基因工程的基本操作程序

精品文档你我共享“基因工程的基本操作程序”一节的教学设计天津复兴中学车未艾1 教材分析基因工程的基本操作程序是人教版选修3 专题 1 基因工程中第2 节内容，本节是基因工程 专题的核心， 上承 DNA重组技术的基本工具一节，下接基因工程的应用。对于基因工程，学生接触得很少，文字描述中会感到抽象，为此，教材中采用形象化得呈现方式简述了基因工程基本操作程序的四个步骤。例如，基因文库中把基因组文库比作国家图书馆，而把cDNA文库比作某市图书馆，这样便于学生理解和掌握。此外，在教材处理中还呈现主干， 割舍枝杈， 将非主干内容以生物技术资料卡、拓展视野 等方式呈现，【 1】做到有主有次。2 学情分析学生经过上一节的学习已经掌握DNA 重组技术所需三种基本工具的作用及基因工程载体所需条件等知识， 具备学习基因工程的基本操作程序一节的基础； 而且经过一年必修教材的学习，学生的生物基础知识较扎实，思维的目的性、连续性和逻辑性已初步建立。但基因工程一节对学生来说难点较多， 如果处理不好， 会变成简单的死记硬背。 因此在教学过程中，应在教师引导下适时加强学生解决问题和运用概念图等生物学语言归纳结论等方面的能力。3 教学目标3.1知识目标简述基础理论研究和技术进步催化了基因工程简述基因工程的原理和基本步骤3.2能力目标学会运用概念图总结基因工程的基本步骤及方法尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问题的方案3.3情感态度与价值观关注基因工程的发展认同基因工程的应用促进生产力的提高4 教学重点与难点4.1教学重点基因工程基本操作程序的四个步骤4.2教学难点从基因文库中获取目的基因利用 PCR技术扩增目的基因5 教学整体思路采用从“整体- 部分 - 整体”的教学思路，首先引用基因工程案例使学生从整体上了解基因工程的四个步骤， 其次采用分步探究的形式帮助学生理解各个步骤的原理、方法和过程，【 2】最后教师引导学生用概念图将所学的知识从整体上再次整合。6 教学过程教学环节教师行为学 生活动1 ）出示我国有知识产权的转基导入新课因抗虫棉的培看图并回答：首育图解先要获得目的基知识改变命运精品文档你我共享2） 质疑：转基因抗因，其次将目的虫 棉 培 育 的 四基因连接到Ti 质个关键步骤粒上，再次将重3 ）根据学生回答组的 Ti 质粒导入补充还需检测受体细胞，最后抗虫基因是否要重建转基因植已经进入棉花物植株，并由此引出基因工程的四部曲1 ）提问转基因抗回忆旧知识并回虫棉培育需要答哪些工具2 ）讲授目的基因看书并回答：从的概念自然界已有的物3 ）指导学生看书种中分离和人工并质疑： 获取目合成的基因总的来说有哪两种方式4 ）根据学生回答思考并回答：先强调如果已知获取苏云金芽孢抗虫基因核苷杆菌的全部基酸序列且序列因，再从中提取目的基因的获取较短小， 可通过抗虫基因DNA合成仪直接进行人工合成5 ）质疑：如果对抗虫基因的碱基序列完全不知，怎样才能得到苏云金芽孢思考并回答：操杆菌体内的抗作条件：对目的虫基因基因序列未知6 ）针对学生回答应用工具：限制引出基因文库性内切酶、DNA概念连接酶、载体7 ）指导学生看图过程：从基因组并归纳构建基中提取DNA酶因文库时的操切、纯化与载作条件、 应用工体连接侵染大具和过程肠杆菌建立基因组文库知识改变命运精品文档你我共享教学环节看书并回答：只包含一种生物部分基因的文库8 ） 对学生回答给与肯定并强调构建基因组文目的基因的获取库时应注意两看书并回答：提点：1每个受体取某种生物发育菌 DNA分子都包某个时期的 mRNA含一段不同的反转录成互补外源 DNA片段；DNA与载体连2 本方法适用接侵染大肠杆于获取原核细菌建立部分基胞的基因因文库9） 指导学生看书，说出部分基因文库（cDNA）概念10）教师补充如想知道一种学生活动生物在个体发看书并回答：模育不同阶段表板、原料、引物、达基因不同， 应TaqDNA聚合酶构建 cDNA文库11）指导学生看书，质疑： 如何构建部分基因文库讨论并回答：变12）引出如果性： 90 95 已知抗虫基因高温下双链DNA的一部分， 则可解链成单链；退通过 PCR技术扩火： 55 60 增目的基因引物结合到互补DNA 链；延伸：72 Taq 酶从引教物起始进行互补师行为链的合成；第2知识改变命运精品文档你我共享13）指导学生轮循环看书质疑：PCR技术扩增目的基因需要的条件14）观看 PCR过程插图，质学生独立完成，疑： PCR扩增的教师给予指导过程15）列表比较利用 PCR技术扩增目的基因与细胞内 DNA复制的异同1 ） 引出基因表达载体的构建是基因工程的核思考并回答：1心及构建基因该方法针对性表达载体的意差，完全靠运气义2 不方便检测，基因表达载体的构建2 ） 质疑：将生物无法确定目的基的所有 DNA直接因是否导入受体导入受体细胞细胞是否可行， 如果这样做， 结果怎样3 ） 提问：回忆载体需要具备的讨论并回答：启条件动子和终止子，4 ） 根据学生回答它们分别位于目引出基因表达的基因的两侧载体也应具备复制原点、 标记知识改变命运精品文档你我共享基因等条件， 进思考并回答：复一步明确基因制原点：控制复表达载体最终制起始的位点；要表达出人类抗性基因：检测所需的蛋白质目的基因是否导产物入受体细胞；5） 质疑：从 cDNA多个限制酶切文库中获取的点：目的基因插目的基因没有入；启动子， 如果要启动子：位于基实现将编码序因首端；是 RNA列导入受体生聚合酶识别和结物中并成功表合位点，驱动基达，基因表达载因转录出 mRNA，体还需哪些元最终获得蛋白件质；6）提问：总结基因终止子：转录在表达载体构成，所需地方停下来并说明各个元件的作用1 ） 引出转化的概将目的基因导入受体细胞念，并强调转化看书并回答：1的最终目的是农杆菌生活在土教学环节目的基因在受壤中，自然条件体细胞维持稳下能感染双子叶定和表达植物和裸子植物2 ） 讲授：将目的2 农杆菌中 Ti质基因导入植物粒上的 T-DNA 可细胞有三种方转移至受体细法，其中最常用胞，并且整合到的是农杆菌转受体细胞染色体化法DNA上3） 引导学生看书，质疑：农杆菌有学将目的基因导入受体细胞何特点生活动讨论并回答：将教 师 行目的基因导入Ti为质粒转入农杆菌含重组 Ti质粒的农杆菌导4 ） 引导学生看插入植物细胞植图，概述农杆菌物组织培养转转化法的过程基因植物5 ） 质疑：将目的看书并回答：显知识改变命运精品文档你我共享基因导入动物微注射法，受体细胞中的常用细胞是受精卵方法及常用的受体细胞思考并回答：动6 ）质疑：培育转物体细胞没有全基因动物时， 受能性，受精卵全体细胞能否采能性高，并且营用动物体细胞，养物质丰富为何采用受精卵7 ）引出原核生物看书并回答：用的特点， 早期基Ca2+ 处 理 制 备 感因工程都用原受态细胞核生物作受体细胞，质疑： 目的基因导入微听讲并根据习题生物细胞采用理解的方法8 ）讲授：怎样筛选含外源基因的受体细胞， 主要是应用标记基因的插入失活特性， 向学生展示图， 并配以习题1 ）质疑：用什么思考并回答：给方法可以知道棉铃虫喂食抗虫抗虫棉赋予了棉，看虫子生活植物抗虫特性状况；检测抗虫棉染色体DNA上2 ）质疑：检测与是否插入目的基鉴定有何不同，因基因工程成功看书并回答：检的标志（提示学测是分子水平上生应用真核生的，而鉴定是个物中心法则思体水平上的。成考）功标志是表达出3 ）引出检测分为人类所需蛋白质DNA、mRNA和蛋白质水平。 强调目的基因的检测与鉴定检测转基因生物染色体的DNA上是否插入目思考并回答：方知识改变命运精品文档你我共享的基因是目的法： DNA分子杂基因能否在真交；核生物中稳定探针：含有目的遗传的关键。基因的单链DNA，4） 指导学生看书，用放射性同位素质疑： DNA水平标记；上的检测应用步骤：转基因生什么方法， 探针物提取基因组是什么， 如何标DNA 和探针杂交记，检测如何操有杂交带证作明目的基因已插5） 根据学生回答，入染色体DNA中补充探针还可思考并回答：碱以用地高辛和基互补配对原则生物素标记。 质疑： DNA分子杂思考并回答：转交原理基因生物 mRNA与6 ）检测目的基因DNA探针杂交；原是否转录mRNA 理：碱基互补配应用方法， 依据对原则原理7 ）质疑：用什么思考并回答：转方法检测目的基因生物提取基因是否翻译蛋白质（用其作出蛋白质， 原理抗原）与抗体反是什么应有杂交带目的基因已形成蛋白质产品；8）讲授：除上述分原理：抗原抗子水平上的检体特异性结合测外，还可以应用个体生物学水平的鉴定，如给棉铃虫喂食抗虫棉，看虫子生活状况等整体水平上归纳总结教师引导下，学生见图 3讨论总结出基因工程的基本操作程序概念图，在整体上把握知识脉络7 教学反思知识改变命运精品文档你我共享1） 巧妙布置预习作业，化“复杂”为“简约”。由于基因工程内容上的“高”与“新”，处理不好， 会提高学习难度，令学生视高科技为畏途，致使教学流于形式。所以在课前以学生较为熟悉的转基因抗虫棉的培育过程案例为预习作业，使学生首先从整体上了解基因工程的四个步骤，起到了突破难点及培养自学能力的目的。2）巧妙运用插图及多媒体技术，化“抽象”为“形象”。对于基因工程，学生接触得少，只运用文字来教学会感到很抽象。如在讲授如何构建基因文库时，教师会提供一幅非常形象的插图， 结合图文提出相应问题，诱导学生思考， 从而把学习的注意力从简单的死记硬背引导到分析、批判、创新等有利于学生终身发展的能力上来。【 1】3）巧妙利用概念图串联知识，化“部分”为“整体”。概念不可能单独存在，每个概念都必须根据与之有关的其他概念间的关系才能确定其准确的含义。通过分步探讨， 学生已经对基因工程每一步操作的原理、 方法和过程做到了理解，但并未从整体上把握到基因工程的全过程， 教师可以指导学生构建概念图，将零散的知识进行归纳，把已掌握的知识显性化、可视化，实现新课程有效教与学的策略。沁园春雪北国风光， 千里冰封， 万里雪飘。望长城内外， 惟余莽莽； 大河上下， 顿失滔滔。山舞银蛇， 原驰蜡象，欲与天公试比高。须晴日，看红装素裹， 分外妖娆。江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。知识改变命运精品文档你我共享惜秦皇汉武， 略输文采； 唐宗宋祖， 稍逊风骚。一代天骄， 成吉思汗， 只识弯弓射大雕。俱往矣， 数风流人物，还看今朝。克知识改变命运