高中生物DNA重組技術(shù)的基本工具教學(xué)設(shè)計(jì)

人教版中學(xué)生物《重組技術(shù)的基本工具》教學(xué)設(shè)計(jì)

一、教學(xué)目標(biāo)

1、學(xué)問目標(biāo)：簡述重組技術(shù)所需三種基本工具作用。

2、實(shí)力目標(biāo)：

（1）通過對材料的視察，學(xué)會科學(xué)的視察方法，培育視察實(shí)力。

（2）通過對基本概念、基本原理、科學(xué)方法的正確理解和駕馭，逐步形成比較、

推斷、推理、分析、綜合等思維實(shí)力，具備能運(yùn)用學(xué)到的生物學(xué)學(xué)問評價(jià)和解

決某些實(shí)際問題的實(shí)力。

（3）通過學(xué)生動手制作重組的模型，培育學(xué)生的動手實(shí)力以與合作精神。

3、情感目標(biāo)：

通過學(xué)習(xí)基因操作的工具，使學(xué)生樹立結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的辯證唯物主義觀念。

二、教材分析

教材通過抗蟲棉花的圖片引導(dǎo)學(xué)生走進(jìn)基因工程的領(lǐng)域，接著闡述了在培育

抗蟲棉花的過程至少須要三種工具，即精準(zhǔn)確割的“手術(shù)刀”一一限制性內(nèi)切

酶、將片段再連接起來的“縫合針”一一連接酶、將體外重組好的導(dǎo)入受體細(xì)

胞的“運(yùn)輸工具”一一載體。通過實(shí)例激發(fā)學(xué)生的愛好，然后再逐一的介紹這

三種工具的作用。由于本節(jié)內(nèi)容是基因工程的入門，所以讓學(xué)生駕馭這三種工

具的作用是特別重要的。

三、學(xué)情分析

高二學(xué)生的思維水平、學(xué)習(xí)實(shí)力已經(jīng)發(fā)展到較高階段，大多數(shù)學(xué)生喜愛親

自動手操作，但是動手實(shí)力不強(qiáng)。

學(xué)生通過報(bào)刊、雜志、電視等媒體對基因工程的產(chǎn)物如轉(zhuǎn)基因的鯉魚，抗

蟲棉，耐寒的植物有所了解，因此在講授新課時，聯(lián)系實(shí)際，更簡潔引起學(xué)生

的愛好，便于新學(xué)問的駕馭，另外，在必修課中學(xué)習(xí)過的一些學(xué)問可以為新學(xué)

問的學(xué)習(xí)墊下鋪墊，如分子的結(jié)構(gòu)。

五、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)

重組技術(shù)所需的三種基本工具的作用

2.教學(xué)難點(diǎn)

（1）限制酶的作用特點(diǎn)和作用結(jié)果

（2）基因工程載體須要具備的條件

六、教學(xué)手段

多媒體課件教學(xué)，用剪刀代表限制酶剪切序列，制作重組質(zhì)粒模型

七、課前打算

1、老師：上網(wǎng)搜查基因工程的實(shí)例、圖片制成課件，用硬紙制作好的質(zhì)粒和

帶有目的基因的序列，發(fā)放相關(guān)資料。

2、學(xué)生：預(yù)習(xí)課本相關(guān)內(nèi)容，自帶剪刀和膠帶。

八、教學(xué)過程

（一）引入新課

老師活動：多媒體出示兩則與狂犬病相關(guān)的資料和圖片，

設(shè)問：為何煙草細(xì)胞中可以產(chǎn)生人的蛋白質(zhì)？

學(xué)生思索后回答：共用一套遺傳密碼，有了人的基因。

師：大家回答的很對，因?yàn)榭茖W(xué)家把人的基因轉(zhuǎn)入到煙草的細(xì)胞中，并在細(xì)胞

內(nèi)進(jìn)行表達(dá)，這就利用了重組技術(shù)，由于是在分子水平上進(jìn)行，而是肉眼看不

到的東西，所以要完成這一過程必須要有一套特別精細(xì)的工具，則，今日我們

就來學(xué)習(xí)重組技術(shù)的基本工具。

出示：課本圖片「1,

設(shè)問：視察這張圖片，想想須要哪些工具呢？

生：運(yùn)輸工具，手術(shù)刀，縫合針。

（設(shè)計(jì)意圖：利用課外資料吸引學(xué)生的留意力，引起學(xué)生的愛好，同時培育學(xué)

生的視察實(shí)力）

（一）“分子手術(shù)刀”一一限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）

設(shè)問：從哪里獲得限制性內(nèi)切酶？

學(xué)生活動：閱讀課本P4-5限制性核酸內(nèi)切酶一“分子手術(shù)刀”，找尋答案。

生：主要從原核生物中分別純化得到

設(shè)問：則限制酶是一種酶還是一大類酶呢？書上哪句話可以回答這個問題？

學(xué)生活動：閱讀教材

生：迄今已從近300種微生物中分別出4000種限制酶。

師：不錯，由于限制酶是可以切割分子的，因此在了解限制酶的作用特點(diǎn)之前,

請大家先來回顧一下分子的結(jié)構(gòu)，

出示分子的平面結(jié)構(gòu)圖

設(shè)問：分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是怎樣的？

生：由兩條反向平行的脫氧核甘酸單鏈組成，中間堿基依據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則

通過氫鍵相連，外側(cè)相鄰的脫氧核甘酸通過磷酸二酯鍵相連。

出示磷酸二酯鍵的位置的動畫圖片。

師：留意磷酸二酯鍵是由兩條磷酸酯鍵組成。分子外則的磷酸和脫氧核糖核酸

交替排列是不變的，則不同的分子是由于什么不同造成的呢？

生：不同的分子它的堿基對的排列依次不同。

出示:簡寫的分子圖。

師：對，所以在簡寫時外側(cè)用兩條直線表示磷酸和脫氧核糖交替排列，而內(nèi)側(cè)

的堿基對必需寫清晰。

（設(shè)計(jì)意圖：運(yùn)用多媒體展示的結(jié)構(gòu)，加深學(xué)生對已學(xué)學(xué)問的印象，利于駕馭

新學(xué)問，符合認(rèn)知的一般規(guī)律。）

師：下面我們在回過來看看限制酶的作用特點(diǎn)。

設(shè)問：限制酶的作用特點(diǎn)是什么呢？

師：請學(xué)生比較資料上5種限制酶的識別序列的圖片，閱讀課本相關(guān)學(xué)問，從

限制酶的識別序列，切割位點(diǎn)，切割部位這三個方面思索。

學(xué)生活動：閱讀教材，比較5種限制酶的識別序列。

生：它們能夠識別雙鏈分子的某種特定核甘酸序列，并且使每一條鏈中特定部

位的兩個核昔酸之間的磷酸二酯鍵斷開。

出示:剪開磷酸二酯鍵的動畫過程，

師：是連接兩個脫氧核甘酸之間的磷酸酯鍵。因此可以歸納出限制酶具有特異

性。

（設(shè)計(jì)意圖：通過學(xué)生的閱讀，比較，培育學(xué)生的視察實(shí)力、分析問題的實(shí)力

和歸納總結(jié)實(shí)力）

設(shè)問：則限制酶切割后會產(chǎn)生什么結(jié)果呢？

學(xué)生活動：請同學(xué)們把1,2,3這三種限制酶切割的結(jié)果畫出來。

利用投影儀把一些學(xué)生寫的結(jié)果投影出來。

學(xué)生視察評論，得出正確答案。

師：大家會畫，則會剪嗎？請同學(xué)們在序列中找到4,5的識別序列，并用剪刀

把結(jié)果給剪切出來。

學(xué)生動手操作，利用投影儀展示學(xué)生的剪切結(jié)果。

師：通過大家動手，可以看到經(jīng)過限制酶切割之后得到幾種結(jié)果。

生：一種形成黏性末端，一種形成平末端。

設(shè)問：為什么會有這兩種不同的作用結(jié)果呢？緣由何在？

學(xué)生活動：閱讀課本，找尋答案。

生：限制酶在它識別序列的中心位置兩側(cè)將兩條單鏈分割開，就形成黏性末端,

而從識別序列的中心位置切開就產(chǎn)生平末端。

出示：粘性末端和平末端的圖片。

師：展示圖解，加以補(bǔ)充說明。被限制酶切開的兩條單鏈的切口，帶有幾個伸

出的核甘酸，他們之間正好互補(bǔ)配對，這樣的切口叫黏性末端。而限制酶切開

的兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。

設(shè)問：限制酶剪開的粘性末端相同嗎？

生：相同

師：對，由于分子是由兩條反向平行的脫氧核甘酸單鏈構(gòu)成，所以在讀堿基時,

要依據(jù)相反的方向讀。

設(shè)問：2號和3號限制酶切割之后得到的粘性末端相同嗎？

學(xué)生活動：視察比較自己所畫的粘性末端

生：相同

師：不同的限制酶也可以得到相同的粘性末端，但是在基因工程中我們一般強(qiáng)

調(diào)同種限制酶，這樣得到的粘性末端肯定相同。

（設(shè)計(jì)意圖：通過學(xué)生自己動手，激起學(xué)生的愛好，同時更加直觀的了解學(xué)問,

加深對學(xué)問的理解）

設(shè)問：大家留意限制酶切割的目的基因自身不會進(jìn)入受體細(xì)胞，則它怎樣才能

導(dǎo)入受體細(xì)胞？

學(xué)生：須要“分子運(yùn)輸車”一一載體

設(shè)問：現(xiàn)在常用的載體是誰呢？

生：質(zhì)粒

設(shè)問：什么是質(zhì)粒？

學(xué)生活動：閱讀教材，找尋答案。

生：質(zhì)粒是一種袒露的、結(jié)構(gòu)簡潔、獨(dú)立于細(xì)菌擬核之外，并具有自我復(fù)制實(shí)

力的很小的雙鏈環(huán)狀分子。

師：很對，但是用得最多的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒。

出示：大腸桿菌的質(zhì)粒圖片。

設(shè)問：請同學(xué)依據(jù)大腸桿菌的質(zhì)粒特點(diǎn)，結(jié)合課本，想想作為載體所需的條件

是什么呢？

生：須要有限制酶切割位點(diǎn)，以便目的基因插入其中，攜帶進(jìn)入受體細(xì)胞。

師：對應(yīng)的是大腸桿菌質(zhì)粒的哪個結(jié)構(gòu)？

生：對應(yīng)的是大腸桿菌質(zhì)粒的目的基因插入位點(diǎn)。

師：還有嗎？

生：須要有標(biāo)記基因，便于重組的鑒定和選擇，篩選出導(dǎo)入目的基因的受體細(xì)

胞，對應(yīng)的是大腸桿菌的氨茉青霉素的抗性基因。

師：不錯，則復(fù)制原點(diǎn)有什么用呢？

生：可以讓插入到質(zhì)粒上的目的基因隨著質(zhì)粒的復(fù)制而一起復(fù)制。

師：所以充當(dāng)運(yùn)載體的要具備以下幾個必要條件：

(1)有「多個限制酶切點(diǎn)

(2)導(dǎo)入基因能在受體細(xì)胞中復(fù)制、表達(dá)

(3)有某些標(biāo)記基因，便于篩選

設(shè)問：除了質(zhì)粒，還有哪些分子也可以作為載體呢？

生：噬菌體，動植物病毒。

師：它們都是病毒，可以做載體，說明他們具備了作為載體的條件。

(設(shè)計(jì)意圖：利用插圖，結(jié)合閱讀課本，歸納載體必需具備條件的相識，培育

學(xué)生歸納總結(jié)實(shí)力，從而加深學(xué)生的記憶。)

設(shè)問：要將切割下來的目的基因和運(yùn)載體片段接連在一起，須要用到什么酶？

學(xué)生：連接酶。

老師：同學(xué)們說得對！

出示：思索：限制酶切割后有兩種不同的結(jié)果，一種產(chǎn)生黏性末端，一種產(chǎn)生

平末端。則復(fù)原它們的連接時，所用連接酶是否一樣呢？

學(xué)生活動：閱讀教材，找尋答案。

學(xué)生：所用的酶不一樣。

出示：粘性末端連接的動畫過程。

設(shè)問：這是什么種類的連接酶連接的呢?

生：E?連接酶和T4連接酶可“縫合”雙鏈黏性末端，

師：對，則連接的縫隙形成什么鍵？

生：磷酸二酯鍵

出示：平末端連接的動畫過程

設(shè)問：這是什么種類的連接酶連接的呢？

生：T4連接酶可“縫合”雙鏈的平末端，但平末端之間連接的效率比較低。

師：連接酶常用的有兩種即￡?連接酶和T4連接酶，它們連接的末端有所不

同，但是結(jié)果都是為了形成磷酸二酯鍵，使片段連在一起。

現(xiàn)在請大家動手、動腦協(xié)調(diào)協(xié)作，制作一個重組質(zhì)粒。

出示：動動手：已知限制性內(nèi)切酶的識別序列和切點(diǎn)是」。在目的基因的兩側(cè)

均有它切點(diǎn)，而質(zhì)粒中也有它的一個切點(diǎn)。請用剪刀代表限制酶，透亮膠代替

連接酶，利用所給的硬紙片，制作一個重組質(zhì)粒的模型。加深和鞏固學(xué)生對這

三種工具的理解。

學(xué)生活動：兩人一組制作重組質(zhì)粒模型。

老師活動：巡察、指導(dǎo)一些學(xué)生制作。

最終結(jié)束時加強(qiáng)反思，請以為同學(xué)歸納本節(jié)課的內(nèi)容，出示本節(jié)課的板書，布

置作業(yè)。

（設(shè)計(jì)意圖：激發(fā)學(xué)生的愛好，活躍課堂氣氛，體現(xiàn)基礎(chǔ)學(xué)問的精確運(yùn)用，在

運(yùn)用中加深對基礎(chǔ)學(xué)問的深層次理解，同時加強(qiáng)學(xué)生的合作精神。）

九、板書設(shè)計(jì)

1.1重組技術(shù)的基本工具

（一）“分子手術(shù)刀”：限制性核酸內(nèi)切酶

1、來源:主要來自原核生物

2、作用特點(diǎn):特異性

3、結(jié)果:產(chǎn)生黏性末端或平末端

（二）“分子縫合針”：連接酶

1、種類：連接酶和T4連接酶

2、作用：把末端之間的縫隙“縫合”起來

（三）“分子運(yùn)輸車”：基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體

1、種類:質(zhì)粒、動植物病毒等

2、條件：自我復(fù)制、限制酶切點(diǎn)、標(biāo)記基因

十、教學(xué)反思：

本節(jié)課采納了引導(dǎo)探究式的教學(xué)模式，通過老師創(chuàng)設(shè)自主合作的學(xué)習(xí)情景,

激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，活躍學(xué)生的思維。使老師由單純的信息表達(dá)者轉(zhuǎn)變成

信息的加工者、組織者，處于主導(dǎo)地位；學(xué)生也由被動地接受學(xué)問轉(zhuǎn)變成學(xué)習(xí)

的主體，通過自己的視察和思索以與動手操作，主動獲得學(xué)問。這樣在課堂教

學(xué)過程中，通過師生互動、生生互動，活躍了課堂氣氛，從而落實(shí)了新課改的

理念。但由于時間有限，有的學(xué)問點(diǎn)沒有講的透徹，而且有的環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)還不夠

好，所以仍需不斷改進(jìn)和努力