2024年高中生物 專題1 基因工程 1.1 DNA重組技術(shù)的基本工具教案 新人教版選修3

2024年高中生物專題1基因工程1.1DNA重組技術(shù)的基本工具教案新人教版選修3授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容來(lái)自2024年高中生物選修3的專題1“基因工程”，具體為1.1節(jié)“DNA重組技術(shù)的基本工具”。本節(jié)課的主要內(nèi)容包括：

1.DNA重組技術(shù)的概念及其意義：讓學(xué)生了解DNA重組技術(shù)的定義，以及它在生物技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用和價(jià)值。

2.DNA重組技術(shù)的基本工具：介紹限制酶、DNA連接酶和載體等基本工具的作用和使用方法。

3.基因克隆與表達(dá)：講解基因克隆的基本原理，以及如何在細(xì)胞中表達(dá)外源基因。

4.基因工程的應(yīng)用：介紹基因工程在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例。

5.基因工程實(shí)驗(yàn)操作：讓學(xué)生掌握基因工程實(shí)驗(yàn)的基本步驟和技巧，如DNA提取、酶切、連接、轉(zhuǎn)化等。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)主要包括：

1.理解能力：使學(xué)生能夠理解DNA重組技術(shù)的概念、原理及其在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。

2.實(shí)踐操作能力：培養(yǎng)學(xué)生能夠獨(dú)立完成基因工程實(shí)驗(yàn)的基本操作，如DNA提取、酶切、連接、轉(zhuǎn)化等。

3.思維品質(zhì)：培養(yǎng)學(xué)生批判性思維，能夠?qū)蚬こ碳夹g(shù)的應(yīng)用進(jìn)行合理的評(píng)估和思考。

4.科學(xué)素養(yǎng)：使學(xué)生了解基因工程技術(shù)在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

5.創(chuàng)新能力：激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基因工程技術(shù)創(chuàng)新的能力。學(xué)習(xí)者分析1.相關(guān)知識(shí)掌握：學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握了細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)基因、DNA等概念有一定的了解。但具體到DNA重組技術(shù)，部分學(xué)生可能還沒(méi)有接觸到，需要從基礎(chǔ)知識(shí)開(kāi)始引入。

2.學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：學(xué)生對(duì)生物技術(shù)的應(yīng)用興趣較高，尤其是與現(xiàn)實(shí)生活密切相關(guān)的實(shí)例。在學(xué)習(xí)能力方面，學(xué)生具備一定的邏輯思維和實(shí)驗(yàn)操作能力。在學(xué)習(xí)風(fēng)格上，部分學(xué)生偏愛(ài)理論，部分學(xué)生偏愛(ài)實(shí)踐操作。

3.可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：學(xué)生在理解DNA重組技術(shù)的基本原理和實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中可能存在困難。此外，對(duì)于基因工程在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，學(xué)生可能缺乏足夠的了解。在教學(xué)過(guò)程中，需要關(guān)注不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，針對(duì)性地進(jìn)行引導(dǎo)和幫助。同時(shí)，要注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，讓學(xué)生在實(shí)際操作中加深對(duì)知識(shí)的理解。教學(xué)資源1.軟硬件資源：教室、生物實(shí)驗(yàn)室、顯微鏡、PCR儀器、離心機(jī)、電泳設(shè)備、DNA提取試劑盒等。

2.課程平臺(tái)：學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)、在線學(xué)習(xí)平臺(tái)等。

3.信息化資源：多媒體課件、教學(xué)視頻、實(shí)驗(yàn)操作演示視頻、基因工程相關(guān)文章、案例分析等。

4.教學(xué)手段：講授法、案例分析法、小組討論法、實(shí)驗(yàn)操作法、peerinstruction等。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：引起學(xué)生對(duì)DNA重組技術(shù)的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過(guò)程：

開(kāi)場(chǎng)提問(wèn)：“你們知道DNA重組技術(shù)是什么嗎？它與我們的生活有什么關(guān)系？”

展示一些關(guān)于基因工程技術(shù)的圖片或視頻片段，讓學(xué)生初步感受其魅力或特點(diǎn)。

簡(jiǎn)短介紹DNA重組技術(shù)的基本概念和重要性，為接下來(lái)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.DNA重組技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解DNA重組技術(shù)的基本概念、組成部分和原理。

過(guò)程：

講解DNA重組技術(shù)的定義，包括其主要組成元素或結(jié)構(gòu)。

詳細(xì)介紹限制酶、DNA連接酶和載體等基本工具的作用和使用方法。

3.DNA重組技術(shù)案例分析（20分鐘）

目標(biāo)：通過(guò)具體案例，讓學(xué)生深入了解DNA重組技術(shù)的特性和重要性。

過(guò)程：

選擇幾個(gè)典型的DNA重組技術(shù)案例進(jìn)行分析。

詳細(xì)介紹每個(gè)案例的背景、特點(diǎn)和意義，讓學(xué)生全面了解DNA重組技術(shù)的多樣性或復(fù)雜性。

引導(dǎo)學(xué)生思考這些案例對(duì)實(shí)際生活或?qū)W習(xí)的影響，以及如何應(yīng)用DNA重組技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和解決問(wèn)題的能力。

過(guò)程：

將學(xué)生分成若干小組，每組選擇一個(gè)與DNA重組技術(shù)相關(guān)的主題進(jìn)行深入討論。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準(zhǔn)備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點(diǎn)評(píng)（15分鐘）

目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，同時(shí)加深全班對(duì)DNA重組技術(shù)的認(rèn)識(shí)和理解。

過(guò)程：

各組代表依次上臺(tái)展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學(xué)生和教師對(duì)展示內(nèi)容進(jìn)行提問(wèn)和點(diǎn)評(píng)，促進(jìn)互動(dòng)交流。

教師總結(jié)各組的亮點(diǎn)和不足，并提出進(jìn)一步的建議和改進(jìn)方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)DNA重組技術(shù)的重要性和意義。

過(guò)程：

簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括DNA重組技術(shù)的基本概念、組成部分、案例分析等。

強(qiáng)調(diào)DNA重組技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活或?qū)W習(xí)中的價(jià)值和作用，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步探索和應(yīng)用DNA重組技術(shù)。

布置課后作業(yè)：讓學(xué)生撰寫一篇關(guān)于DNA重組技術(shù)的短文或報(bào)告，以鞏固學(xué)習(xí)效果。知識(shí)點(diǎn)梳理本節(jié)課的主要知識(shí)點(diǎn)包括：

1.DNA重組技術(shù)的概念：DNA重組技術(shù)是指通過(guò)人工方法將不同來(lái)源的DNA片段重新組合，形成具有新的遺傳特性的DNA分子的技術(shù)。

2.DNA重組技術(shù)的意義：DNA重組技術(shù)在生物技術(shù)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值，可以用于基因克隆、基因編輯、基因表達(dá)等，為基因研究和基因治療提供了強(qiáng)大的工具。

3.限制酶的作用：限制酶是一種能夠識(shí)別特定的DNA序列并在特定位點(diǎn)切割DNA的酶，它是DNA重組技術(shù)中最重要的工具之一。限制酶能夠切割DNA的特定序列，產(chǎn)生具有粘性末端的DNA片段。

4.DNA連接酶的作用：DNA連接酶是一種能夠?qū)蓚€(gè)DNA分子連接在一起的酶，它能夠?qū)NA的粘性末端連接起來(lái)，形成一個(gè)完整的DNA分子。

5.載體的作用：載體是一種能夠攜帶外源DNA片段并在宿主細(xì)胞中復(fù)制的DNA分子，它能夠幫助外源DNA片段在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定存在并表達(dá)。

6.基因克隆的基本原理：基因克隆是通過(guò)將目的基因插入到載體中，然后將載體轉(zhuǎn)化到宿主細(xì)胞中，從而在宿主細(xì)胞中大量復(fù)制目的基因的過(guò)程。

7.基因表達(dá)的過(guò)程：基因表達(dá)是指將基因轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)的過(guò)程，包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)步驟。轉(zhuǎn)錄是將DNA序列轉(zhuǎn)化為mRNA序列的過(guò)程，翻譯是將mRNA序列轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)序列的過(guò)程。

8.基因工程的應(yīng)用：基因工程技術(shù)在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如基因治療、基因疫苗、轉(zhuǎn)基因作物等。

9.基因工程實(shí)驗(yàn)操作：基因工程實(shí)驗(yàn)操作包括DNA提取、酶切、連接、轉(zhuǎn)化等步驟，這些操作是實(shí)現(xiàn)基因重組和基因克隆的關(guān)鍵。

10.基因工程實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)：在進(jìn)行基因工程實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要注意操作的無(wú)菌無(wú)毒、實(shí)驗(yàn)物質(zhì)的質(zhì)量和純度、實(shí)驗(yàn)條件的控制等因素，以確保實(shí)驗(yàn)的成功和準(zhǔn)確。重點(diǎn)題型整理七、重點(diǎn)題型整理

為了幫助學(xué)生更好地理解和掌握DNA重組技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，以下是對(duì)照教材整理的五個(gè)重點(diǎn)題型，每個(gè)題型都包含了詳細(xì)的解答和說(shuō)明。

題型1：判斷題

1.限制酶只能識(shí)別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列。（）

解答：錯(cuò)。限制酶不僅可以識(shí)別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列，還可以識(shí)別單鏈DNA分子的特定核苷酸序列。

題型2：填空題

2.在DNA重組技術(shù)中，將目的基因插入載體后，通過(guò)轉(zhuǎn)化將重組載體導(dǎo)入宿主細(xì)胞，從而實(shí)現(xiàn)目的基因在宿主細(xì)胞中的_____和_____。

解答：表達(dá)、復(fù)制。在DNA重組技術(shù)中，將目的基因插入載體后，通過(guò)轉(zhuǎn)化將重組載體導(dǎo)入宿主細(xì)胞，從而實(shí)現(xiàn)目的基因在宿主細(xì)胞中的表達(dá)和復(fù)制。

題型3：選擇題

3.下列哪種酶不是DNA重組技術(shù)中必需的酶？

A.限制酶

B.DNA連接酶

C.逆轉(zhuǎn)錄酶

D.核酸酶

解答：C.逆轉(zhuǎn)錄酶不是DNA重組技術(shù)中必需的酶。DNA重組技術(shù)中必需的酶包括限制酶、DNA連接酶和核酸酶。

題型4：簡(jiǎn)答題

4.請(qǐng)簡(jiǎn)述基因克隆的過(guò)程。

解答：基因克隆的過(guò)程包括以下幾個(gè)步驟：

1)提取目的基因：通過(guò)PCR、基因文庫(kù)等方法獲取目的基因。

2)插入載體：將目的基因插入到載體中，形成重組載體。

3)轉(zhuǎn)化宿主細(xì)胞：將重組載體導(dǎo)入宿主細(xì)胞，使目的基因在宿主細(xì)胞中復(fù)制和表達(dá)。

4)篩選和鑒定重組子：通過(guò)特定的篩選方法，如抗性篩選、表達(dá)產(chǎn)物篩選等，篩選出含有目的基因的宿主細(xì)胞，并進(jìn)行鑒定。

題型5：應(yīng)用題

5.假設(shè)實(shí)驗(yàn)室要克隆一個(gè)名為“Gene1”的基因，請(qǐng)列出實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的基本步驟。

解答：實(shí)現(xiàn)克隆“Gene1”基因的基本步驟如下：

1)設(shè)計(jì)引物：根據(jù)“Gene1”基因的序列設(shè)計(jì)合適的引物。

2)提取模板DNA：從目標(biāo)生物體中提取含有“Gene1”基因的DNA模板。

3)PCR擴(kuò)增：使用設(shè)計(jì)的引物和提取的模板DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增，獲得“Gene1”基因的DNA片段。

4)酶切連接：將擴(kuò)增得到的“Gene1”基因DNA片段與載體進(jìn)行酶切連接，形成重組載體。

5)轉(zhuǎn)化宿主細(xì)胞：將重組載體導(dǎo)入宿主細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)“Gene1”基因在宿主細(xì)胞中的復(fù)制和表達(dá)。

6)篩選和鑒定：通過(guò)特定的篩選方法，篩選出含有“Gene1”基因的宿主細(xì)胞，并進(jìn)行鑒定。

這五個(gè)題型涵蓋了DNA重組技術(shù)的基本概念、原理、操作步驟和應(yīng)用等方面的知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)這些題目的練習(xí)，有助于學(xué)生鞏固和提高對(duì)DNA重組技術(shù)的理解和應(yīng)用能力。內(nèi)容邏輯關(guān)系1.重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)

①基因重組技術(shù)的概念與意義

②限制酶、DNA連接酶和載體的作用與使用方法

③基因克隆與表達(dá)的過(guò)程與原理

④基因工程的應(yīng)用實(shí)例

⑤基因工程實(shí)驗(yàn)操作的步驟與注意事項(xiàng)

2.詞句關(guān)系

①DNA重組技術(shù)：人工方法將不同來(lái)源的DNA片段重新組合，形成具有新的遺傳特性的DNA分子的技術(shù)。

②限制酶：能夠識(shí)別特定的DNA序列并在特定位點(diǎn)切割DNA的酶。

③載