【課件】基因工程（單元解讀課件） 高二生物同步備課系列（人教版2019選擇性必修3）

基因工程是指按照人們的愿望，通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。從技術(shù)操作層面看，由于基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計和施工的，因此又叫做重組DNA技術(shù)。第3章基因工程選擇性必修三生物技術(shù)與工程目錄CONTENT01課標(biāo)要求02學(xué)習(xí)目標(biāo)及重難點03本章概述及學(xué)習(xí)內(nèi)容04教學(xué)策略與課時安排一、課標(biāo)要求概念5基因工程賦予生物新的遺傳特性5.1基因工程是一種重組DNA技術(shù)5.1.1概述基因工程是在遺傳學(xué)、微生物學(xué)、生物化學(xué)和分子生物學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展而來的5.1.2闡明DNA重組技術(shù)的實現(xiàn)需要利用限制性內(nèi)切核酸酶、DNA連接酶和載體三種基本工具5.1.3闡明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的獲取、基因表達載體的構(gòu)建、目的基因?qū)胧荏w細胞和目的基因及其表達產(chǎn)物的檢測鑒定等步驟5.1.4舉例說明基因工程在農(nóng)牧、食品及醫(yī)藥等行業(yè)的廣泛應(yīng)用改善了人類的生活品質(zhì)一、課標(biāo)要求概念5基因工程賦予生物新的遺傳特性5.2蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸5.2.1概述人們根據(jù)基因工程原理，進行蛋白質(zhì)設(shè)計和改造，可以獲得性狀和功能更符合人類需求的蛋白質(zhì)5.2.2舉例說明依據(jù)人類需要對原有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行基因改造生產(chǎn)目標(biāo)蛋白的過程二、學(xué)習(xí)目標(biāo)及重難點節(jié)次學(xué)習(xí)目標(biāo)重難點第一節(jié)

重組DNA技術(shù)的基本工具1、闡明重組DNA技術(shù)所需的三種基本工具的作用。2、認同基因工程的誕生和發(fā)展離不開理論研究和計數(shù)創(chuàng)新。3、進行DNA的粗提取與鑒定重點：1、闡明重組DNA技術(shù)所需的三種基本工具的作用。2、進行DNA的粗提取與鑒定難點：1、基因工程載體需要具備的條件。2、進行DNA的粗提取與鑒定二、學(xué)習(xí)目標(biāo)及重難點節(jié)次學(xué)習(xí)目標(biāo)重難點第二節(jié)

基因工程的基本操作程序1、闡明基因工程的原理和基本操作程序2、針對人類生產(chǎn)或生活中的某一需求，選取適當(dāng)?shù)幕蚬こ痰募夹g(shù)和方法，嘗試設(shè)計獲得某一轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的方案。3、嘗試進行PCR的基本操作并用電泳鑒定PCR的產(chǎn)物。重點：1、基因工程基本操作程序的四個步驟2、DNA片段的擴增及電泳鑒定難點：1、利用PCR獲取和擴增目的基因。2、DNA片段的擴增及電泳鑒定二、學(xué)習(xí)目標(biāo)及重難點節(jié)次學(xué)習(xí)目標(biāo)重難點第三節(jié)

基因工程的應(yīng)用1、舉例說出基因工程在農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和食品工業(yè)等方面的應(yīng)用2、認同基因工程的應(yīng)用價值3、關(guān)注基因工程的進展重點：舉例說出基因工程在農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和食品工業(yè)等方面的應(yīng)用難點：乳腺生物反應(yīng)器二、學(xué)習(xí)目標(biāo)及重難點節(jié)次學(xué)習(xí)目標(biāo)重難點第四節(jié)

蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用1、說出蛋白質(zhì)工程崛起的緣由2、概述蛋白質(zhì)工程的基本原理3、舉例說明依據(jù)人類需要對原有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行基因改造、生產(chǎn)目標(biāo)蛋白的過程重點：1、蛋白質(zhì)工程的基本原理2、依據(jù)人類需要對原有蛋白結(jié)構(gòu)進行基因改造、生產(chǎn)目標(biāo)蛋白質(zhì)的過程。難點：1、蛋白質(zhì)工程的基本原理2、依據(jù)人類需要對原有蛋白結(jié)構(gòu)進行基因改造、生產(chǎn)目標(biāo)蛋白質(zhì)的過程。三、本章概述及學(xué)習(xí)內(nèi)容本章章引言以轉(zhuǎn)基因抗蟲棉培育的背景為情境引人。一方面轉(zhuǎn)基因抗蟲棉在我國商業(yè)化種植的歷史已有20多年，產(chǎn)生了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益，以它為素材創(chuàng)設(shè)情境可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;另一方面我國是世界上第二個獨立成功培育擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的國家，選取這一實例有利于增強學(xué)生的民族自豪感和自信心。以此情境為依托，提出的問題“為什么傳統(tǒng)的雜交育種方法培育不出抗蟲棉，基因工程卻可以呢?基因工程是如何進行操作的?它給我們的生產(chǎn)和生活帶來了怎樣的影響?”直接指向本章將要學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容:基因工程的基本原理、操作程序和應(yīng)用。三、本章概述及學(xué)習(xí)內(nèi)容與情境相匹配，章題圖選用了轉(zhuǎn)基因抗蟲棉棉鈴和棉桃部分的特寫照片，給人以強烈的視覺沖擊和美的享受。章首頁設(shè)計的綠色背景映襯著綠色的棉鈴和枝條，寓意著基因工程煥發(fā)勃勃生機。與前兩章一樣，章首頁下方的文字闡述了基因工程的概念“科技探索之路基因工程的誕生和發(fā)展”是正文的“前奏曲”。由于基因工程的操作對是DNA分子，因此教材創(chuàng)造性地以DNA鏈為時間軸來呈現(xiàn)基因工程誕生和發(fā)展的脈絡(luò)。編者時間軸上涉及的科學(xué)史的內(nèi)容進行了精心挑選，這些內(nèi)容主要包括代表性的基礎(chǔ)理論研究成果技術(shù)發(fā)明、基因工程成果等。教材還注意反映我國科學(xué)家取得的重要成就，介紹了朱作言院士知導(dǎo)的團隊培育出世界首例轉(zhuǎn)基因魚的研究成果并配以一張珍貴的老照片，展示了當(dāng)時科學(xué)家們體攻關(guān)的工作場景，可以幫助學(xué)生樹立團隊合作的意識和激發(fā)他們的愛國情感。另有一張照片展示了我國華大集團獨立自主研發(fā)的高通量基因測序儀。時間軸左下方是一段總結(jié)性的文字，它是本章“科技探索之路”的點睛之筆，緊扣全書的學(xué)習(xí)主題，闡明了科學(xué)、技術(shù)和工程的關(guān)系，有利于學(xué)生形成對三者的整體認識。三、本章概述及學(xué)習(xí)內(nèi)容三、本章概述及學(xué)習(xí)內(nèi)容本章內(nèi)容分為4節(jié)。第1節(jié)介紹了基因工程操作需要的3種基本工具。由于這些工具是微的“分子工具”，學(xué)生在日常生活中很少接觸到，如果直接介紹用它們進行的基因工程操作，學(xué)生很難理解和掌握。因此，教材編排這節(jié)來專門闡述3種“分子工具”的作用。在此基礎(chǔ)上，第2節(jié)再系統(tǒng)介紹基因工程的基本操作程序?；蚬こ痰牟僮骶?、復(fù)雜，需要科學(xué)家花費大量的時間和精力去研究和創(chuàng)造，但是它產(chǎn)生的價值是巨大的，對生產(chǎn)和生活產(chǎn)生的變革性影響也是我們能切實感受到的。第3節(jié)就全面介紹了基因工程在農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、食品工業(yè)等方面的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在基因工程的基礎(chǔ)上，崛起了第二代基因工程一-蛋白質(zhì)工程，教材第4節(jié)進一步講述了相關(guān)內(nèi)容，這既是對基因工程內(nèi)容的補充和豐富，又折射出人類不斷開拓創(chuàng)新、不斷尋求發(fā)展的精神光輝。三、本章概述及學(xué)習(xí)內(nèi)容基因工程內(nèi)容的“高”和“新”，使教材如果處理不好，會提高學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，令他們視高科技為畏途，最終教學(xué)可能流于形式。為此，編者在保證知識結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性和完整性的同時充分考慮了本章內(nèi)容的基礎(chǔ)性，對部分內(nèi)容進行了取舍，只呈現(xiàn)主干，割舍枝權(quán)，做到有主有次;有些地方還采用了簡化的手法，如以圖示的形式化復(fù)雜為簡約。四、教學(xué)策略與課時安排（一）教學(xué)策略節(jié)次策略第一節(jié)

重組DNA技術(shù)的基本工具1.結(jié)合基因工程應(yīng)用的實例引人本節(jié)課的學(xué)習(xí)本節(jié)課是學(xué)習(xí)基因工程的開端，課前可以帶領(lǐng)學(xué)生參觀當(dāng)?shù)嘏e辦的與基因工程有關(guān)的展覽轉(zhuǎn)基因?qū)嶒灮?、轉(zhuǎn)基因作物種植基地等，或指導(dǎo)學(xué)生借助互聯(lián)網(wǎng)、科普雜志等，初步了解一些基因工程應(yīng)用的實例;也可以利用教材中的素材，如章引言中培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的實例，本節(jié)開篇“從社會中來”欄目中培育轉(zhuǎn)基因番木瓜的實例，提出本節(jié)課聚焦的問題，即在基因工程的操作中需要用到哪些“分子工具”，來引人本節(jié)課的學(xué)習(xí)。2.引導(dǎo)學(xué)生在分析舊知識的基礎(chǔ)上理解和掌握新知識本節(jié)的內(nèi)容是建立在必修1教材中酶的作用和特性，必修2教材中噬菌體侵染細菌的實驗DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制等相關(guān)內(nèi)容的基礎(chǔ)上的。引導(dǎo)學(xué)生建立新舊知識之間的聯(lián)系，將有助于他們理解和掌握新知識。3.組織好教材中的“思考·討論”活動，幫助學(xué)生理解“分子工具”的本質(zhì)特征基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計和施工的，屬于微觀層面，學(xué)生在日常生活中很少接觸到，對此比較陌生、難于理解。因此，在教學(xué)中要充分利用教材中的生動形象的比喻、直觀的插圖、模擬制作活動等幫助學(xué)生增加感性認識。教材“思考·討論”中的模擬制作活動對學(xué)生理解“分子工具”的本質(zhì)特征具有十分重要的作用。教材中主要模擬的是限制酶和DNA連接酶的作用，教學(xué)時可以讓活動內(nèi)容更加豐富。活動的安排可以按照教材中的順序，在學(xué)生學(xué)習(xí)完本節(jié)內(nèi)容后開展活動，以反饋檢測學(xué)生對前面內(nèi)容的掌握情況;也可以邊講授相關(guān)的內(nèi)容,邊帶領(lǐng)學(xué)生進行活動，通過任務(wù)驅(qū)動，讓學(xué)生在活動的過程中理解工具的作用。開展活動的同時，要注意利用好教材中的討論題引導(dǎo)學(xué)生展開討論，否則模擬活動可能會變成簡單的模仿。4.借助科學(xué)史，讓學(xué)生認同基因工程的誕生離不開技術(shù)創(chuàng)新基因工程的原理看似簡單，即將外源基因?qū)耸荏w細胞，使這個基因能在受體細胞內(nèi)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯，進而賦予生物新的遺傳特性。但其實從理論研究到工程實踐的過程并不簡單，這條發(fā)展之路離不開一項項創(chuàng)新技術(shù)的推動，教學(xué)中應(yīng)該讓學(xué)生明白這一點。四、教學(xué)策略與課時安排（一）教學(xué)策略節(jié)次策略第二節(jié)

基因工程的基本操作步驟1.讓學(xué)生明確為什么基因工程的基本操作程序要分為四個步驟引導(dǎo)學(xué)生分析基因工程每一步操作的必要性，可以幫助他們真正理解基因工程的操作流程為什么要有“目的基因的篩選與獲取”這一步?建議引導(dǎo)學(xué)生回顧基因工程的概念:“基因工程是指按照人們的愿望，通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品?！笨梢哉f這既是概念，又是原理。這里所說的“更符合人們需要”就是目的，那么更符合人們需要的那個基因就是目的基因了。有了目的基因，我們才能賦予一種生物新的遺傳特性。為什么要有“基因表達載體的構(gòu)建”這一步?因為單獨的DNA片段一目的基因是不能穩(wěn)定遺傳的。教材中提到構(gòu)建基因表達載體的目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且遺傳給下一代，同時使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。為什么要有“將目的基因?qū)耸荏w細胞”這一步?因為含有目的基因的表達載體只有進人受體細胞，并且維持穩(wěn)定和表達，才能實現(xiàn)一種生物的基因在另一種生物中的轉(zhuǎn)化。為什么要有“目的基因的檢測與鑒定”這一步?因為目的基因是否能夠在受體細胞中穩(wěn)定維持和表達它的遺傳特性，只有通過檢測與鑒定才能知道。在學(xué)生明白了為什么基因工程的基本操作程序分為四個步驟的基礎(chǔ)上，就可以讓他們進入每一個環(huán)節(jié)有關(guān)技術(shù)和方法內(nèi)容的學(xué)習(xí)了。四、教學(xué)策略與課時安排（一）教學(xué)策略節(jié)次策略第二節(jié)

基因工程的基本操作步驟2.利用一個貫穿的情境將基因工程的基本操作程序有機地串聯(lián)起來基因工程操作的四個步驟是統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、有序推進的，如果設(shè)計一個貫穿的大情境將它們有機串聯(lián)起來，不僅可以突出學(xué)習(xí)的主干，保持學(xué)生思維的連貫性，還能幫助他們形成對基因工程操作的整體認識，發(fā)展工程思維。需要注意的是，基因工程各個操作環(huán)節(jié)涉及的技術(shù)和方法較多，一個情境素材用到的只是某些特定的技術(shù)和方法，教師在教學(xué)時需要進行適當(dāng)?shù)难a充介紹和說明，以增加學(xué)生認識的深度和廣度，但是也不宜面面俱到，以免增加學(xué)生的學(xué)習(xí)負擔(dān)。3.聯(lián)系學(xué)生學(xué)過的知識幫助他們理解技術(shù)的原理本節(jié)有的技術(shù)原理比較抽象，教學(xué)中可以結(jié)合學(xué)生已經(jīng)學(xué)過的知識幫助他們理解。例如，讓學(xué)生基于DNA的復(fù)制，理解PCR的原理和PCR反應(yīng)體系的組成;基于基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程，理解目的基因的檢測需要在多個層次上進行。4.通過加強教學(xué)媒體的運用來突破技術(shù)難點基因工程基本操作的各個環(huán)節(jié)都有一些技術(shù)和方法層面上的難點不好理解，如PCR反應(yīng)的過程、基因表達載體的構(gòu)建、農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法等。教學(xué)中教師可以加強教學(xué)媒體的運用，搜集一些圖片或制作動畫視頻等，并結(jié)合教材中的插圖，為學(xué)生提供更加豐富的直觀感受。相關(guān)內(nèi)容可以既有靜態(tài)的又有動態(tài)的、既有具體節(jié)點又有整個過程的呈現(xiàn)，從而幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)的難點。四、教學(xué)策略與課時安排（一）教學(xué)策略節(jié)次策略第三節(jié)

基因工程的應(yīng)用1.立足教材，充分發(fā)揮教材對教學(xué)的指導(dǎo)作用以蘭花繁育問題為主線組織教學(xué)。首先利用“從社會中來”欄目中提出的問題，引導(dǎo)學(xué)生思考和討論;然后通過介紹植物細胞工程的基本技術(shù)讓學(xué)生明確解決這一問題的思路；進一步讓學(xué)生了解植物組織培養(yǎng)技術(shù)給現(xiàn)代蘭花產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造的經(jīng)濟價值和給百姓生活帶來的福利;最后引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用到其他生產(chǎn)、生活實踐中。2.利用當(dāng)?shù)刭Y源，結(jié)合教學(xué)實際情況盡可能讓學(xué)生動手實踐關(guān)于本節(jié)探究實踐活動的開展，教師要充分考慮當(dāng)?shù)氐馁Y源和教學(xué)的實際情況。盡可能組織學(xué)生親自動手實踐，或帶領(lǐng)學(xué)生到其他學(xué)?；蚩蒲性核鶇⒂^學(xué)習(xí)。植物組織培養(yǎng)的實驗耗時較長，可以讓學(xué)生在課前完成培養(yǎng)基的制備與滅菌，課上完成外植體的消毒和接種，課后再利用課余時間完成轉(zhuǎn)接、移栽、觀察、記錄等。3.依托工程應(yīng)用，滲透STS教育“植物細胞工程的應(yīng)用”小節(jié)介紹了大量植物細胞工程應(yīng)用的實例，教學(xué)時可以滲透STS教育。4.創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計方案解決問題借助教材提供的植物細胞工程在實際生產(chǎn)中應(yīng)用的實例，教師可以創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)科學(xué)原理和基本技術(shù)，從工程學(xué)角度設(shè)計方案，作出決策。在解決問題的過程中，學(xué)生分析問和解決問題的能力將得到提高，他們的工程思維也將得到發(fā)展。四、教學(xué)策略與課時安排（一）教學(xué)策略節(jié)次策略第四節(jié)

蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用1.利用教材中豐富的實例，引入新課教材開篇“從社會中來”欄目中提到的用細菌“畫畫”的實例具有一定的趣味性，能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心，是引人本節(jié)課的好素材。通過引導(dǎo)學(xué)生分析其中的原理，并聯(lián)系之前學(xué)過的熒光標(biāo)記技術(shù)，還能幫助學(xué)生認識蛋白質(zhì)工程應(yīng)用的價值，為后續(xù)的學(xué)習(xí)做鋪墊。另外，還可以利用教材“蛋白質(zhì)工程的