高中生物12《基因基本操作程序-基因表達載體的構建》教學設計高二生物教案

【“基因表達載體的建立”】之小船創(chuàng)作章節(jié)名稱教材剖析學情剖析教課目的

人教版一般高中選修3現(xiàn)代生物科技專題專題11.2“基因工程的基本操作程序”（一）教材簡析人教版高中《生物(選修3)現(xiàn)代生物科技專題》專題1中的“基因表達載體的建立”，是基因工程的基本操作程序中的第二步，也是基因工程的核心，與《一般高中生物課程標準》中對于基因工程方面的詳細內(nèi)容標準之“簡述基因工程的原理及技術”相一致。在福建省高考的《考試說明》中屬于理解層次，要修業(yè)生能在較復雜的情境中綜合運用其進行剖析、判斷和推理。（二）教材的地位和作用基因工程的基本操作程序專題1基因工程的重中之重，是本專題的核心，是高考和省市質檢的要點和難點。而本節(jié)課“基因表達載體的建立”是基因工程的核心。該節(jié)內(nèi)容上承DNA重組技術的基本工具，下接基因工程操作程序第3、4步以及基因工程的應用，統(tǒng)覽全冊，與本節(jié)內(nèi)容有關的章節(jié)好多，所以學會、學好本節(jié)內(nèi)容直接關系后邊的學習。（三）教課整體目標剖析基因表達載體的建立過程，因為是DNA分子水平的操作，學生難以獲取感性認識。而該內(nèi)容波及的限制酶的選擇和挑選以及標志基因的作用等成為了考試的熱門內(nèi)容，但學生在解答過程中廣泛反應難。致使學生疑惑的主要原由是教師在教課過程中常常逗留在基因工程的理想化的簡要步驟的層面上，而重組質粒的形成、特色、表達、挑選等核心問題論述不足。高中階段的生物教課不是培育學科專家，而要著力于提升學生的科學修養(yǎng)。所以在本節(jié)課的設計中，經(jīng)過一個詳細的理論研究情境，鑒于微課的先學后教，利用紙質模型體驗目的基因與運載體聯(lián)合建立表達載體的過程。這樣，學生的學習就不再是簡單的知識記憶，而是對重要觀點的建立，以期培育和發(fā)展他們的思想能力。課前學生已經(jīng)經(jīng)過微課學習了“基因表達載體的建立”的必需性。經(jīng)過復習基因的表達，說明啟動子與目的基因表達的方向一定一致；以抗氨芐青霉素基因為例，讓學生對挑選有個感性的認識。所以，課前學生對基因表達載體的建立有了整體上的認識。經(jīng)過“DNA重組技術的基本工具”的學習和模擬了“單酶切”及“DNA連結”2種反響系統(tǒng)，學生對限制酶、DNA連結酶這些工具的作用有了初步的認識。鑒于已有的認知，學生更樂于從自己制作的模型中發(fā)現(xiàn)新問題，再進一步著手解決問題，完美模型，建立表達載體，化抽象為直觀，真實做到知識的內(nèi)化和舉一反三。1、論述建立基因表達載體的必需性和基本要求。知識與技術2、依據(jù)基因表達的過程，利用適合的工具酶，建立表達載體。3、運用“插入失活法”、“影印培育法”挑選含有目的基因的受體細胞。1、經(jīng)過著手操作、小組合作，提升自主學習及合作研究的能力。過程與方法2、運用微課有關知識鋪墊，睜開講堂的深入商討，解決更深層次的問題。1、認可在基因工程的出生和發(fā)展過程中，科學理論和技術實踐親密聯(lián)系。2、感情、態(tài)度經(jīng)過體驗，學習科學家謹慎的研究過程和仔細的科學態(tài)度。與價值觀論述建立基因表達載鑒于微課的先學后教，有了必定的知識儲教課要點體的必需性和基本要求。備，經(jīng)過講堂的師生互動、生生互動，學生運用有關知識解決更深層次的問題。簡述解決重、難點1、限制酶的選擇。的舉措2、利用標志基因挑選受利用紙質模型體驗目的基因與運載體聯(lián)合教課難點體細胞。形成重組質粒的過程。教課過程教課教師的組織和指引學生活動內(nèi)容（預設）基因長度價錢目的基因≦249bp￥888/個導入（堿基對）新課250-750bp￥4/bp領會基因表達載體的建立是基因751bp-1500bp￥5/bp工程的核心。PET-32(a)￥800/個（某種質粒）基因工程已發(fā)展了40多年，此刻有特意的生物

設計企圖學生經(jīng)過直觀的價錢感覺，領會到資料根源相對簡單，但價錢不菲，而基因工程成功率低，明確建立基因表達載體的重要性。DNA和質Sal一、目的基因和運載體的連結

技術企業(yè)銷售某些目的基因和質粒等轉基因所需的各樣資料或工具。指引學生剖析固然方便，但價錢不菲，后續(xù)導入、檢測手段也在不停發(fā)展，可是基因工程的成功率比較低，經(jīng)常回過頭從頭修飾基因表達載體來解決問題，可見基因表達載體的建立是基因工程的核心。目的基因片段自己不可以穩(wěn)固的獨立遺傳，要選擇適合的載體將其導入受體細胞，而最常用的運載體是質粒，質粒能否是直接拿來用？在建立基因表達載體的過程中，第一要選擇合適的限制酶來切割含目的基因的外源DNA和質粒，使目的基因和運載體能夠連結上。上節(jié)課學習了DNA重組的基本工具，我們模擬了酶切和連結兩種反響系統(tǒng)，只使用Ⅰ一種限制酶切割含目的基因的外源粒，而后在DNA連結酶作用下形成重組質粒。（見附件1）同學們用模型的方法推斷實質可能產(chǎn)生的連結產(chǎn)物有哪幾種？（限于兩個及兩個以下片段的連結）教師評論并實時概括板書為何會出現(xiàn)這么多種連結產(chǎn)物呢？各小組挑出本組制作的載體與目的基因連接后的重組質粒，相互察看并比較能否有不一樣。

不可以，因為自然界中質粒一般不可以同時具備所需的各項條件，往常要進行人工改造，加入啟動子、停止子、標志基因等。學生報告。①目的基因和目的基因連結②質粒和質粒連結③目的基因和質粒連結④目的基因的自己環(huán)化⑤質粒的自己環(huán)化一種限制性核酸內(nèi)切酶切割后產(chǎn)生的黏性尾端只有一種，同樣的黏性尾端之間能夠隨意連結。學生經(jīng)過比較，能夠發(fā)現(xiàn)有的小組目的基因插入方向與別組

檢測微課的學習成效。從而發(fā)現(xiàn)目的基因不一樣的插入方向將致使出現(xiàn)不一樣的基因產(chǎn)物。實物投影2種不一樣的連結方式，設問：它們有不一樣。最后表達出的蛋白質同樣嗎？啟動子位于目的基因的上游，目的基因的反向連結，使得整個基因的堿基序列發(fā)生改變，致使轉錄出來的mRNA上的密碼子教師提出目的基因的“正向連結”和“反次序改變，使得翻譯不可以正常進向連結”。行，沒法獲取正常的表達產(chǎn)物。方向正確了，目的基因能否是就能正確表

模擬科學家在實質著手操作的過程中發(fā)現(xiàn)問題，激發(fā)學生學生的學習熱忱。達呢？二．利用標志基基因工程的第三步是把目的基因導入受體因挑選含目的細胞，但我們著手模擬實質產(chǎn)生了這么多種連基因的受體細接產(chǎn)物，都有可能進入受體細胞（大腸桿菌），

還要依靠于停止子，使RNA聚合酶從DNA上零落，防備產(chǎn)生不用要的轉錄產(chǎn)物。目的基因-質粒正向連結。胞但只要要哪一種？怎么挑選？詳細怎么操作？指引學生，經(jīng)過逐個剖析連結產(chǎn)物上的抗性基因進行判斷存活仍是死亡。進一步剖析，有沒有更好的挑選方案？教師PPT展現(xiàn)該種判定法為“插入失活法”并介紹影印培育法?？墒翘暨x結果還存在什么問題。

利用標志基因。學生可能的回答：①用含氨芐青霉素的培育基培育，存活下來的就是導入目的基因-質粒的大腸桿菌。②用含氨芐青霉素和四環(huán)素的培育基培育，存活下來的就是導入目的基因-質粒的大腸桿菌。學生一一剖析后發(fā)現(xiàn)均不可以行。先用氨芐青霉素培育基培養(yǎng)，后放入四環(huán)素培育。學生懷疑：先用氨芐青霉素培育基培育，存活下來的可能是導入目的基因-質粒，質粒-質粒，質粒自己環(huán)化，再加入四環(huán)素，死亡的是目的基因-質粒的，都死了怎么挑選出來？學生茅塞頓開。

經(jīng)過逐漸深入的問題，漸進地突出要點，打破難點，學生們發(fā)現(xiàn)科學實踐的過程遠非理論記憶那么簡單。目的基因-質粒有正向連結和反向連結沒法挑選，各有50%的幾率。三、目的基因和看來一種限制酶切割（單酶切）不可以解決啟動子的相對這個問題，跟著科學發(fā)展，愈來愈多的限制酶地點關系被發(fā)現(xiàn)，展現(xiàn)質粒上其余的酶切位點，（見附件2）同學們想一想怎樣解決目的基因定向插入這個問題呢？部署任務：用雙酶切可否保證目的基因的定向插入？用這類方法實質可能產(chǎn)生的連結產(chǎn)物有哪些？教師概括板書。“雙酶切”比“單酶切”有什么優(yōu)勢？固然“雙酶切”擁有優(yōu)勢，但在實質操作中，要依據(jù)載體和目的基因上酶切位點的狀況選擇“單酶切”或許“雙酶切”。

提出用兩種限制酶切割質粒，從而使切口處的黏性尾端不同的思路。讓學生拿出另一套資料，每組3個環(huán)狀質粒，3個鏈狀DNA，讓學生再次模擬操作。學生小組形式議論、著手模型制作。學生們察看發(fā)現(xiàn)，兩種限制酶切割產(chǎn)生的黏性尾端是不一樣的。報告：采用HindIII和SalI兩種不一樣限制酶切能保證目的基因-質粒正向連結。連結產(chǎn)物有：①質粒-質粒連結②目的基因-目的基因連結③目的基因-質粒正向連結。1、降低了分子間隨意連結的概率。

在實質著手操作的過程中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。講堂上的模擬能夠大大降低空間想象的難度，使抽象的內(nèi)容直觀化。2、保證目的基因的定向插入，實現(xiàn)目的基因的正確轉錄和表達。四、穩(wěn)固與檢測微課自學任務單第3題（見附件3），課前小組溝通議論。學生廣泛反應困難。經(jīng)過本節(jié)學習，從頭審察、學生代表利用智慧教室電子白板溝通。登臺解說。五、概括總結基因工程的出生和發(fā)展的歷程。學生明確原理轉變?yōu)榧夹g，技術又推動科學的新發(fā)展。惟有創(chuàng)新才是科技發(fā)展的動力。【板書設計】專題11.2基因工程的基本操作程序之基因表達載體的構建一、目的基因和運載體的連結二、利用標志基因挑選含目的基因的受體細胞三、目的基因和啟動子的相對地點關系附件1：附件2：【教課反省】基因表達載體的建立是基因工程的要點步驟，空間想象難度大，科學理論和技術實踐親密聯(lián)系，思想跨度也大。福州屏東中學學生程度一般，正因這樣，辦理不好會提升學習

檢測學生對所學知識的理解和掌握狀況。難度，令學生視高科技為畏途，致使教課流于形式。本節(jié)課用微課和模型成功地化解了難點。一方面鑒于學生課前微課的“先學”，學生對表達載體的建立有個整體的認識，而后以此為支架在講堂上填補和拓展內(nèi)容，當學生在講堂上碰到有關問題時，能趕快抵達“近來發(fā)展區(qū)”，獲取進一步的發(fā)展，使學生漸漸對細節(jié)有更豐富更詳細的理解，這類先整體后局部的辦理切合學生的認知規(guī)律。鑒于微課的先學后教模式實質上是利用微課為學生創(chuàng)建一個情境，使學生帶著思慮和迷惑走進講堂，節(jié)儉講堂的熱身時間，從而使高效率大容量的講堂教課目的得以實現(xiàn)。另一方面高二學生擁有抽象思想，可是仍舊需要感性知識，形象知識作為支持，所以教師精心設計紙質模型，鑒于教材原有的學習完“DNA重組的基本工具”后的紙圈模擬活動，再設計了雙酶切的活動，化微觀為直觀，一系列問題的發(fā)生都源自學生自己親手建立的模型，從模型中發(fā)現(xiàn)問題，從而逐漸由淺入深。學生像科學家同樣思慮問題、解決問題，獲取成功的體驗。因為是帶著問題的研究模擬活動，使學生的講堂參加是形式之上思想的踴躍參加。學生獲取的體驗是：基因工程這