6.2基因工程及其应用 教案 高一生物人教版必修二.doc

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1、基因工程及其应用一、教材分析【教材依据】 本节课选自人教版高中生物生物2（必修2）第六章第二节【教学时间】 45分钟【教材分析】 这一节主要讲述了基因工程的原理、基因工程的应用以及转基因生物和转基因食品的安全性三个方面的内容。本节重点是要学生理解基因工程的主要步骤：提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的表达与检测。基因工程是在分子水平上的操作，操作过程细微，抽象，实验现象看不见也摸不着，只凭教师讲述是很枯燥并较难讲清，学生也难以理解。先运用动画让学生对基因工程的操作有一个较为直观的认识，引导他们归纳出基因工程的主要步骤。在学生了解了基因工程的主要步骤后，让他们2

2、个人为一组做一个“构建重组DNA”的游戏，通过实践强化对基因工程操作过程的掌握，同时检验学生对前面知识的理解与掌握程度。二、学情分析本节内容的授课对象是高一的学生，学生已有的知识基础：基因的本质，基因指导蛋白质的合成，基因重组的含义，酶的特性及基因工程的三大工具等。基因工程的操作是微观层面的，缺乏直观性，学生理解起来比较吃力。高一学生的思想活跃，学习热情高，思维条理性较好，可以通过演示图片动画等直观材料，使学生对基因工程的操作有较为直观的认识，引导他们归纳出基因工程操作的步骤。最后再用一个“构建重组DNA”的游戏，让学生“切身”体会基因工程的操作过程，培养学生的动手能力及探究能力，强化所学内容

3、，从而突破本节课的难点，达成教学目标。三、教学设计课题生物（必修2）基因工程及其应用课型新授课教学方法及教学思路教学方法 以“直观教学法”为主，利用多媒体课件、图片、动画等进行直观演示，创设情境，激发学习兴趣；结合小组讨论法，通过学生合作完成模拟基因重组的过程，帮助学生知识的掌握。 教学思路 基因工程是现代生物科技中的热点，逐渐对人类的生产和生活产生巨大的影响，所以该内容被录入了现行的高中生物必修教材中，并且在选修教材中有更详细的阐述。本教学片断内容与社会联系紧密，学习这一内容，既有助于学生对这一前沿科技的了解，也能让学生对科学、技术、社会三者的关系有更深入的理解，认识基因工程技术的优势并理性

4、对待基因工程技术及产物。同时渗透科学、严谨、为人类谋福利的思想。本节重点内容基因工程操作的基本步骤：提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的表达与检测。因基因工程是在分子水平上的操作，操作过程细微，抽象，实验现象看不见也摸不着，只凭教师讲述是很枯燥并较难讲清，学生也难以理解。为了达成教学目标，根据教学基本内容及学生的认知水平与现有教学条件，我设计了实例分析和制作多媒体动画模拟DNA重组等教学环节，学生在此过程中体会和理解基因工程的基本过程及基因工具的基本作用和特点。在教学方法上采用“小组合作学习”和“自主学习”，力求体现以“创设问题情境探讨交流应用拓展”为主线实施

5、教学。最后抛出问题：转基因产品安全吗？让学生综合所学知识，联系生活实际，加深对基因工程的理性认识，提高学生信息收集及分析问题的能力。教学目标知识与技能 1、让学生能说基因工程的主要步骤。2、让学生能说出基因工程应用的优势、应用方面和现状。3、让学生了解转基因生物和食品的安全性。过程与方法 1、利用课本以外的资料和信息解决课内学习中发现的问题，培养自主学习能力。2、培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力。3、通过模拟构建重组DNA的操作过程，培养学生分析问题和解决问题的能力。情感、态度与价值观 1、关注转基因生物和转基因食品的安全性。2、通过学习了解我国基因工程的发展前景及成果，激发

6、学生对于生物知识的兴趣，开阔学生的思路。教学重点1、基因工程的基本原理。2、基因工程的安全性问题教学难点1、基因工程的工具；2、转基因生物和转基因食品的安全性教学准备教师准备：制作多媒体课件，准备构建重组DNA模型的材料。学生准备：做好上节课的复习、收集基因工程有关资料。四、教学流程图创设情境，激发兴趣结合动画，系统学习学以致用，模拟操作拓展思维，科学严谨通过通过多个转基因生物的实例，激发学生想象，引起学生学习兴趣。利用动画直观展示基因工程操作的步骤，使学生对基因工程的主要步骤有感性直观的认识。学生通过模拟基因工程解决实际问题，强化对基因工程步骤的掌握。抛出转基因产品的安全问题，加深学生对基因

7、工程的理性认识。五、教学过程教学过程教学内容教学手段和方法预期目标1.创设情境，引入对基因重组技术工具的学习。2.学习 “分子手术刀”限制酶。3.学习“分子缝合针”DNA连接酶。4.学习“分子运输车”基因进入受体细胞的载体。5.布置作业。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DN

8、A（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。 俗语叫“没有金刚钻儿，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

9、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。师：在进入对限制酶的学习时，你们可能最关心的是这种工具酶到哪里去寻找。我们不妨从以往学过的知识谈起，引起思考。自然界中有各种生物，它们所处的环境不是真空。一些生物的DNA可能进入另一种生物的细胞中。这种可能，同学们可用什么实例来说明？生：噬菌体侵染细菌的实验。师：那么现今存在的生物为什么没有在长期的进化过程中被外源DNA的入侵而绝灭，仍能保持一种

10、稳定状态呢？生：生物体有的有免疫系统，如动物；有的有保护作用的组织、器官，如植物。师：那么作为单细胞的生物来讲，怎么会有那么复杂的结构和系统？它如何来抵抗入侵的外源DNA，保护自身呢？生：只有让外来的DNA失效，才能保护自身。师：那么怎样才能让DNA失效？生：用DNA酶，因为在必修课本中学过。师：用DNA酶，那么生物自身的DNA不也要失效了吗？生：一种特殊的酶，能切割外来的DNA，而对自身不切割。师：根据你们的分析可知，这种酶可能是一种不同于DNA酶的、我们还没有认识的酶。我们讨论至此，同学们是否有了从哪里获得这种酶的意向？生：到单细胞的生物中去找。师：科学家的基本意向也和同学们一样。单细胞生

11、物比多细胞生物更容易受到外源DNA的侵入。在长期的进化过程中，使其必须有处理外源DNA的酶。科学家们经过不懈的努力，终于从原核生物中分离纯化出这种酶，叫做限制酶。迄今已从近300种微生物中分离出4 000种限制酶。这种酶与我们以前知道的DNA酶的作用是不同的。请同学们看书，学习限制酶特有的作用。师：书中告诉我们这种特殊的酶有什么作用？生：它们能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，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。师：以上这句话，说出了两层意思。一是识别特定核苷酸序列。请同学们看图，EcoRI只能识别GAATTC的核苷酸序列，SmaI只识别CCCGGG的核苷酸序列。

12、第二层意思是从特定部位的两个核苷酸之间切开。请同学们看图，EcoRI就从G和A之间切开，SmaI就从C和G之间切开。师：刚才我们提到科学家们已经分离出4 000多种限制酶。由于酶的不同，它们识别的特定核苷酸序列也不同，这样就为我们切割DNA提供了多种特定的“手术刀”。但它们切割DNA后形成的末端有两种可能，请同学看图回答。生：一种形成黏性末端，一种形成平末端。师：那么这两种末端是如何形成的呢？请从书中找到答案。生：限制酶在它识别序列的中心位置两侧将DNA两条单链分割开，就形成黏性末端，而从识别序列的中心位置切开就产生平末端。师：切断的DNA片段要与受体细胞的DNA连接，同学们根据以往学习的经验

13、，能说出用什么酶吗？生：用DNA复制中的DNA聚合酶。师：同学们想到用DNA聚合酶是很正常的，但是现在我们学习的这种连接与DNA复制中的连接有所不同。请看书后议论，由同学来回答。生：DNA连接酶是将双链的DNA片段连接起来，而DNA聚合酶则是将一个个脱氧核苷酸连接起来。师：同学们说得对，但还不深刻。比如刚才说DNA连接酶是将双链的DNA片段连接起来，就是说DNA连接酶是同时连接双链的切口，而DNA聚合酶只是在单链上将一个个脱氧核苷酸连接起来。相同之处都是通过形成磷酸二酯键来连接的。请同学们在图中正确指出其位置。师：开始时，我们学习了限制酶切割后有两种不同的结果，一种产生黏性末端，一种产生平末端

14、。那么恢复它们的连接，所用DNA连接酶是否可以不加选择？同学们应从书中求得真知，自己解答这个问题。生：应该有所选择。因为Ecoli DNA连接酶只能将双链DNA片段黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间连接起来。 T4 DNA连接酶既可“缝合”双链黏性末端， 也可“缝合”双链DNA的平末端， 但平末端之间连接的效率比较低。师：单纯的DNA片段是很难导入受体细胞的，所以我们将切割下来的目的基因导入受体细胞就需要有一个“分子运输车”帮助。不是任何的“分子运输车”都可以用来作目的基因进入受体细胞的载体的。其中的理由要从实际情况出发考虑才能清楚，下面老师提出四个问题供大家思考：1.假如目

15、的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？2.作为载体没有切割位点将怎样？3.目的基因是否进入受体细胞，你如何去察觉？4.如果载体对受体细胞有害将怎样？不能分离会怎样？生：1.导入受体细胞的目的基因不能复制，将在细胞增殖中丢失。2.载体没有切割位点，外源的目的基因不可能插入。3.如果载体上有遗传标记基因，这样，在载体进入受体细胞后，就可通过标记基因的表达来检测。4.载体对受体有害，将影响受体细胞新陈代谢，进而使转入的目的基因也无立足之地。载体不能分离，就不能获得更多带有目的基因的载体。师：可见以上内容，都是在选择合适载体时必须考虑的。请同学们阅读课文，归纳出充当基因进入受体细胞载体的必要条件。生：1

16、. 能自我复制；2. 有切割位点；3. 有遗传标记基因；4. 对受体细胞无害、易分离。师：目前通常利用的载体是“质粒”。质粒是能“友好”寄宿在细菌细胞内的小型的环状DNA。下面让我们通过插图一起来认识质粒，尤其要在质粒载体结构模式图上找出刚才归纳几个条件的具体体现。生：找到“复制原点”说明质粒能复制并能带着插入的目的基因一起复制。找到“目的基因的插入位点”说明质粒有切割位点。找到“氨苄青霉素抗性基因”说明有标记基因的存在，将来可用含青霉素的培养基鉴别。找到此质粒来自大肠杆菌说明没有危害，大肠杆菌是非致病菌，大肠杆菌分裂快，也便于从大量复制个体中分离出来。1.完成书后练习题。2.认真完成模拟制作

17、DNA重组模型。希望大家动手、动脑协调配合，体会每一步骤在基因重组中的真实含义。最后结束时加强反思，回答书中提出的两个问题。拿出两种不同颜色的等宽的纸条。学生讨论。第三个内容不好回答，教师要引导。赞扬也是教育的一种方式。引导大家思考。学生讨论。讨论中及时发现有创新思维的学生，鼓励发表意见。学生再次议论。及时鼓励学生。学生看书。教师点拨。学生看插图。学生看书。学生看书，接着议论。教师点拨。利用插图。看书学习。将局部问题整合到实际工作的全过程中思考。学生讨论。学生归纳。学生结合插图寻找。课内与课外结合。联系旧知识，使学生认识到基因工程也是建立在基因控制蛋白质合成的基础理论上的，不可割裂。抽象变直观

18、，增强诱思的效果。使学生认识到科学的发展有赖于技术的创新。以上教学也是将三种操作工具整合到一个完整的过程之中。将直白的教学内容变得有思维力度。培养学生思维的创造性。以上教学改变直白的教学方式，通过诱思，提高学生的思维能力。引导学生与DNA酶作对比，在比较中准确认识限制酶。让文字与插图结合，使抽象的文字在直观的插图中得以体现。联系旧知识，提供一个比较的对象，在比较中加深对DNA连接酶的认识。提高学生思维的深刻性。准确认识DNA连接酶的作用部位。解决本课的难点。提出问题，诱导思考，解决难点。培养思维的广阔性。培养学生的归纳能力。利用插图加深对载体必须具备条件的认识。体现基础知识的准确运用。在运用中

19、加深对基础知识的深层次理解。六、板书设计板书：第二节 基因工程及其应用一、基因工程的原理1.基因工程：a基因拼接技术 b定向 c改造生物遗传性状2.原理：基因重组3.操作水平：分子水平二、工具1.限制性内切酶：专一性2.DNA连接酶：连接磷酸二酯键3.运载体：a 常用运载体：质粒、噬菌体、动植物病毒b 运载体必须满足的条件三、基因工程的操作步骤：1.获取目的基因（鸟枪法、人工合成法）2.目的基因与运载体结合（限制酶、DNA连接酶）3.将目的基因导入受体细胞（运载体）4.目的基因表达与检测七、备课反思在实际教学中，我的教学目标从学生反映结果来看，基本是能达到的。个人认为比较好的地方就是开头创设的

20、情境能较好的唤起学生学习动机，让学生主动参与到课堂来；其次就是学生通过模拟DNA的重组的过程，这一环节可以进一步巩固刚刚学习的内容，知道各个基因工程工具的作用，以及基因工程操作的基本步骤，较好的突破本节课的难点。当然还有一些不足的地方：基因工程这一概念学生们在实际生活中很少接触，对于其操作步骤生涩。我在讲解过程中，虽然是从基因工程的操作工具的作用来诱发学生思考其操作步骤的，但是教学经验有限，想法是美好的，但是引发学生的思维过程是困难的。在教学过程中语言逻辑性不够，导致学生没有跟上我的思维。还有就是提问的方式和一个知识点与知识点的衔接话语没有把握到位。一个引发思考衔接话语，一个有效的提问方式，这些都是在今后的教学中值得我去摸索的。