11DNA重组技术的基本工具2798.docx
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1、双江县第一完全中学课堂教学设计年级:高二二 学科科:生物 主备备课教师:李燕 备课时时间 20012 年 5 月 10 日备课组长签签名: 学学科长签名名: 学科审审定专家签签名:课题人教版,选选修三,专专题一基基因工程11.1DDNA重组组技术的基基本工具课时数教材分析“DNAA重组技术术的基本工工具”这节课位位于人教版版高中生物物选修三第第一专题第第一节第二二课时。基基因工程是是现代生物物技术的核核心内容,通通过模拟DDNA重组组过程,将将具体的操操作程序有有机联系起起来,加深深对这一程程序的理解解,有利于于提高学生生的认知水水平和接受受能力。教学目标 知识目标标:简述DDNA重组组技术所
2、需需三种基本本工具作用用。 能力目标:(1)通通过对材料料的观察,学学会科学的的观察方法法,培养观观察能力。(2)通过过对基本概概念、基本本原理、科科学方法的的正确理解解和掌握,逐逐步形成比比较、判断断、推理、分分析、综合合等思维能能力,具备备能运用学学到的生物物学知识评评价教学重点和和难点1.教学重重点DNAA重组技术术所需的三三种基本工工具的作用用。2.教教学难点基基因工程载载体需要具具备的条件件。教学过程程教学环节一、预学(1、这些题要覆盖教材中所有的知识技能点;2、每一个备课单位的板面总量要有2面A4纸。)(一)学法法指导通过上一一节课的学学习,学生生们已初步步掌握了“DNA重重组技术
3、的的基本工具具”有哪些,其其作用是什什么。但这这些基本工工具在实际际应用中如如何发挥作作用,是非非常抽象的的内容,仅仅仅靠学生生的想象,很很难真正理理解并融会会贯通;同同时,中学学生的心理理发育特点点,决定了了他们更乐乐于通过实实际动手操操作来解决决遇到的问问题,同时时对自己新新发现的问问题有更加加强烈的探探究欲望。教学模式:探究式教学,通过创设问题情境,在分析问题、解决问题的过程中不断生成一系列新的问题,培养学生的自学能力,以及探究和思维能力。(二)教材材助读(应应涵盖所应应探究的探探究点内容容) 专题11基因工程程包括DDNA重组组技术的基基本工具、基基因工程的的基本操作作程序、基基因工程
4、的的应用、蛋蛋白质工程程的崛起四四节,本专专题的内容容已经在人人教版必修修2中涉及及过,前二二节内容是是核心,且且对学生来来说抽象、微微观。本专专题主要增增加了基因因工程诞生生的理论基基础和技术术基础内容容,目的是是使学生正正确认识科科学与技术术的关系;同时在原原有基因工工程的操作作步骤内容容中增加了了目的基因因的获取方方法、受体体细胞的筛筛选等较详详细的知识识。增加了了基因工程程的发展前前景内容,体体现了课程程的时代性性。 DNNA重组技技术的基本本工具这这部分内容容再现科学学和技术融融合,也是是学习本专专题的基础础。本节内内容:主要要是介绍DDNA重组组技术的三三种基本工工具及其作作用。本
5、节课结合合“诱思探究究教学法”和“自主合作作探究教学学法”两教学模模式,“诱思探究究教学法”: 在教教学过程中中,“变教为诱诱、变学为为思、以诱诱达思“,以全体体学生“学会、会会学”为目的,让让学生去“思”,真正发发挥学生的的主体作用用,从而最最大限度地地提高教学学效果。 “自自主合作探探究教学法法”:教师创创造性地运运用教材,引引导学生通通过自主学学习,主动动探究,合合作交流释释疑,从而而获得独特特的体验与与感悟,进进而提高解解决问题的的能力,形形成扎实的的基础学力力,塑造学学生优秀的的个性心理理品质。(三)预习习自测(应应涵盖所应应探究的探探究点内容容) 基因工程的的别名操作环境操作对象操
6、作水平基本过程结 果 一、基基因工程的的概念 二、基因操操作的工具具1、“分子子手术刀”_来源:主主要是从_来来的。作用:能能够识别双双链DNAA分子的某某种_,并且且使每一条条链中特定定部位的两两个核苷酸酸之间的_断开。结果:经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式:_和_。2、“分子缝合针”_作用结果:恢复被_切开的两个核苷酸之间的_,拼接成新的DNA分子。3、“分子运输车”_种类:_、_、_载体具备的条件能够在受体细胞中进行_,或整合到_上,随染色体DNA进行同步复制。有一个或多个_切割位点,共外源基因插入。具有特殊的_,共重组DNA的鉴定和选择。二、选点 疑难解解析1、比比较有关
7、的的酶(1)DDNA水解解酶:能够够将DNAA水解成44种脱氧核核苷酸,彻彻底水解成成磷酸、脱脱氧核糖、四四种碱基.(2)DDNA解旋旋酶:作用用的部位是是氢键,结结果是DNNA双螺旋旋打开,形形成DNAA单链。注注意:使DDNA解成成两条长链链的方法除除用解旋酶酶以外,在在适当的高高温(如994)、重金金属盐的作作用下,也也可使DNNA解旋。DDNA解旋旋酶用于DDNA分子子的复制与与杂交。(33)DNAA聚合酶:能将单个个的核苷酸酸通过磷酸酸二酯键连连接成DNNA长链。用用于DNAA分子的合合成。(44)DNAA连接酶:是连接双链链DNA的缺口DNA连接酶与与DNA聚合酶作作用的比较较DN
8、A连连接酶DNA聚合酶A细菌菌质粒BB噬菌体体C动植植物病毒DD细菌核核区的DNNA三、分点 把教学的的第二个环环节(选点点)所筛选选探究点分分配给不同同的学习小小组。原则则上一个学学习小组只只应分配到到所有探究究点中的一一部分。四、自主探探究(一)导入入新课教学过程教学内容1.创设情境,引入对基因重组技术工具的学习师:1973年转基因微生物转基因大肠杆菌问世;1980年第一个转基因动物转基因小鼠诞生;1983年第一例转基因植物转基因烟草出现,实现了一种生物的某些性状在另一种生物中的表达。同学们,性状的表达与我们从前学过的什么过程有关?生:与基因控制蛋白质的合成有关。师:假若这是一个DNA上的
9、能指导合成某种药物蛋白的基因(老师用手指出纸条上的该区段),而这是一条烟草的DNA(老师拿出另一纸条)。同学们分析,要实现药物基因在烟草中的表达,提前要做哪些关键工作?生:1. 要将药物基因切割下来;2. 要将药物基因整合到烟草的DNA上。师:同学们说得对!但还应该实际考虑问题,这两条纸带所代表的DNA是在同一个细胞中吗?生:不是。师:所以这里就存在一个基因转移的实际问题,谁能具体说一下?生:就是如何将控制合成药物的基因转入烟草细胞的问题。师:同学们思考的问题,正是科学家们思考的问题。刚才我们所探讨的工作,都是在分子水平上进行的,切割也好,连接也好,转移也好,无一例外。中国有句俗语叫“没有金刚
10、钻儿,不揽瓷器活儿”。科学家们在实施基因工程之前,苦苦求索,终于找到了实施基因工程的三种“金刚钻儿”,使基因工程的设想成为了现实。这三种“金刚钻儿”,一是准确切割DNA的工具,“分子手术刀”限制酶;二是DNA片段的连接工具,“分子缝合针”DNA连接酶;三是基因转移工具,“分子运输车”基因进入受体细胞的载体。下面我们就来学习这方面的内容。 (二) 学始于疑 1限制性内内切酶“分子手术术刀”11学生生自学课件展示:自学任务务(1)限制制酶切割的的什么键?(2)什么么是黏性末末端?限制制酶切割DDNA后一一定会形成成黏性末端端吗?(3)限制制酶从哪里里来?学生活动:自学教材材,分组讨讨论、交流流、完
11、成任任务。(这这部分内容容可以通过过自学和小小组合作来来完成,以以此来培养养学生的自自学能力,提提高交流合合作意识。)12教师师引领师生互动,生生生互动,检检查学生完完成任务情情况,并评评价。课件演示:DNA平平面结构。播播放动画:限制制酶切割DDNA,着着重展示限限制酶切割割位点和切切割后产生生的单链末末端。教师继续设设问:那是是不是所有有的限制酶酶切割DNNA后都会会形成黏性性末端呢?请大家画画出学案上上几种DNNA片段被被对应的限限制酶切割割后的结果果。课件演示:限制酶的种类识别序列切割位点SmaGGGCCCGCBamHGGATCCGGSau3AGATCGATCHindAAGCTTAAG
12、 A T C G GG A TT C CC CC T AA G C CC T AA G GG G GG G CC C CC A AA G CC T TT C CC C GG G GG T T C G A A学生活动:分组讨论论完成任务务。教师:大家家认真观察察几个DNNA片段被被对应限制制酶切割后后的结构,你你能从中得得到怎样的的结论?学生活动:观察,小小组讨论,得得出以下结结论:(1)不同同限制酶的的识别序列列和切割位位点不同。教师继续设设问:这一一点体现出出酶的什么么特性?学生回答:酶的专一一性。(2)限制制酶切割DDNA片段段后,可能能形成两种种结果:黏黏性末端和和平末端。教师继续设设问
13、:怎样样切割会形形成黏性末末端,怎样样切割会形形成平末端端呢?学生讨论回回答:限制制酶在识别别序列的中中轴线两侧侧切割则形形成黏性末末端,延中中轴线切割割则形成平平末端。(3)不同同限制酶切切割DNAA可能形成成相同的黏黏性末端。(教教师提示:比较和)(设计意图图:限制性性内切酶是是本节内容容的重点。通通过以上的的课堂练习习,加强学学生对限制制酶功能特特点的理解解,训练了了学生的分分析和概括括能力。)13思维维递进教师设问:限制酶在在基因工程程中是很重重要的工具具,那么它它从何而来来呢?学生:从原原核生物中中分离、提提纯而来。教师设问:你还记得得噬菌体侵侵染大肠杆杆菌的知识识吗?从中中你能推测
14、测限制酶存存在对大肠肠杆菌等原原核生物中中的作用是是什么吗?学生讨论回回答:限制制酶应该是是原核生物物用来抵御御外源DNNA入侵的的一种武器器。教师:很好好,那这种种武器随身身携带是不不是很危险险呢?这些些酶会不会会把原核细细胞自身分分解掉?你你能猜测其其原因吗?学生讨论回回答:这种种防御机制制是在漫长长进化过程程中形成的的,经过了了时间的检检验,已经经很完善了了,所以限限制酶不会会切割原核核生物自身身的DNAA,原因可可能与酶的的专一性有有关。教师评价:大家很爱爱动脑筋,问问题回答的的很好。(设计意图图:激活噬噬菌体侵染染大肠杆菌菌等原有知知识,引导导学生从进进化的角度度深入思考考限制酶对对
15、原核生物物的意义,培培养思维能能力。)2 基因进进入受体细细胞的载体体“分子运输输车”教师设问:我们研究究到这里,你你又能提出出怎样的问问题呢?学生回答:目的基因因如何进入入受体细胞胞呢?课件展示:两则材料料(1)噬菌菌体侵染大大肠杆菌时时,能将其其DNA注注入大肠杆杆菌。(2)土壤壤农杆菌侵侵染植物时时,能将其其质粒带入入到宿主细细胞。学生讨论回回答:可以以借鉴病毒毒或者细菌菌侵染细胞胞的过程,利利用病毒DDNA或者者细菌的质质粒将目的的基因带入入到受体细细胞中。教师:很好好,病毒DDNA和细细菌质粒就就像一种运运输车一样样可以将目目的基因运运到受体细细胞中,我我们将之形形象的称为为“分子运
16、运输车”,接接下来我们们研究基因因工程的第第二种工具具基因载载体。(通过合理理的设问,引引导学生“像像科学家一一样思考问问题”,培培养学生自自己提出问问题的能力力,以及从从材料获取取信息并提提出合理解解决方案的的能力。)21 学学生自学课件展示:自学任务务(1)什么么是质粒?(2)从质质粒的结构构特点中,你你能概括出出作为基因因载体必须须具备哪些些条件吗?学生活动:自学教材材,分组讨讨论、交流流、完成任任务。2.2 教教师引领课件展示:质粒的结结构模式图图。教师设问:质粒有怎怎样的结构构特点?学生回答:有复制原原点,有限限制酶的切切割位点,带带有氨苄青青霉素抗性性基因。教师提示:有复制原原点,
17、说明明质粒能够够自我复制制;有限制制酶的切割割位点,说说明这个“分分子运输车车”可以为为“乘客”腾腾出空位来来;氨苄青青霉素抗性性基因容易易被检测出出来,这种种基因称为为标记基因因。质粒是是最常用的的基因载体体,你能不不能从质粒粒的这些结结构特点中中,概括出出作为基因因载体需要要具备的条条件吗?学生讨论回回答:(1)能自自我复制(2)有限限制酶的切切割位点(3)有标标记基因(4)对受受体细胞无无害、容易易提取(设计意图图:引导学学生观察质质粒模式图图,并能从从中得出质质粒的结构构特点,继继而概括出出作为基因因载体必须须具备的条条件。在此此过程中,培培养学生的的图形观察察能力,以以及分析、概概括
18、能力。)3 DNAA连接酶“分子缝合合针”教师设问:“运输车车”已经腾腾出座位了了,那怎样样才能让“乘乘客”坐得得很舒服呢呢?学生回答:基因载体体和目的基基因的黏性性末端可以以互补配对对。教师继续设设问:怎样样才能达到到这一目的的呢?学生回答:用相同的的限制酶切切割基因载载体和目的的基因。教师对学生生的回答进进行评价。课件展示:用相同的的限制酶切切割后的基基因载体和和目的基因因的黏性末末端互补配配对形成了了氢键。教师设问:这样是不不是很稳当当呢?学生:不是是,因为载载体和目的的基因之间间还有四个个缺口。教师:接下下来再怎么么办呢?要要解决这个个问题,就就要用到基基因工程的的第三种工工具DNAA
19、连接酶。(通过问题题串,继续续引领学生生的思维方方向,使学学生初步明明确DNAA连接酶在在基因工程程中的作用用,为学生生自学教材材作铺垫。)31学生生自学课件展示:自学任务务(1)DNNA连接酶酶的种类和和功能(2)DNNA连接酶酶和DNAA聚合酶的的异同学生活动:自学教材材,分组讨讨论、交流流、完成任任务。32教师师引领师生互动,生生生互动,检检查学生完完成任务情情况,并评评价。教师继续设设问:大家家回忆一下下,我们前前面也学过过一种酶,也也能催化形形成磷酸二二酯键,记记得吗?学生:是DDNA聚合合酶。教师:那这这两种酶有有什么异同同呢?教师引导,学学生讨论并并填写课件件展示的表表格:课件展
20、示表表格相同点不同点形成的键连接的部位是否需要模板DNA连接酶磷酸二酯键DNA片段DNA片段不需要DNA聚合酶磷酸二酯键单体DNA片段需要单链为模板(设计意图图:充分发发挥学生的的自主学习习能力,培培养学生比比较、归纳纳的能力,这这有利于学学生内化所所学知识,加加深记忆。)(三)质疑疑探究(教教师根据教教材内容来来确定探究究质疑点的的个数)探究疑点一一、分析基基因工程概概念1、 仔细分析基基因工程的的概念,完完成下表:基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程实质结果知识点一基因工工程的概念念:基因工工程是指按按照人们的的愿望,进进行严格的的设计,并并通过体外外DNA重重组和转基基因等技术
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