運(yùn)載體C．運(yùn)載體必須具備的條件之一是：具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接D．基因治療主要是對(duì)有缺陷的細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)3、實(shí)施基因工程第一步的一種方法是把所需的基因從供體細(xì)胞內(nèi)分離出來，這要利用限性內(nèi)切酶。一種限制性內(nèi)切酶能識(shí)別DNA子中的GAATTC順序，切點(diǎn)在G和A之間，這是應(yīng)用了酶的（）A．高效性B.專一性C．多樣性D.催化活性受外界條件影響4、上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛，他們還研究出一種可大大提高基因表達(dá)水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是指（）A.提供基因的動(dòng)物B.基因組中增加外源基因的動(dòng)物C.能產(chǎn)生白蛋白的動(dòng)物