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基因工程的基本操作程序的教学设计 基本信息 课题 高中生物新人教版选修3《现代生物科技专题》专题1《基因工程》第2节《基因工程的基本操作程序》 作者及工作单位 彭丽 重庆市巴蜀中学 教材分析 本节是专题1-《基因工程》的核心，具有承上启下的作用。 对于基因工程，学生感兴趣，但接触得很少，文字描述中会感到抽象，为此，教材中采用直观的呈现方式简述了基因工程基本操作程序的四个步骤。又用形象的比喻来帮助学生理解陌生的概念。例如，基因文库中把基因组文库比作国家图书馆，而把cDNA文库比作某市图书馆，这样便于学生理解和掌握。此外，在教材处理中还呈现主干，割舍枝杈，将非主干内容以《生物技术资料卡》、《拓展视野》等方式呈现，做到有主有次。 学情分析 学生经过上一节的学习已经具备学习基因工程的基本操作程序的基础知识，如基因工程所需三种基本工具的作用及基因工程载体所需条件等；而且经过2年的生物学习，学生的生物基础知识较扎实，思维的目的性、连续性和逻辑性已初步建立。但基因工程一节对学生来说难点较多，如果处理不好，会变成简单的死记硬背。因此在教学过程中，应在教师引导下适时加强学生解决问题和运用概念图等生物学语言归纳结论等方面的能力。 教学目标 知识目标 1、简述基础理论研究和技术进步催化了基因工程 2、简述基因工程的原理和基本步骤 能力目标 1、学会运用概念图总结基因工程的基本步骤及方法 2、尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问题的方案 情感态度与价值观 1、关注基因工程的发展 2、认同基因工程的应用促进生产力的提高 教学重点和难点 教学重点? 基因工程基本操作程序的四个步骤 教学难点 1、从基因文库中获取目的基因 2、利用PCR技术扩增目的基因 教学过程 教学环节 教师活动 预设学生行为 设计意图 1、复习“基因工程”的概念和工具，引入新课教学。 2、目的基因获取 ⑴从基因文库中获取目的基因 ⑵利用PCR技术扩增目的基因 ⑶直接人工合成 2、基因表达载体的构建 3、将目的基因导入受体细胞 ⑴将目的基因导入植物细胞 ⑵将目的基因导入动物细胞 ⑶将目的基因导入微生物细胞 4、目的基因的检测和鉴定 ⑴检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因。 ⑵检测目的基因是否转录出了mRNA ⑶检测目的基因是否翻译成蛋白质。 ⑷个体生物学水平的鉴定。 5、尝试设计某一转基因生物的研制过程。 师：通过分析图1-6我们知道基因工程的基本操作程序包括：目的基因获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体、目的基因检测与鉴定。 师：基因工程概念中的“更符合人们需要”的那个基因就是目的基因了，只有有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性，所以基因工程的基本操作的第一个环节就是目的基因的获取。到底什么是目的基因呢？ 师：目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因，如抗虫基因，抗旱基因。 师：怎样才能获得这些目的基因呢？获取目的基因的方法有哪些呢？ 学生阅读书本讨论，师生归纳： （一）可从基因文库中获取目的基因。 师：通过阅读我们已知什么是基因文库了。 生：若一个基因文库中包含了一种生物所有的基因，那么这种基因文库就叫做基因组文库，若只包含了一种生物的一部分基因就叫做部分基因文库。 师：如何构建基因文库呢？基因组文库和cDNA文库有什么区别呢？可结合P10生物技术资料卡讨论分析。 师：怎样从基因文库中得到我们所要的目的基因呢？ 师、生：可根据目的基因的有关信息来获取目的基因，如根据基因的核苷酸序列，基因在染色体上的位置等特性来获取目的基因。 师：除了从基因文库中获取目的基因，还可以利用PCR技术扩增目的基因。 师：PCR的发明离不开中国科学家的贡献，P16页《拓展视野》做了具体的介绍。 师：PCR是聚合酶链式反应的缩写，是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。 师：同学们要认真观察课本图1-8，学会描述扩增的过程以及PCR的原理。 生：目的基因DNA加热至90—950C变性形成单链DNA——温度降低至55—600C引物与互补DNA链结合——适当升温至70—750C，在DNA聚合酶作用下从引物起始进行互补链的合成。 师：变性（90-95℃）：DNA双链变性成DNA单链；复性（55-60℃）：引物与DNA模板链结合；延伸（70-75℃）：在Taq酶的作用下连接单个脱氧核苷酸。 时：一个目的基因经一个循环后变成几个基因，n次循环后呢？ 师：PCR的原理是什么呢？ 生：利用DNA双链复制的原理，将基因的核苷酸序列不断加以复制，使其数量呈指数方式增长。 师： PCR扩增过程所需前提的条件是什么？（教学过程中可先引导学生复习DNA复制的过程） 生归纳：需要引物、已知的一段目的基因的核苷酸序列、Taq酶、4种脱氧核苷酸、ATP。 师：4种脱氧核苷酸和A