DNA重組技術(shù)的基本工具的1

1、全國(guó)中小學(xué)“教學(xué)中的互聯(lián)網(wǎng)搜索”優(yōu)秀教學(xué)案例評(píng)選高中生物DNA重組技術(shù)的基本工具教案設(shè)計(jì) 沈紅梅 湯原縣高級(jí)中學(xué) DNA重組技術(shù)的基本工具教案設(shè)計(jì)一、教案背景1、面向?qū)W生： 小學(xué) 中學(xué) 高中2、教材版本：人教版選修三現(xiàn)代生物科技專題3、學(xué)科：生物4、課時(shí)：1課時(shí)5、學(xué)生課前準(zhǔn)備： （1） 提前通知學(xué)生預(yù)習(xí)課文 （2） 用黃色和藍(lán)色卡紙制作模擬DNA片段，剪刀，透明膠等二、教學(xué)課題（一）教學(xué)目標(biāo)和要求知識(shí)目標(biāo)：（1）了解基因工程的基本概念。 （2）簡(jiǎn)述三種工具的作用（3）認(rèn)同基因工程的誕生和發(fā)展離不開(kāi)理論研究和技術(shù)創(chuàng)新。能力目標(biāo)：（1）通過(guò)對(duì)材料的觀察，學(xué)會(huì)科學(xué)的觀察方法，培養(yǎng)觀察能力。 （2）

2、通過(guò)對(duì)基本概念、基本原理、科學(xué)方法的正確理解和掌握，逐步形成比較、判斷、推 理、 分析、綜合等思維能力，具備能運(yùn)用學(xué)到的生物學(xué)知識(shí)評(píng)價(jià)和解決某些實(shí)際問(wèn)題的能力。 （3）通過(guò)學(xué)生動(dòng)手制作重組DNA的模型，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力以及合作精神。情感目標(biāo)：（1）通過(guò)學(xué)習(xí)基因工程的概念，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)，激發(fā)為祖國(guó)奮斗的精神。 （2）通過(guò)學(xué)習(xí)基因操作的工具，使學(xué)生樹(shù)立結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的辯證唯物主義觀念教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：（1）簡(jiǎn)述三種工具的作用 （2）認(rèn)同基因工程的誕生和發(fā)展離不開(kāi)理論研究和技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)難點(diǎn)：載體必須具備的條件三、教材分析DNA重組技術(shù)的基本工具為生物選修三現(xiàn)代生物科技專題的第

3、一章第一節(jié)，是我們高二下學(xué)期的內(nèi)容。這節(jié)課是在必修二第六章基因工程的基礎(chǔ)上的提升，基因工程是生物科技的前沿內(nèi)容，這一專題的 教學(xué)首先要考慮基礎(chǔ)性。尤其我們生活中從來(lái)沒(méi)有接觸到對(duì)基因進(jìn)行處理的工具，較為抽象，從分子水平上的理解也更難。因此，更應(yīng)該用現(xiàn)實(shí)生活中常見(jiàn)的工具來(lái)詮釋，是學(xué)生很容易理解，使學(xué)生在知識(shí)能力和情感上得到提升。DNA重組技術(shù)的基本工具是一片科技性較強(qiáng)的文章。教學(xué)重點(diǎn)是DNA重組技術(shù)的基本工具所需的三種工具的作用。教學(xué)難點(diǎn)是載體需要具備的條件教學(xué)之前用百度在網(wǎng)上搜索DNA重組技術(shù)的基本工具的相關(guān)教學(xué)材料，查閱很多教案作參考，了解到教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，并做了多本習(xí)題，對(duì)出現(xiàn)的各種題型都

4、有所了解，確定課堂教學(xué)形式和方法。根據(jù)課堂需要，讓學(xué)生更容易理解和掌握，利用百度搜索找到各種圖片做成PPT課堂給同學(xué)們演示，給學(xué)生視覺(jué)上的直觀感受。四、教學(xué)方法DNA重組技術(shù)的基本工具是一篇科技理論性較強(qiáng)的文章，學(xué)生在現(xiàn)有的知識(shí)基礎(chǔ)上理解起來(lái)較困難，所以用生活中小的操作、多媒體插入圖片來(lái)形象化，使學(xué)生可以容易理解。要注意的是在講解限制酶“分子手術(shù)刀”，主要是介紹限制酶的作用特點(diǎn)。我們必須聯(lián)系以前學(xué)習(xí)的DNA分子的結(jié)構(gòu)，了解特殊的結(jié)構(gòu)磷酸二酯鍵，及必修一酶的特點(diǎn)專一性的講解。DNA連接酶DNA片段的“分子縫合針”，在這里同學(xué)們很容易想到堿基互補(bǔ)配對(duì)或DNA聚合酶，這是很自然的。但只考慮到堿基互補(bǔ)

5、配對(duì)原則還是不夠的，我們可以從原有的知識(shí)出發(fā)，要想到限制酶切開(kāi)的DNA中膦酸與脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵，這個(gè)地方還沒(méi)有連接起來(lái)，又是怎樣連接的呢？這樣自然而然地想到DNA連接酶。區(qū)別這幾種酶的特點(diǎn)?；蜻M(jìn)入受體細(xì)胞的載體“分子運(yùn)輸車”的學(xué)習(xí)內(nèi)容，不能僅僅著眼于記住這幾個(gè)條件，而應(yīng)該深入思考每一個(gè)條件的內(nèi)涵，通過(guò)深思熟慮，學(xué)生的自主討論才能真正明確為什么要有這些條件才能充當(dāng)載體，使學(xué)生記憶更深刻，理解的更好 。五、教學(xué)過(guò)程、事例導(dǎo)入新課-基因工程師：同學(xué)們，除了金魚(yú)，你們見(jiàn)過(guò)紅色的魚(yú)嗎？見(jiàn)過(guò)可以讓害蟲(chóng)自動(dòng)死亡的棉花嗎？有很多人認(rèn)為不 可能，可的確如此，讓我們就來(lái)見(jiàn)識(shí)一下吧。【百度圖片】1.2.

6、通過(guò)必修二對(duì)基因工程的學(xué)習(xí)，我們知道通過(guò)基因工程我們可以獲得這樣的品種。那就讓我們回憶一下什么是基因工程？生：基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過(guò)體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的。因此又叫做DNA重組技術(shù)。（注意黑體字的講解）師：展示圖片深入理解基因工程的概念，并引導(dǎo)學(xué)生回答表中內(nèi)容?！景俣葓D片】基因工程的別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對(duì)象基因操作水平DNA分子水平基本過(guò)程剪切拼接導(dǎo)入表達(dá)結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物、學(xué)習(xí)新課-基因工程的工具師：

7、通過(guò)以上的過(guò)程，同學(xué)們分析一下，要實(shí)現(xiàn)抗蟲(chóng)基因在棉花中表達(dá)，要做哪些工作呢？假若這是DNA上合成抗蟲(chóng)蛋白的基因（老師拿出事先準(zhǔn)備好的帶有一定核苷酸序列的藍(lán)色紙條指出特定的區(qū)段），這是棉花的DNA（老師拿出黃色紙條），那就我們現(xiàn)在的水平應(yīng)該怎么操做呢？（學(xué)生分組討論得出最終結(jié)論）生：1.要將抗蟲(chóng)基因剪下來(lái)； 2.將剪下來(lái)的抗蟲(chóng)基因與棉花的基因連在一起。師：同學(xué)們說(shuō)的很對(duì)，但是還要考慮實(shí)際問(wèn)題，這兩條紙條所代表的DNA的來(lái)源不同，不在一個(gè)細(xì)胞內(nèi)，所以還存在著什么問(wèn)題呢？生：基因轉(zhuǎn)移的問(wèn)題，就是怎樣將抗蟲(chóng)基因送入入棉花細(xì)胞師：唉，非常好，這幾個(gè)問(wèn)題就是我們?cè)诨蚬こ讨屑毙杞鉀Q的，可是大家都知道，基因

8、是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。DNA非常小，無(wú)論切割也好，連接也好，轉(zhuǎn)移也好，無(wú)一例外這些操作都必須在分子水平上進(jìn)行，就必須有精密的工具?？茖W(xué)家在實(shí)施基因工程之前，苦苦求索，終于找到了實(shí)施基因工程的三種工具。我們先看一下第一種1. “分子手術(shù)刀”又叫基因剪刀限制性內(nèi)切酶（限制酶）師：學(xué)生閱讀本節(jié)內(nèi)容，回答下列問(wèn)題: 限制酶從哪提取出來(lái)的？ 限制酶的作用是什么？生： 分布：主要在微生物中 作用：能夠識(shí)別雙鏈DNA分子中的某種特定核苷酸序列（專一性），并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸間的磷酸二酯鍵斷開(kāi).（黑體字重點(diǎn)講解）師：重點(diǎn)講解專一性（即一種限制酶只能切割特定的核苷酸序列）【百度圖片】 磷酸二

9、酯鍵：（在黑板上畫(huà)出一小段DNA片段（見(jiàn)下圖），帶領(lǐng)學(xué)生簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)下DNA分子的結(jié)構(gòu)，并且明確磷酸二酯鍵的位置）師：.仔細(xì)觀察下圖識(shí)別序列，能夠發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？ . 嘗試寫出這幾種識(shí)別序列被切開(kāi)后所形成的末端，并且觀察它們的特點(diǎn)（教師先做一個(gè)示 范。其余的讓學(xué)生完成）【百度圖片】生：不同的限制酶所識(shí)別的序列不同，都是六個(gè)，都可以找到一個(gè)中心軸線，雙鏈DNA上的堿基是反向的。發(fā)現(xiàn)切出來(lái)的末端出現(xiàn)了兩種情況：平的和不平的。師總結(jié)：同學(xué)們的觀察力很好，限制酶只能切斷特定識(shí)別序列里的特定的位置。但識(shí)別序列可能由4、5、6、8個(gè)等堿基組成，6個(gè)是比較常見(jiàn)的。切開(kāi)后的末端有兩種情況，以中軸線兩側(cè)切割的形成的是

10、黏性末端（1.2.3.）;沿中軸線切割的形成平末端（4）。同一種限制酶切出的末端是相同的。一個(gè)DNA片段被限制酶切開(kāi)后的的末端是互補(bǔ)的。 .結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端（堿基互補(bǔ)配對(duì)）和平末端2. “分子縫合針”又叫基因針線DNA連接酶師：基因被切割后又是通過(guò)什么連接呢，又在哪里進(jìn)行連接呢？閱讀課文回答問(wèn)題： 連接部位：磷酸二酯鍵。 結(jié)果：兩個(gè)相同的末端的連接。（板書(shū)）DNA連接酶作用示意圖CGA A T TGCT T A A 種類：DNA連接酶的種類有很多，用的較多的是EcoliDNA連接酶和T4DNA 連接酶。從大腸桿菌中獲得的DNA連接酶只能連接具有互補(bǔ)配對(duì)粘性末端的雙鏈，對(duì)平末端效果不佳，T4D

11、NA連接酶具有較好的平末端雙鏈連接的作用?？偨Y(jié)：這部分學(xué)生自然聯(lián)想到的是我們學(xué)過(guò)的DNA聚合酶，所以要區(qū)分好這幾種沒(méi)得作用特點(diǎn) （1）DNA水解酶：能夠?qū)NA水解成四種脫氧核苷酸，徹底水解成膦酸、脫氧核糖和含氮堿基 （2）DNA解旋酶：能夠?qū)NA或DNA的某一段解成兩條長(zhǎng)鏈，作用的部位是堿基和堿基之間的氫 鍵。 （3）DNA聚合酶：能將單個(gè)的核苷酸通過(guò)磷酸二酯鍵連接成DNA長(zhǎng)鏈。 （4）DNA連接酶：是通過(guò)磷酸二酯鍵連接雙鏈DNA的缺口，連接的是DNA片段。3. “分子運(yùn)輸車”又叫基因的運(yùn)輸工具基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體師：用什么方法才能將外源基因（如抗蟲(chóng)基因）導(dǎo)入到細(xì)胞中呢？生：需要把外源基

12、因連接到載體上。師：作為分子的運(yùn)輸車，有什么特別之處嗎？閱讀本節(jié)內(nèi)容，思考以下問(wèn)題1、 基因工程中常常用什么作為載體？2、 具備什么條件的DNA分子才能作為載體？生：種類質(zhì)粒：常存在于原核細(xì)胞和酵母菌中，是一種分子質(zhì)量較小的環(huán)狀的裸露的DNA分子，獨(dú)立于擬核之外。病毒：常用的病毒有噬菌體、動(dòng)植物病毒等。要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，比較小，能自我復(fù)制，有特殊的標(biāo)記基因等。 師： 1、如果載體沒(méi)有自我復(fù)制能力，會(huì)出現(xiàn)什么狀況？ 2、標(biāo)記基因有什么作用？（舉例引導(dǎo)，如抗青霉素基因，在黑板上畫(huà)圖） 3、載體的安全性是否要考慮呢？ 4、大腸桿菌擬核里的DNA適合做載體么？真核生物的染色體呢？生：自主討論 師：基因工程

13、中的載體需要具備以下條件：能夠自我復(fù)制，這樣才目的基因才不會(huì)隨著受體細(xì)胞的增 殖而丟失；有標(biāo)記基因，這樣便于重組DNA的鑒定和選擇。要有一個(gè)到多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，這樣才有供目的基因插入的地方。要對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害，同時(shí)分子不能太大，否則不便于操作。除了質(zhì)粒外，還有動(dòng)、植物病毒等也能作為基因工程的載體。但是一般上用作基因工程的質(zhì)粒，都是經(jīng)過(guò)人工修飾的質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)【百度圖片】通過(guò)以上我們對(duì)基因工程的三種工具的學(xué)習(xí)，了解了他們的作用特點(diǎn)將對(duì)我們學(xué)習(xí)下一節(jié)有很大的幫助，那么我們就來(lái)鞏固一下。知識(shí)鞏固【模擬制作】 教師拿出事先準(zhǔn)備好的“DNA”分子，剪刀和透明膠。（這里用的限制酶是EcoR，識(shí)別序列是GAATTC）叫一名同學(xué)到講臺(tái)上用剪刀把兩個(gè)DNA分子進(jìn)行切割。讓其他同學(xué)在下面操作，最后看是否切割正確。然后叫另一位同學(xué)上臺(tái)進(jìn)行連接（注意強(qiáng)調(diào)透明膠貼的位置。貼在中間是對(duì)的嗎？）其他同學(xué)下面操作，然后分析應(yīng)貼在切口處磷酸二酯鍵，不是中間提示：作業(yè)布置：金太陽(yáng)檢測(cè)一 、預(yù)習(xí)下節(jié)新課六、教學(xué)反思 本課內(nèi)容專業(yè)化較強(qiáng)學(xué)生理解起來(lái)有些困難，聯(lián)系舊知識(shí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到基因工程也是建立在基因控制蛋白質(zhì)的理論基礎(chǔ)上的；通過(guò)各種事例，讓學(xué)生感覺(jué)到基因工程就在我們身邊很容易發(fā)生：再利用圖片改變傳統(tǒng)直白的教學(xué)方式，通過(guò)誘思，提高學(xué)生的思維能力；再通過(guò)動(dòng)手操作，讓學(xué)生把抽象的東西現(xiàn)實(shí)化，把復(fù)雜的東西簡(jiǎn)單