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1、全国中小学“教学中的互联网搜索”优秀教学案例评选高中生物DNA重组技术的基本工具教案设计 沈红梅 汤原县高级中学 DNA重组技术的基本工具教案设计一、教案背景1、面向学生： 小学 中学 高中2、教材版本：人教版选修三现代生物科技专题3、学科：生物4、课时：1课时5、学生课前准备： （1） 提前通知学生预习课文 （2） 用黄色和蓝色卡纸制作模拟DNA片段，剪刀，透明胶等二、教学课题（一）教学目标和要求知识目标：（1）了解基因工程的基本概念。 （2）简述三种工具的作用（3）认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。能力目标：（1）通过对材料的观察，学会科学的观察方法，培养观察能力。 （2）
2、通过对基本概念、基本原理、科学方法的正确理解和掌握，逐步形成比较、判断、推 理、 分析、综合等思维能力，具备能运用学到的生物学知识评价和解决某些实际问题的能力。 （3）通过学生动手制作重组DNA的模型，培养学生的动手能力以及合作精神。情感目标：（1）通过学习基因工程的概念，使学生认识到科学研究的严谨，激发为祖国奋斗的精神。 （2）通过学习基因操作的工具，使学生树立结构与功能相统一的辩证唯物主义观念教学重点和难点教学重点：（1）简述三种工具的作用 （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难点：载体必须具备的条件三、教材分析DNA重组技术的基本工具为生物选修三现代生物科技专题的第
3、一章第一节，是我们高二下学期的内容。这节课是在必修二第六章基因工程的基础上的提升，基因工程是生物科技的前沿内容，这一专题的 教学首先要考虑基础性。尤其我们生活中从来没有接触到对基因进行处理的工具，较为抽象，从分子水平上的理解也更难。因此，更应该用现实生活中常见的工具来诠释，是学生很容易理解，使学生在知识能力和情感上得到提升。DNA重组技术的基本工具是一片科技性较强的文章。教学重点是DNA重组技术的基本工具所需的三种工具的作用。教学难点是载体需要具备的条件教学之前用百度在网上搜索DNA重组技术的基本工具的相关教学材料，查阅很多教案作参考，了解到教学的重点和难点，并做了多本习题，对出现的各种题型都
4、有所了解，确定课堂教学形式和方法。根据课堂需要，让学生更容易理解和掌握，利用百度搜索找到各种图片做成PPT课堂给同学们演示，给学生视觉上的直观感受。四、教学方法DNA重组技术的基本工具是一篇科技理论性较强的文章，学生在现有的知识基础上理解起来较困难，所以用生活中小的操作、多媒体插入图片来形象化，使学生可以容易理解。要注意的是在讲解限制酶“分子手术刀”，主要是介绍限制酶的作用特点。我们必须联系以前学习的DNA分子的结构，了解特殊的结构磷酸二酯键，及必修一酶的特点专一性的讲解。DNA连接酶DNA片段的“分子缝合针”，在这里同学们很容易想到碱基互补配对或DNA聚合酶，这是很自然的。但只考虑到碱基互补
5、配对原则还是不够的，我们可以从原有的知识出发，要想到限制酶切开的DNA中膦酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键，这个地方还没有连接起来，又是怎样连接的呢？这样自然而然地想到DNA连接酶。区别这几种酶的特点。基因进入受体细胞的载体“分子运输车”的学习内容，不能仅仅着眼于记住这几个条件，而应该深入思考每一个条件的内涵，通过深思熟虑，学生的自主讨论才能真正明确为什么要有这些条件才能充当载体，使学生记忆更深刻，理解的更好 。五、教学过程、事例导入新课-基因工程师：同学们，除了金鱼，你们见过红色的鱼吗？见过可以让害虫自动死亡的棉花吗？有很多人认为不 可能，可的确如此，让我们就来见识一下吧。【百度图片】1.2.
6、通过必修二对基因工程的学习，我们知道通过基因工程我们可以获得这样的品种。那就让我们回忆一下什么是基因工程？生：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的。因此又叫做DNA重组技术。（注意黑体字的讲解）师：展示图片深入理解基因工程的概念，并引导学生回答表中内容。【百度图片】基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切拼接导入表达结果人类需要的基因产物、学习新课-基因工程的工具师：
7、通过以上的过程，同学们分析一下，要实现抗虫基因在棉花中表达，要做哪些工作呢？假若这是DNA上合成抗虫蛋白的基因（老师拿出事先准备好的带有一定核苷酸序列的蓝色纸条指出特定的区段），这是棉花的DNA（老师拿出黄色纸条），那就我们现在的水平应该怎么操做呢？（学生分组讨论得出最终结论）生：1.要将抗虫基因剪下来； 2.将剪下来的抗虫基因与棉花的基因连在一起。师：同学们说的很对，但是还要考虑实际问题，这两条纸条所代表的DNA的来源不同，不在一个细胞内，所以还存在着什么问题呢？生：基因转移的问题，就是怎样将抗虫基因送入入棉花细胞师：唉，非常好，这几个问题就是我们在基因工程中急需解决的，可是大家都知道，基因
8、是有遗传效应的DNA片段。DNA非常小，无论切割也好，连接也好，转移也好，无一例外这些操作都必须在分子水平上进行，就必须有精密的工具。科学家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工具。我们先看一下第一种1. “分子手术刀”又叫基因剪刀限制性内切酶（限制酶）师：学生阅读本节内容，回答下列问题: 限制酶从哪提取出来的？ 限制酶的作用是什么？生： 分布：主要在微生物中 作用：能够识别双链DNA分子中的某种特定核苷酸序列（专一性），并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸间的磷酸二酯键断开.（黑体字重点讲解）师：重点讲解专一性（即一种限制酶只能切割特定的核苷酸序列）【百度图片】 磷酸二
9、酯键：（在黑板上画出一小段DNA片段（见下图），带领学生简要复习下DNA分子的结构，并且明确磷酸二酯键的位置）师：.仔细观察下图识别序列，能够发现什么规律？ . 尝试写出这几种识别序列被切开后所形成的末端，并且观察它们的特点（教师先做一个示 范。其余的让学生完成）【百度图片】生：不同的限制酶所识别的序列不同，都是六个，都可以找到一个中心轴线，双链DNA上的碱基是反向的。发现切出来的末端出现了两种情况：平的和不平的。师总结：同学们的观察力很好，限制酶只能切断特定识别序列里的特定的位置。但识别序列可能由4、5、6、8个等碱基组成，6个是比较常见的。切开后的末端有两种情况，以中轴线两侧切割的形成的是
10、黏性末端（1.2.3.）;沿中轴线切割的形成平末端（4）。同一种限制酶切出的末端是相同的。一个DNA片段被限制酶切开后的的末端是互补的。 .结果：产生黏性末端（碱基互补配对）和平末端2. “分子缝合针”又叫基因针线DNA连接酶师：基因被切割后又是通过什么连接呢，又在哪里进行连接呢？阅读课文回答问题： 连接部位：磷酸二酯键。 结果：两个相同的末端的连接。（板书）DNA连接酶作用示意图CGA A T TGCT T A A 种类：DNA连接酶的种类有很多，用的较多的是EcoliDNA连接酶和T4DNA 连接酶。从大肠杆菌中获得的DNA连接酶只能连接具有互补配对粘性末端的双链，对平末端效果不佳，T4D
11、NA连接酶具有较好的平末端双链连接的作用。总结：这部分学生自然联想到的是我们学过的DNA聚合酶，所以要区分好这几种没得作用特点 （1）DNA水解酶：能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸，彻底水解成膦酸、脱氧核糖和含氮碱基 （2）DNA解旋酶：能够将DNA或DNA的某一段解成两条长链，作用的部位是碱基和碱基之间的氢 键。 （3）DNA聚合酶：能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。 （4）DNA连接酶：是通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口，连接的是DNA片段。3. “分子运输车”又叫基因的运输工具基因进入受体细胞的载体师：用什么方法才能将外源基因（如抗虫基因）导入到细胞中呢？生：需要把外源基
12、因连接到载体上。师：作为分子的运输车，有什么特别之处吗？阅读本节内容，思考以下问题1、 基因工程中常常用什么作为载体？2、 具备什么条件的DNA分子才能作为载体？生：种类质粒：常存在于原核细胞和酵母菌中，是一种分子质量较小的环状的裸露的DNA分子，独立于拟核之外。病毒：常用的病毒有噬菌体、动植物病毒等。要求结构简单，比较小，能自我复制，有特殊的标记基因等。 师： 1、如果载体没有自我复制能力，会出现什么状况？ 2、标记基因有什么作用？（举例引导，如抗青霉素基因，在黑板上画图） 3、载体的安全性是否要考虑呢？ 4、大肠杆菌拟核里的DNA适合做载体么？真核生物的染色体呢？生：自主讨论 师：基因工程
13、中的载体需要具备以下条件：能够自我复制，这样才目的基因才不会随着受体细胞的增 殖而丢失；有标记基因，这样便于重组DNA的鉴定和选择。要有一个到多个限制酶切割位点，这样才有供目的基因插入的地方。要对受体细胞无害，同时分子不能太大，否则不便于操作。除了质粒外，还有动、植物病毒等也能作为基因工程的载体。但是一般上用作基因工程的质粒，都是经过人工修饰的质粒的结构【百度图片】通过以上我们对基因工程的三种工具的学习，了解了他们的作用特点将对我们学习下一节有很大的帮助，那么我们就来巩固一下。知识巩固【模拟制作】 教师拿出事先准备好的“DNA”分子，剪刀和透明胶。（这里用的限制酶是EcoR，识别序列是GAAT
14、TC）叫一名同学到讲台上用剪刀把两个DNA分子进行切割。让其他同学在下面操作，最后看是否切割正确。然后叫另一位同学上台进行连接（注意强调透明胶贴的位置。贴在中间是对的吗？）其他同学下面操作，然后分析应贴在切口处磷酸二酯键，不是中间提示：作业布置：金太阳检测一 、预习下节新课六、教学反思 本课内容专业化较强学生理解起来有些困难，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的理论基础上的；通过各种事例，让学生感觉到基因工程就在我们身边很容易发生：再利用图片改变传统直白的教学方式，通过诱思，提高学生的思维能力；再通过动手操作，让学生把抽象的东西现实化，把复杂的东西简单化，知识理解的更为透彻。但是学生对基础知识的掌握还是比较欠缺应加强课前提问和课后复习七、教师个人介绍省份：黑龙江省 学校：汤原县高级学校 姓名：沈红梅职称：中教二级 电话： 电子邮件：shenhongyu1020通讯地址：黑龙江省汤原县高级中学沈红梅，女，2008年毕业于哈尔滨师范大学生物科学与技术学院，现任汤原县高级中学高二生物教师，有三年的教学经验，经过一次循环，在高考中取得了优异的成绩，多次被评为校优秀教师。