1、2019 最新新人教版高中生物必修2 第 2 节基因工程及其应用教案第 2 节基因工程及其应用一、教学目标知识目标（ 1）简述基因工程的基本原理。（ 2）举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。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）进行角色扮演 ,使学生体验参与社会问题的讨论和决策的方法。（ 3）通过学习了解我国基因工程的发展前景及成果,激发学生对于生物知识的兴趣,开阔学生的思路 ,养成学生的爱国主义热情 ,树立在学习上努力刻苦的决心。能力目标（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）通过制作模型的活动来模拟基因工程的操作
2、过程,使学生在理解步骤的同时,切身体会基因工程的主要过程。（ 3）收集基因工程所取得的成果以及发展前景。（ 4）通过对书中插图、照片等的观察,学会科学的观察方法 ,培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力。二、教学重点和难点教学重点：(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) 基因工程的基本原理。(2) 转基因生物与转基因食品的安全性。三、教学方法：讨论法、演示法、讲授法四、教学课时： 2五、教学过程教学教师组织和引导学生活动教学内容意图1 / 5情境演示多媒体课件列举几种生物的不同性状, 如下：创设（ 1）青霉菌能产生对人类有用
3、的抗生素青霉素。（ 2）豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气。（ 3）人的胰岛素细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度。讲述以上几种生物各自有其特定的性状, 这些性状都是基因特异性表达的结果 , 但是人类能不能改造基因呢？能不能使本身没有某个性状的生物具有某个特定性状呢？例如 , 让禾本科植物能够固定空气中的氮气；让微生物生产出人的胰岛素、干扰素等药物。这样既节省了人力, 又简化了生产 , 同时还不会对环境造成污染。这种设想能实现吗？回答是可以的。通过科学家们的不断努力 , 在 20 世纪 70 年代终于创立了一种能定向改造生物的新技术基因工程。基因工程的原理“问提出问题组织学生讨论、交流看法。思考回
4、答题探（ 1 ）为什么能把一种生物的基因“嫁接”到1. 杂交育种方法简单 , 容易讨”另一种生物上？操作的优点 , 但是 , 杂交育种（ 2）推测这种“嫁接”怎样才能实现？只能利用已有基因的重组,（ 3 ）这种“嫁接”对品种的改良有什么意按需选择 , 并不能创造新的义？基因。杂交后代会出现性状【问 1】杂交育种有哪些局限性？人类是否可分离现象 , 育种进程缓缦 , 过以按照自己的意愿直接定向改变生物。程繁琐。我们可以利用基因“你的想法很好 , 可是用什么样的方法才工程的办法解决。即把一种能实现你的设想呢？”生物的基因“嫁接”到另一用类比的方法引导学生思考基因工程的种生物上。大致步骤和所需要的工
5、具：剪刀、针线、运（头脑中设想“嫁接”的过载体等。并用问题启发学生：“你能想像这程。）种剪刀加浆糊式的嫁接工作在分子水平的头脑中设想“嫁接”的操作 , 其难度会有多大吗？”过程。并跟随教师的引导,下面以 EcoRI 为例 , 构建重组 DNA分子模思考基因工程的大致步骤：型 , 体会基因的剪切、拼接、缝合的道理。找到目的基因、剪切、拼EcoRI是已发现的 500 多种限制性内切接、缝合、表达、检测, 所酶中的一种 , 它是一种从细菌中发现的能在特用到的工具：基因剪刀、基定位置上切割DNA 分子的酶。它的特殊性在因针线、基因的运载体。于 , 它在 DNA 分子内部“下剪刀”, 专门识别4 个人一
6、组 , 再次阅读DNA 分子中含有的“ GAATTC”这样的序列 , 一课前教师下发的“构建DNA旦找到就从G 和 A 之间剪断（参考教科书插分子模型的文字指导”。图 6-3 ）。讨论模型构建的具体方同学们来试一试 , 动手做一个重组DNA模法 , 按 “ 指 导 ” 的 方 法 步型吧。在动手做之前 , 先要明白“分子剪刀”骤、依次完成模拟制作过和“分子针线”的用途和使用方法。程。并思考教师提出的问用同一种限制性内切酶切割后的DNA 片题。回答并交流对重组DNA断其末端可以用连接酶来缝合（参考教科书技术的理解。插图 6-4 ）。这样“剪切拼接”就可以形成重学生：剪刀限制性内切组的 DNA分子
7、。酶（简称限制酶）。它的作【问】（ 1）制作模型时用到的 ( 剪刀和针线 )用具有特异性特点 , 即识别各代表什么 ?比较剪切后的 DNA片断的末端切特定核苷酸序列 , 切割特定片 , 你发现有什么特点呢 ?切点。例如大肠杆菌的（ 2）回顾在模型构建过程中, 每一步的EcoRI 限制酶能识别 GAATTC2 / 5操作和所用到的工具以及形成的“产品”, 你序列 , 并在 G和 A 之间切对重组 DNA的操作有什么新的理解？开。剪切的结果是：产生黏【问】要想获得某个特定性状的基因必须要性未端（碱基互补配对）。用限制酶切几个切口？可产生几个黏性未【答】要想获得某个特端？定性状的基因必须要用限制【问
8、】用 DNA 连接酶连接两个相同的黏性未酶切 2 个切口。可产生 2 个端要连接几个磷酸和脱氧核糖交替连接而构黏性未端。成的 DNA 骨架上的缺口 ( 磷酸二酯键 ) ？用限针线 DNA连接酶。制酶切一个特定基因要切断几个磷酸和脱氧连接的部位：磷酸和脱氧核核糖交替连接而构成的DNA 骨架上的缺口 ( 磷糖交替连接而构成的 DNA骨酸二酯键 ) ？架上的缺口（梯子的扶现在同学们分组各做一个重组DNA模型 ,手） , 不是氢键（梯子的踏看一看哪个组的最科学。板）。结果是：把两个来源重组后的 DNA分子还需要特殊的搬运工不同却有相同的黏性未端的具运载到受体细胞（如大肠杆菌、动植物细DNA连接。胞）中
9、。哪么谁能承担这个任务呢？【答】 2 个、 2 个。用图片或课件动画展示质粒的结构及特观看图片或课件 , 了解质粒点。的特点及其运载体功能。讲解质粒的特点：细胞拟核之外的小的环状DNA分子。借宿于细菌、霉菌、酵母菌等细胞里,对细胞的正常生活几乎没有影响。质粒能够自主复制, 而且复制只能在宿主细胞内完成。可以容易地从细胞中取出或放入。观看录像资料 , 想像科这些特点使它能够胜任运载体的工作,携学家在分子水平上进行这一带目的基因进入细胞。操作的精确性。然后思考、【问】有了基因工程操作的工具后, 哪么基因讨论、回答。（通过观看录工程具体是如何进行操作的呢,像资料学生对基因工程的步教师：用多媒体课件或
10、与教科书插图6-6示骤能够大体了解 , 对以上的意图类似的基因操作步骤的有关录像资料。问题能基本回答 , 但是对具思考问题如下：（可以利用幻灯或多媒体课体的操作步骤还不能从生物件演示）学角度上很透彻地理解。）（ 1）举例说明什么是目的基因。（ 2）从供体细胞 DNA中直接分离基因的方法叫什么？简要说出该方法的过程是什么。（ 3）人工合成基因的方法有几种？其操作过程分别是什么？（ 4）将目的基因与用限制性内切酶处理后的学生和教师一起归纳基运载体混合 , 用 DNA连接酶处理会出现几种结因工程操作的几个步骤：果？（只考虑两两结合）第 一 步 ： 提取 目 的 基（ 5）将含目的基因的重组质粒导入细
11、菌受体因、细胞的过程中常用到哪种化学试剂？其作用是什么？第二步：目的基因与运（ 6）在目的基因的检测过程中, 检测的对象载体的结合、是什么？第三步：将目的基因导【讲述】现在请同学们阅读教材内容, 从理论3 / 5上理解有关知识 , 同学们可从生物学的专业知识角度出发 , 用生物学的专业术语准确地解答有关问题。简要归纳基因工程操作的基本步骤和大致过程。小结及板书1、基因工程的概念：入受体细胞、第四步：目的基因的检测和表达。基因工程又叫基因拼接技术或 DNA 重组技术。通俗地说 , 就是按照人们地意愿 , 把一种生物的某种基因提取出来 , 加以修饰改造 , 然后放到另一种生物的细胞里 , 定向地改
12、造生物的遗传性状。2、基因操作的工具：基因的剪刀限制性内切酶。分布：主要在微生物中。作 用 特 点 ： 特 异 性 , 即 识 别 特 定 核 苷 酸 序 列 , 切 割 特 定 切 点 。结 果 ： 产 生 黏 性 未 端 （ 碱 基 互 补 配 对 ） 。基因的针线 DNA连接酶。连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手）, 不是氢键（梯子的踏板）。结 果 ： 两 个 相 同 的 黏 性 未 端 的 连 接 。基因的运输工具运载体。作 用 ： 将 外 源 基 因 送 入 受 体 细 胞 。具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存。具有多个限制酶切点。具有某些标记基因。种 类 ： 质 粒 、 噬
13、 菌 体 和 动 植 物 病 毒 。质 粒 的 特 点 ： 质 粒 是 基 因 工 程 中 最 常 用 的 运 载 体 。最 常 用 的 质 粒 是 大 肠 杆 菌 的 质 粒 。存 在 于 许 多 细 菌 及 酵 母 菌 等 生 物 中 。质 粒 的 存 在 对 宿 主 细 胞 无 影 响 。质 粒 的 复 制 只 能 在 宿 主 细 胞 内 完 成 。细胞染色体外能自主复制的小型环状DNA分子。3、基因操作的基本步骤。（1）提取目的基因目的基因的提取途径：两条 , 一条是从供体细胞的 DNA中直接分离基因；另一种是人工合成基因。（2）目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）。目的基因与运载体
14、结合的结果可能有三种情况：目的基因与目的基因结合 , 质粒与质粒结合 , 目的基因与质粒结合。（3）将目的基因导入受体细胞。导入方法：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。导入过程：运载体为质粒, 受体细胞为细菌。（4）目的基因的检测和表达检测：通过检测标记基因的有无, 来判断目的基因是否导入。表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。4 / 5*欢迎访问中小学教育资源旗下系列网站！(完全免费的教育资源网站, 全部试题课件教案100000 余个正在上传中.)- -课件站（ 1-12 年免费课件）- -学科站（ 1-12 年单元同步教案、试题）- -博客站（中小学教育博客）欢迎访问 FLASH
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