重组DNA技术的基本工具教学设计 高二上学期生物人教版选择性必修3.docx

基础教育精品课教学设计课程基本信息学科生物年级高二学期春季课题重组DNA技术的基本工具教科书书 名：生物学选择性必修3出版社：人民教育出版社 出版日期：2020年5月教学目标1.阐明重组DNA技术所需的三种基本工具的作用。2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。教学内容教学重点：重组DNA技术所需的三种基本需的三种基本工具的作用。教学难点：基因工程载体需要具备的条件。教学过程【新课导入】播放有关抗虫棉培育的相关报道视频，让学生对于重组DNA技术有个感性的认识，结合我国是棉花的生产和消费大国，棉花在种植过程中常常会受到棉铃虫的侵袭，这会使棉花大量减产。大量使用农药不仅提高了生产的成本，还会造成农产品和环境的污染，如果能培育出自身就能抵抗棉铃虫的棉花九能解决这个问题。棉花本身不具“杀虫基因”，那从何种生物获取基因，又将如何处理该基因，给棉花细胞导入该基因呢？【新知学习】教师引导学生结合课本介绍的“转基因番木瓜”的培育过程，思考科学家在培育过程中用了哪些工具，这些工具应该具有哪些特征？教师从以下用途思考需要的基本工具：1.用于“准确切割DNA”。 2.用于“DNA片段再连接”。3.重组DNA分子导入。学生通过阅读课本知识，能够了解到重组DNA技术需要的基本工具有三个：1.限制性核酸内切酶“分子手术刀”。2.DNA连接酶“分子缝合针”。3.基因进入受体细胞的载体 “分子运输车”。1、 限制性核酸内切酶“分子手术刀”学生阅读课本P71，说出限制性核酸内切酶的别称、来源、作用特点。1. 别称：限制酶。2.来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。【寻根问底1】限制酶存在于原核生物，为什么它不剪切自身的DNA？试推测其在原核生物中的作用。学生通过联系必修二所学“噬菌体侵染细菌的实验”，不难分析出原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制。限制酶就是原核生物的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，原核生物会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。限制酶不切割原核生物自身DNA的原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。3.限制性核酸内切酶作用特点：观察课本P71图3-2，结合必修二所学习的DNA的相关知识引导学生理解。限制性核酸内切酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。【小试牛刀】完成学案上配套习题。4.限制性核酸内切酶作用结果：通过探究活动，引导学生理解限制性核酸内切酶作后产生两种形式的DNA片段的末端：（1）黏性末端 （2）平末端。【探究活动一】各小组用EcoRI酶（剪刀）切割分配到的不同DNA片段，有何发现？学生通过动手操作，体验EcoRI酶的作用特点和结果。同时能理解不同DNA 分子用EcoRI酶切割产生的DNA片段的黏性末端相同。【寻根问底2】若EcoRI酶识别的序列发生了基因突变，该酶还能否继续发挥作用吗？为什么？二、DNA连接酶“分子缝合针”阅读课本P72，思考用哪种物质能将两个DNA片段再次连接起来？对两个DNA片段有什么要求？1.EcoliDNA连接酶：该酶从大肠杆菌中分离得到的,只能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来。2.T4DNA连接酶：该酶从T4噬菌体中分离得到，既可“缝合”DNA片段的黏性末端，又可“缝合”DNA片段的平末端，但连接平末端的效率相对较低。【探究活动二】用两种胶带分别模拟EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶,将探究活动一的DNA片段进行连接。有何发现？不同DNA分子片段只要具有相同的黏性末端，都可以用EcoliDNA连接酶连接。【寻根问底3】DNA连接酶和DNA聚合酶的作用相同吗？尝试简要说明。不相同。DNA连接酶是将两个DNA片段连接在一起，而DNA聚合酶是将单个的脱氧核苷酸连接到DNA片段上。2、 基因进入受体细胞的载体 “分子运输车”学生阅读课本P72，结合下图说出通常能将外源基因送进细胞的工具是什么？该工具有哪些特点。1. 常用载体：质粒。质粒是一种裸露的、结构简单独立于细菌拟核之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。2.结合质粒的结构示意图，说出质粒能作为运载体的特点有哪些？（1）具有1个或多个限制酶切割的位点，供外源DNA片段（基因）插入其中。（2）携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞，能在细胞中自我复制。（3）特殊的标记基因，如抗生素抗性基因，便于重组DNA分子的筛选。【寻根问底4】天然的DNA分子是否可以直接用做基因工程载体？为什么？除了质粒作为载体外，还有哪些可以当作运输工具？不可以。具有能自我复制、有一个或多个限制酶切割位点、有标记基因及对受体细胞无害等特点的DNA分子才可以直接用作基因工程的载体。实际上天然的DNA分子一般不完全具备上述条件，往往需要进行人工改造后才能用于基因工程操作。【探究活动三】各小组用EcoRI酶(剪刀）、DNA连接酶（胶带）将外源DNA分子和质粒进行剪切和拼接，你能有哪些发现？请各组展示用EcoRI酶切割外源DNA和质粒后，会出现哪些不同DNA片段的连接方式？目的基因自身环化、质粒的自身环化、目的基因和质粒的随意连接。 【寻根问底5】为避免上述现象的出现，可以采用什么方法？利用两种限制酶（双酶切法），但要确保质粒上也有这两种酶的切割位点。【随堂练习】1.关于限制酶的说法中，正确的是（C）A. 限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序列 B. B.EcoRI切割的是GA之间的氢键C.限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNA D.限制酶只存在于原核生物中2. DNA连接酶催化的反应是（C）ADNA复制时母链与子链之间形成氢键 B黏性末端碱基之间形成氢键C两个DNA片段黏性末端之间的缝隙的连接 DA、B、C都不正确3.作为基因的运输工具载体，必须具备的条件之一及理由是 （A）A.能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因B.具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达C.具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件D.能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选4.质粒是基因工程最常见的载体，它的主要特点是（C）能自主复制不能自主复制结构很小是蛋白质是环状RNA是环状DNA 能“友好”地“借居”A. B. C D【板书设计】重组DNA 技术的基本工具1.用于“准确切割DNA”: 限制性核酸内切酶“分子手术刀”2.用于“DNA片段再连接”:DNA连接酶“分子缝合针”3.重组DNA分子导入: 基因进入受体细胞的载体 “分子运输车”备注：教学设计应至少含教学目标、教学内容、教学过程等三个部分，如有其它内容，可自行补充增加。