高中生物 專題1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序教學(xué)實錄 新人教版選修3

高中生物專題1基因工程1.2基因工程的基本操作程序教學(xué)實錄新人教版選修3授課內(nèi)容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點授課時間教材分析高中生物專題1基因工程1.2基因工程的基本操作程序教學(xué)實錄新人教版選修3，本節(jié)內(nèi)容緊密聯(lián)系教材，圍繞基因工程的基本操作程序展開，包括基因克隆、基因表達和基因編輯等環(huán)節(jié)。教學(xué)設(shè)計注重理論與實踐相結(jié)合，旨在幫助學(xué)生理解基因工程的基本原理，掌握基因操作技術(shù)，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ)。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，通過實驗操作理解基因工程原理。

2.提升學(xué)生的生物技術(shù)操作技能，學(xué)會使用相關(guān)工具和設(shè)備。

3.增強學(xué)生的生物倫理意識，認識到基因工程在應(yīng)用中的社會責(zé)任。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了基礎(chǔ)的生物學(xué)知識，包括細胞結(jié)構(gòu)、遺傳學(xué)原理等，為理解基因工程提供了基礎(chǔ)。

2.學(xué)生對生物技術(shù)的興趣普遍較高，但能力水平參差不齊，部分學(xué)生可能對實驗操作不夠熟練。

3.學(xué)習(xí)風(fēng)格上，學(xué)生中既有偏好動手操作的學(xué)習(xí)者，也有傾向于理論分析的學(xué)習(xí)者。

4.學(xué)生可能遇到的困難包括對復(fù)雜實驗步驟的理解、實驗操作的精確性和安全性意識，以及對基因工程倫理問題的思考。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生人手一本新人教版選修3教材，包含專題1基因工程的相關(guān)內(nèi)容。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與基因工程基本操作程序相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資料，以幫助學(xué)生直觀理解。

3.實驗器材：準(zhǔn)備DNA提取、PCR、基因克隆等實驗所需的器材和試劑，確保實驗操作的準(zhǔn)確性和安全性。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，以便學(xué)生進行小組討論；布置實驗操作臺，確保學(xué)生有足夠的空間進行實驗操作。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課

（教師）同學(xué)們，大家好！今天我們來學(xué)習(xí)高中生物選修3中的專題1——基因工程。在上一節(jié)課中，我們了解了基因工程的基本概念和意義，那么今天我們將深入探討基因工程的基本操作程序。請同學(xué)們打開教材，翻到第XX頁，讓我們一起開始今天的探索之旅。

（學(xué)生）好的，老師。

二、新課講授

1.基因克隆

（教師）首先，我們來學(xué)習(xí)基因克隆?；蚩寺∈侵笇⒛康幕虿迦氲捷d體DNA中，使其在宿主細胞中復(fù)制和表達的過程。請同學(xué)們跟隨教材，了解基因克隆的基本步驟。

（學(xué)生）好的，老師。

（教師）接下來，我將通過PPT展示基因克隆的示意圖，幫助大家更好地理解這一過程。

（教師）現(xiàn)在，請同學(xué)們結(jié)合教材和PPT，總結(jié)基因克隆的基本步驟。

（學(xué)生）基因克隆的基本步驟包括：目的基因的獲取、載體DNA的制備、目的基因與載體DNA的結(jié)合、轉(zhuǎn)化宿主細胞、篩選陽性克隆。

2.基因表達

（教師）接下來，我們來學(xué)習(xí)基因表達?；虮磉_是指將目的基因在宿主細胞中轉(zhuǎn)錄和翻譯成蛋白質(zhì)的過程。請同學(xué)們打開教材，了解基因表達的基本原理。

（學(xué)生）好的，老師。

（教師）為了讓大家更直觀地理解基因表達，我將通過PPT展示基因表達的過程圖。

（教師）現(xiàn)在，請同學(xué)們結(jié)合教材和PPT，總結(jié)基因表達的基本原理。

（學(xué)生）基因表達的基本原理包括：DNA的轉(zhuǎn)錄和RNA的合成、mRNA的加工、蛋白質(zhì)的翻譯。

3.基因編輯

（教師）最后，我們來學(xué)習(xí)基因編輯?；蚓庉嬍侵咐肅RISPR/Cas9等基因編輯技術(shù)對基因組進行精確修改的過程。請同學(xué)們打開教材，了解基因編輯的基本原理和操作步驟。

（學(xué)生）好的，老師。

（教師）為了讓大家更直觀地理解基因編輯，我將通過PPT展示CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)的原理和操作步驟。

（教師）現(xiàn)在，請同學(xué)們結(jié)合教材和PPT，總結(jié)基因編輯的基本原理和操作步驟。

（學(xué)生）基因編輯的基本原理是利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)識別并切割特定位點的DNA序列，然后通過同源重組或非同源末端連接等機制實現(xiàn)基因的精確修改。

三、課堂討論

（教師）同學(xué)們，今天我們學(xué)習(xí)了基因工程的基本操作程序，包括基因克隆、基因表達和基因編輯。請同學(xué)們以小組為單位，討論以下問題：

1.基因克隆、基因表達和基因編輯在生物技術(shù)中的應(yīng)用有哪些？

2.基因編輯技術(shù)在倫理方面存在哪些問題？

3.如何確保基因編輯技術(shù)的安全性和有效性？

（學(xué)生）分組討論，積極發(fā)言。

四、實驗演示

（教師）為了讓大家更深入地理解基因工程的基本操作程序，我將進行一次實驗演示。請同學(xué)們注意觀察，并記錄實驗步驟和結(jié)果。

（教師）實驗演示：DNA提取、PCR、基因克隆。

（學(xué)生）認真觀察實驗演示，記錄實驗步驟和結(jié)果。

五、課堂小結(jié)

（教師）同學(xué)們，今天我們學(xué)習(xí)了基因工程的基本操作程序，包括基因克隆、基因表達和基因編輯。通過實驗演示，大家應(yīng)該對這三個過程有了更深入的了解。請同學(xué)們回顧一下今天的學(xué)習(xí)內(nèi)容，總結(jié)以下幾點：

1.基因克隆的基本步驟。

2.基因表達的基本原理。

3.基因編輯的基本原理和操作步驟。

（學(xué)生）回顧學(xué)習(xí)內(nèi)容，總結(jié)要點。

六、課后作業(yè)

（教師）同學(xué)們，今天的課程就到這里。請同學(xué)們完成以下課后作業(yè)：

1.查閱資料，了解基因工程在生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用案例。

2.思考基因編輯技術(shù)在倫理方面的問題，并提出自己的觀點。

（學(xué)生）認真完成課后作業(yè)。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.知識掌握程度：

2.技術(shù)操作能力：

學(xué)生在實驗演示環(huán)節(jié)中，通過觀察和記錄實驗步驟，提高了對實驗室基本操作技能的掌握。例如，學(xué)生學(xué)會了如何進行DNA提取、PCR擴增和基因克隆等實驗操作，這些技能對于后續(xù)的學(xué)習(xí)和研究具有重要意義。

3.科學(xué)探究能力：

學(xué)生在課堂討論和實驗操作中，培養(yǎng)了科學(xué)探究的能力。他們學(xué)會了如何提出問題、設(shè)計實驗、收集數(shù)據(jù)和解釋結(jié)果，這些都是科學(xué)研究中不可或缺的技能。

4.倫理意識：

5.問題解決能力：

學(xué)生在面對基因工程中的復(fù)雜問題時，學(xué)會了如何運用所學(xué)知識進行分析和解決。例如，在討論基因編輯技術(shù)的倫理問題時，學(xué)生能夠提出合理的觀點和解決方案。

6.團隊合作能力：

在小組討論和實驗操作中，學(xué)生學(xué)會了如何與同伴合作，共同完成任務(wù)。他們學(xué)會了傾聽他人的意見，尊重不同的觀點，并在團隊中發(fā)揮各自的優(yōu)勢。

7.創(chuàng)新思維：

8.學(xué)習(xí)興趣：

學(xué)生對基因工程這一領(lǐng)域的興趣得到了提升。他們通過實驗和討論，感受到了生物技術(shù)的魅力，這對于激發(fā)學(xué)生繼續(xù)深入學(xué)習(xí)生物學(xué)和相關(guān)領(lǐng)域有著積極的影響。內(nèi)容邏輯關(guān)系①基因克隆

①.1基因克隆的定義

①.2基因克隆的步驟

①.2.1目的基因的獲取

①.2.2載體DNA的制備

①.2.3目的基因與載體DNA的結(jié)合

①.2.4轉(zhuǎn)化宿主細胞

①.2.5篩選陽性克隆

①.3基因克隆的應(yīng)用

②基因表達

②.1基因表達的定義

②.2基因表達的基本原理

②.2.1DNA的轉(zhuǎn)錄

②.2.2RNA的加工

②.2.3蛋白質(zhì)的翻譯

②.3基因表達的控制

③基因編輯

③.1基因編輯的定義

③.2基因編輯技術(shù)

③.2.1CRISPR/Cas9技術(shù)

③.2.2基因編輯的原理

③.2.3基因編輯的應(yīng)用

③.3基因編輯的倫理問題課后作業(yè)1.實驗設(shè)計題

設(shè)計一個實驗方案，用于驗證基因克隆過程中轉(zhuǎn)化宿主細胞的有效性。包括實驗?zāi)康摹⒃?、材料、步驟、預(yù)期結(jié)果和分析。

答案：實驗?zāi)康模候炞C基因克隆過程中轉(zhuǎn)化宿主細胞的有效性。

原理：利用抗生素抗性標(biāo)記基因來篩選成功轉(zhuǎn)化的宿主細胞。

材料：含有抗生素抗性標(biāo)記基因的載體DNA、宿主細胞、抗生素、瓊脂糖等。

步驟：

a.將載體DNA與宿主細胞混合，進行轉(zhuǎn)化實驗。

b.將轉(zhuǎn)化后的細胞在含有抗生素的瓊脂糖平板上培養(yǎng)。

c.觀察平板上菌落生長情況，統(tǒng)計抗生素抗性菌落數(shù)量。

預(yù)期結(jié)果：平板上出現(xiàn)菌落生長，且菌落數(shù)量與轉(zhuǎn)化前相比有顯著增加。

分析：通過統(tǒng)計抗生素抗性菌落數(shù)量，可以判斷轉(zhuǎn)化宿主細胞的有效性。

2.應(yīng)用題

基因工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用有哪些？請舉例說明。

答案：基因工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用包括：

a.抗蟲基因?qū)耄簩⒖瓜x基因?qū)朕r(nóng)作物中，提高農(nóng)作物的抗蟲能力，減少農(nóng)藥使用。

b.抗病基因?qū)耄簩⒖共』驅(qū)朕r(nóng)作物中，提高農(nóng)作物的抗病能力，降低病害損失。

c.抗除草劑基因?qū)耄簩⒖钩輨┗驅(qū)朕r(nóng)作物中，提高農(nóng)作物對除草劑的耐受性，減少除草劑使用。

3.分析題

分析基因編輯技術(shù)在基因治療中的應(yīng)用，并討論其優(yōu)勢和局限性。

答案：基因編輯技術(shù)在基因治療中的應(yīng)用：

a.糾正遺傳缺陷：通過基因編輯技術(shù)，修復(fù)或替換致病基因，治療遺傳性疾病。

b.增強免疫細胞：通過基因編輯技術(shù)，增強免疫細胞的殺傷能力，用于癌癥治療。

優(yōu)勢：

a.高度特異性：基因編輯技術(shù)能夠精確地編輯特定基因，降低對正常細胞的影響。

b.可重復(fù)性：基因編輯技術(shù)可以多次應(yīng)用，提高治療效果。

局限性：

a.技術(shù)復(fù)雜性：基因編輯技術(shù)操作復(fù)雜，對技術(shù)人員要求較高。

b.安全性問題：基因編輯技術(shù)可能引發(fā)基因突變或基因編輯失敗，存在潛在風(fēng)險。

4.案例分析題

分析以下案例，討論基因工程在環(huán)境修復(fù)中的應(yīng)用及其影響。

案例：利用基因工程改造的微生物降解石油污染。

答案：基因工程在環(huán)境修復(fù)中的應(yīng)用：

a.降解石油污染：將能夠降解石油的基因?qū)胛⑸镏校蛊湓谖廴经h(huán)境中降解石油。

影響：

a.環(huán)境修復(fù)：基因工程改造的微生物能夠有效降解石油污染，提高環(huán)境修復(fù)效率。

b.生物多樣性：基因工程改造的微生物可能對環(huán)境中的其他生物產(chǎn)生影響，需要謹慎應(yīng)用。

5.討