“基因工程的基本操作程序”教學(xué)設(shè)計(jì)

“基因工程的根本操作程序”教學(xué)設(shè)計(jì)教材分析《基因工程的根本操作程序》是人教版選修312節(jié)內(nèi)容，本節(jié)是《基因工程》專題的核心，上承《DNA重組技術(shù)的根本工具》一節(jié)，下接《基因工程的應(yīng)用》。對(duì)于基因工程，學(xué)生接觸得很少，文字描述中會(huì)感到抽象，為此，教材中承受形象化得呈現(xiàn)方式簡(jiǎn)述了基因工程根本操作程序的四個(gè)步驟。例如，基因文庫(kù)中把基因組文庫(kù)比作國(guó)家圖書(shū)館，而把cDNA文庫(kù)比作某市圖書(shū)館，這樣便于學(xué)生理解和把握。此外，在教材處理中還呈現(xiàn)主干，割舍枝杈，將非主干內(nèi)容以《生物技術(shù)資料卡》、《拓展視野》等方式呈現(xiàn)，做到有主有次。學(xué)情分析學(xué)生經(jīng)過(guò)上一節(jié)的學(xué)習(xí)已經(jīng)把握DNA重組技術(shù)所需三種根本工具的作用及基因工程載體所需條件等學(xué)問(wèn)，具備學(xué)習(xí)基因工程的根本操作程序一節(jié)的根底；而且經(jīng)過(guò)一年必修教材的學(xué)習(xí)，學(xué)生的生物根底學(xué)問(wèn)較扎實(shí)，思維的目的性、連續(xù)性和規(guī)律性已初步建立。但基因工程一節(jié)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)難點(diǎn)較多，假設(shè)處理不好，會(huì)變成簡(jiǎn)潔的死記硬背。因此在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)在教師引導(dǎo)下適時(shí)加強(qiáng)學(xué)生解決問(wèn)題和運(yùn)用概念圖等生物學(xué)語(yǔ)言歸納結(jié)論等方面的力量。教學(xué)目標(biāo)學(xué)問(wèn)目標(biāo)⑴簡(jiǎn)述根底理論爭(zhēng)論和技術(shù)進(jìn)步催化了基因工程⑵簡(jiǎn)述基因工程的原理和根本步驟力量目標(biāo)⑴學(xué)會(huì)運(yùn)用概念圖總結(jié)基因工程的根本步驟及方法⑵嘗試運(yùn)用基因工程原理，提出解決某一實(shí)際問(wèn)題的方案情感態(tài)度與價(jià)值觀⑴關(guān)注基因工程的進(jìn)展⑵認(rèn)同基因工程的應(yīng)用促進(jìn)生產(chǎn)力的提高教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

基因工程根本操作程序的四個(gè)步驟⑴從基因文庫(kù)中獵取目的基因PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因教學(xué)整體思路承受從“整體-局部-整體”的教學(xué)思路，首先引用基因工程案例使學(xué)生從整體上了解基因工程的四個(gè)步驟，其次承受分步探究的形式幫助學(xué)生理解各個(gè)步驟的原理、 方法和過(guò)程，最終教師引導(dǎo)學(xué)生用概念圖將所學(xué)的學(xué)問(wèn)從整體上再次整合。教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)導(dǎo)入課教師行為出示我國(guó)有學(xué)問(wèn)產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的培育圖解質(zhì)疑：轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉培育的四個(gè)關(guān)鍵步驟依據(jù)學(xué)生答復(fù)補(bǔ)充還需檢測(cè)抗蟲(chóng)基因是否已經(jīng)進(jìn)入棉花植株，并由此引出基因工程的四部曲學(xué)生活動(dòng)看圖并答復(fù)：首先要獲得目的基因，其次將目的基因連接到Ti質(zhì)粒上，再次將重組的Ti質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞，最終要重建轉(zhuǎn)基因植物目的基因的獵取

提問(wèn)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉培育需要哪些工具講授目的基因的概念指導(dǎo)學(xué)生看書(shū)并質(zhì)疑：獵取目的基因總的來(lái)說(shuō)有哪兩種方式依據(jù)學(xué)生答復(fù)強(qiáng)調(diào)假設(shè)抗蟲(chóng)基因

人工合成思考并答復(fù)：先獵取核苷酸序列且序列較短小，可通過(guò)DNA合成儀直接進(jìn)展人工合成質(zhì)疑：假設(shè)對(duì)抗蟲(chóng)基因的堿基序列完全不知，怎樣才能得到蘇云金芽抱桿菌體內(nèi)的抗蟲(chóng)基因針對(duì)學(xué)生答復(fù)引出基因文庫(kù)概念指導(dǎo)學(xué)生看圖并歸納構(gòu)建基因文庫(kù)時(shí)的操作條件、應(yīng)用工具和過(guò)程指導(dǎo)學(xué)生看書(shū)，說(shuō)出局部基因文庫(kù)〔cDNA概念教師補(bǔ)充如想知道一種生物在個(gè)體發(fā)育不同階段表達(dá)基因不同，應(yīng)構(gòu)建cDNA文庫(kù)

抗蟲(chóng)基因思考并答復(fù)的基因序列未知應(yīng)酶、DNA連接酶、載中DNA＞酶接一侵染大腸桿菌f建立基因組文庫(kù)看書(shū)并答復(fù)：只包含一指導(dǎo)學(xué)生看書(shū)，質(zhì)疑：如何構(gòu)建局部種生物局部基因的文基因文庫(kù)

庫(kù)看書(shū)并答復(fù)：提取1出假設(shè)抗蟲(chóng)基因的一局部，某種生物發(fā)育某個(gè)時(shí)UPCR支術(shù)擴(kuò)增目的基因

mRNA反轉(zhuǎn)錄指導(dǎo)學(xué)生看書(shū)質(zhì)疑：PCR技術(shù)擴(kuò)增目DNA＞與載體的基因需要的條件

f侵染大腸桿困PCR過(guò)程插圖，質(zhì)疑：PCF擴(kuò)f建立局部基因文庫(kù)增的過(guò)程

看書(shū)并答復(fù)：模板、PCF技術(shù)擴(kuò)增目的基因原料、引物、與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制的異同

TaqDNA并答復(fù)：變性：90C高溫下雙DNA解鏈成單鏈；退火：55C—60C引物結(jié)合到互DNA鏈；延長(zhǎng)：72rTaq酶從引物起始進(jìn)展互補(bǔ)鏈的合獨(dú)立元成，教師賜予指導(dǎo)基因表達(dá)載體的1〕引出基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程構(gòu)建 的核心及構(gòu)建基因表達(dá)載體的意義2〕質(zhì)疑：將生物的全部DNA直接導(dǎo)入受體細(xì)胞是否可行，假設(shè)這樣做，結(jié)果怎樣？提問(wèn)：回憶載體需要具備的條件依據(jù)學(xué)生答復(fù)引出基因表達(dá)載體也應(yīng)具備復(fù)制原點(diǎn)、標(biāo)記基因等條件，進(jìn)一步明確基因表達(dá)載體最終要表達(dá)出人類(lèi)所需的蛋白質(zhì)產(chǎn)物質(zhì)疑：從cDNA文庫(kù)中獵取的目的基因沒(méi)有啟動(dòng)子，假設(shè)要實(shí)現(xiàn)將編碼序列導(dǎo)入受體生物中并成功表達(dá)，基因表達(dá)載體還需哪些元件提問(wèn)：總結(jié)基因表達(dá)載體構(gòu)成，并說(shuō)明各個(gè)元件的作用

思考并答復(fù)：1該方法針對(duì)性差，完全靠2不便利檢測(cè)，目的基因的兩側(cè)思考并答復(fù)：復(fù)制原點(diǎn)體細(xì)胞；啟動(dòng)子：位于基因首端；RNA和結(jié)合位點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA最終獲得蛋白質(zhì)；終止子：轉(zhuǎn)錄在所需地方停下來(lái)整體水平上歸納總結(jié)

教師引導(dǎo)下，學(xué)生爭(zhēng)論總結(jié)出本節(jié)內(nèi)容的概念圖，在整體上把握學(xué)問(wèn)脈絡(luò)“基因工程的根本操作程序”學(xué)案學(xué)問(wèn)目標(biāo)：1簡(jiǎn)述基因工程原理及根本操作程序。力量目標(biāo)：1嘗試設(shè)計(jì)某一轉(zhuǎn)基因生物的研制過(guò)程。學(xué)習(xí)重點(diǎn)：1基因工程根本操作程序的四個(gè)步驟。學(xué)習(xí)難點(diǎn)：1從基因文庫(kù)中獵取目的基因。2PCF技術(shù)擴(kuò)增目的基因。［自主學(xué)習(xí)］基因工程的根本操作程序主要包括4個(gè)步驟： 的獵取、基因表達(dá) 的構(gòu)建、將 細(xì)胞、 的檢測(cè)與鑒定。一、目的基因的獵取1、概念：目的基因主要是指編碼蛋白質(zhì)的 。也可以是一些具有調(diào)控作用的因子。2、來(lái)源：〔1〕可以從自然界中已有 中直接分別出來(lái)?！?〕從 中獵取目的基因。3、基因文庫(kù)：〔1〕概念：將含有某種生物不同基因的很多 片段導(dǎo)入受體菌的群體中今夏，各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同基因，稱為基因文庫(kù)?！?〕種類(lèi)：基因組文庫(kù)——含有一種生物的 。cDNA文庫(kù)一一含有一種生物的 。4、獵取目的基因的方法：依據(jù)基因的有關(guān)信息，如基因的 序列，基因功能、基因在 上的位置、基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 ，以及基因的翻譯產(chǎn)物 等特性來(lái)獵取目的基因?！?〕利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因：①PCR技術(shù)是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制 片段的核酸合成技術(shù)。②條件：供給 的核苷酸序列，依據(jù)這段序列合成 。③過(guò)程：目的基因DNA

變性形成DNA單鏈，與 結(jié)合，然后在

作用下延長(zhǎng)形成DNA④方式： 擴(kuò)增，即2n〔n為擴(kuò)增循環(huán)次數(shù)〕。〔2〕人工合成方法：當(dāng)基因較小，核苷酸序列時(shí)，可以用人工方法合成〔例如，通過(guò)直接合成〕。二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建1、表達(dá)載體的組成表達(dá)載體：目的基因、 、 、標(biāo)記基因。啟動(dòng)子：它是一段有 ，位于基因的首端，它是 的識(shí)別和結(jié)合部位，起動(dòng)轉(zhuǎn)錄mRNA終止子：位于基因的尾端，終止 過(guò)程。標(biāo)記基因：用于 受體細(xì)胞是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來(lái)。2、表達(dá)載體的功能：使目的基因在受體細(xì)胞中 存在，并且 給下一代，同時(shí)使 能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。［探撥點(diǎn)究］1外顯子與內(nèi)含子一般來(lái)說(shuō)，構(gòu)造基因都是由外顯子和內(nèi)含子組成，但是，外顯子和內(nèi)含子的關(guān)系不是完全固定不變DNADNA序列，當(dāng)它作為編碼某多肽鏈的基因時(shí)是外顯子，而作為編碼另一多肽鏈的基因時(shí)，則是內(nèi)含子，結(jié)果是同一基因可以同時(shí)轉(zhuǎn)錄為兩種或兩種以上的mRNA2原核細(xì)胞的基因構(gòu)造與真核細(xì)胞的基因構(gòu)造的異同點(diǎn)原核細(xì)胞的基因原核細(xì)胞的基因真核細(xì)胞的基因不同點(diǎn)編碼區(qū)連續(xù)；構(gòu)造簡(jiǎn)潔雜一樣點(diǎn)都有編碼區(qū)和非編碼區(qū)；編碼區(qū)都有調(diào)控遺傳信息表達(dá)的核苷酸序RNA聚合酶結(jié)合的位點(diǎn)獵取目的基因的方法「從基因文庫(kù)中獵取L人工合成目的基因與運(yùn)載體結(jié)合〔以質(zhì)粒為運(yùn)載體〕［典例分析］［1］以下有關(guān)基因工程技術(shù)的正確表達(dá)是DNA技術(shù)所用的工具酶是限制酶、連接酶和運(yùn)載體全部的限制酶都只能識(shí)別同一種特定的核苷酸序列C選用細(xì)菌作為重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞是由于細(xì)菌生殖快D.只要目的基因進(jìn)入了受體細(xì)胞就能成功實(shí)現(xiàn)表達(dá)【解析】基因操作的工具有限制酶、連接酶，一種限制酶只能識(shí)別特定的核苷酸序列。運(yùn)載體是基因的運(yùn)輸工具，目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后，受體細(xì)胞表現(xiàn)出特定的性狀，才說(shuō)明目的基因完成了表達(dá)，基因工程的結(jié)果是讓目的基因完成表達(dá)，生產(chǎn)出目的基因的產(chǎn)物，選擇受體細(xì)胞的重要條件就是能夠快速生殖?！敬鸢浮緾［課堂檢測(cè)］1以下有關(guān)基因工程技術(shù)的正確表達(dá)是DNA技術(shù)所用的工具酶是限制酶、連接酶和運(yùn)載體全部的限制酶都只能識(shí)別同一種特定的核苷酸序列C選用細(xì)菌作為重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞是由于細(xì)菌生殖快D. 只要目的基因進(jìn)入了受體細(xì)胞就能成功實(shí)現(xiàn)表達(dá)2在基因工程中，把選出的目的基因〔共 1000個(gè)脫氧核苷酸對(duì)，其中腺嘌嶺脫氧核苷酸是個(gè)〕放入460)A.540個(gè)B.8100個(gè) C.17280個(gè)D.7560個(gè)就分子構(gòu)造而論，質(zhì)粒是ADNA分子BDNA分于CRNA分子DDNA分子在序列信息的狀況 獵取目的基因的最便利方法是下， B、基因組文庫(kù)法A、化學(xué)合成法 、聚合酶鏈反響DNADfc，那么D在擴(kuò)增儀中應(yīng)放入胞嘧啶脫氧核苷酸的個(gè)數(shù)是〔〔多項(xiàng)選擇〕一個(gè)基因表達(dá)載體的構(gòu)建應(yīng)包括〔 〕目的基因B.啟動(dòng)子C .終止子 D .標(biāo)記基因［2023高考全國(guó)］鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因是血紅蛋白基因的堿基序列發(fā)生了轉(zhuǎn)變。檢測(cè)這種堿基序列轉(zhuǎn)變必需使用的酶是解旋酶B.DNA連接酶C.限制性內(nèi)切酶 D.RNA聚合酶創(chuàng)應(yīng)用訓(xùn)練在藥品生產(chǎn)中，有些藥品如干擾素，白細(xì)胞介素，凝血因子等，以前主要是從生物體的組織、細(xì)胞或血液中提取的，由于受原料來(lái)源限制，價(jià)價(jià)格外昂貴，而且產(chǎn)量低，臨床供給明顯缺乏。自年月遺傳工程進(jìn)展起來(lái)以后，人們逐步地在人體內(nèi)覺(jué)察了相應(yīng)的目的基因，使之與質(zhì)粒形成重組DNA 70并以重組DNA引入大腸桿菌，最終利用這些工程菌，可以高效率地生產(chǎn)出上述各種高質(zhì)量低本錢(qián)的藥品，請(qǐng)分析答復(fù)： 在基因工程中，質(zhì)，它廣泛地存在于細(xì)菌細(xì)胞中,粒是一種最常用的 一種很小的環(huán)狀 分子。在用目的基因與質(zhì)粒形成重組DNA過(guò)程中，一般要用到的工具酶是和將含有“某激素基因”的質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)菌細(xì)胞后，能在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)直接合成“某激素”，則該激素在細(xì)菌體內(nèi)的合成包括 和 兩個(gè)階段〔4〕在將質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)菌時(shí)，一般要用 大 教學(xué)反思

處理細(xì)菌，以增奇異布置預(yù)習(xí)作業(yè)，化“簡(jiǎn)單”為“簡(jiǎn)約”。由于基因工程內(nèi)容上的“高”與“”，處理不好，會(huì)提高學(xué)習(xí)難度，令學(xué)生視高科技為畏途，致使教學(xué)流于形式。所以在課前以學(xué)生較為生疏的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的培育過(guò)程案例為預(yù)習(xí)作業(yè)， 使學(xué)生首先從整體上了解基因工程的四個(gè)步驟，起到了突破難點(diǎn)及培育自學(xué)力量的目的。奇異運(yùn)用插圖及多媒體技術(shù)，化“抽象”為“形象”。對(duì)于基因工程，學(xué)生接觸得少，只運(yùn)用文字來(lái)教學(xué)會(huì)感到很抽象。如在講授如何構(gòu)建基因文庫(kù)時(shí)，教師會(huì)供給一幅格外形象的插圖，結(jié)合圖文提出相應(yīng)問(wèn)題，誘導(dǎo)學(xué)生思考，從而把學(xué)習(xí)的留意力從簡(jiǎn)潔的死記硬背引導(dǎo)到分