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1、人教版选修三人教版选修三1.2 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序1说说教教材材 基因工程的操作程序是人教版教材生物选修三基因工程的操作程序是人教版教材生物选修三专题一第专题一第2 2节内容。在此之前，学生们已经学习了必修节内容。在此之前，学生们已经学习了必修本本“基因工程基因工程”基础知识；上一节课又复习了基因工程基础知识；上一节课又复习了基因工程的基本工具；这为过渡到本节内容的学习起到了铺垫的的基本工具；这为过渡到本节内容的学习起到了铺垫的作用。作用。基因工程是选修基因工程是选修3 3整本书的重点，它是其它几个章整本书的重点，它是其它几个章节的基础。而其中第二节基因工程的基本操作
2、程序又是节的基础。而其中第二节基因工程的基本操作程序又是该章节的重中之重，是本专题的核心，是考试的重点和该章节的重中之重，是本专题的核心，是考试的重点和难点。难点。上承上承DNADNA重组技术的基本工具，下接基因工程的重组技术的基本工具，下接基因工程的应用，难点多，内容杂，较抽象，学生不易理解。应用，难点多，内容杂，较抽象，学生不易理解。课时课时设计上应安排两课时，第一课时补充基因的结构，讲授设计上应安排两课时，第一课时补充基因的结构，讲授步骤一，提取目的基因；步骤二，构建基因表达载体。步骤一，提取目的基因；步骤二，构建基因表达载体。第二课时讲授步骤三，将目的基因导入受体细胞；步骤第二课时讲授
3、步骤三，将目的基因导入受体细胞；步骤四，目的基因的检测与鉴定。四，目的基因的检测与鉴定。2教教学学目目标标1.1.知识目标：知识目标：根据大纲和课程目标，本节课内容要求了解基因工程根据大纲和课程目标，本节课内容要求了解基因工程原理及基本操作程序。原理及基本操作程序。2.2.情感态度目标：情感态度目标：通过对基因工程原理及基本操作程序的理解，掌握通过对基因工程原理及基本操作程序的理解，掌握理论联系实际的基本观念以及对当今世界的前沿技术有更理论联系实际的基本观念以及对当今世界的前沿技术有更深刻的了解。深刻的了解。通过对四步基本操作程序的具体操作技术的学习以通过对四步基本操作程序的具体操作技术的学习
4、以及各国对此技术的重视，增强学生爱科学，学科学的情感及各国对此技术的重视，增强学生爱科学，学科学的情感和建设祖国的社会责任感，并且建立起知识创造价值，知和建设祖国的社会责任感，并且建立起知识创造价值，知识为人类服务，使人类生活质量更好的美好愿望。识为人类服务，使人类生活质量更好的美好愿望。3.3.能力目标：能力目标：通过让学生了解世界最前沿技术，追踪社会热点，提通过让学生了解世界最前沿技术，追踪社会热点，提高学生收集处理信息能力，提高学生语言表达能力和信息高学生收集处理信息能力，提高学生语言表达能力和信息交流能力，培养学生的独立动手能力和合作态度。交流能力，培养学生的独立动手能力和合作态度。3
5、重重点点、难难点点重点：重点：基因工程基本操作程序的四个步骤（知识重点）。基因工程基本操作程序的四个步骤（知识重点）。这个知识点是建立理论联系实际的理论基础。这个知识点是建立理论联系实际的理论基础。如何利用科学技术为人类服务（情感重点）。此如何利用科学技术为人类服务（情感重点）。此是本文的情感重点，社会不断进步，科学不断发展，做是本文的情感重点，社会不断进步，科学不断发展，做为祖国未来的接班人，只有趁现在年少，认真学习，掌为祖国未来的接班人，只有趁现在年少，认真学习，掌握最新的科学知识，才能利用所学知识，为人类服务。握最新的科学知识，才能利用所学知识，为人类服务。增强学生社会责任感。增强学生社
6、会责任感。难点：难点：从基因文库中获取目的基因。以及利用从基因文库中获取目的基因。以及利用PCRPCR技术扩技术扩增目的基因。增目的基因。基因表达载体的构建。因为没有实际可见的东西，基因表达载体的构建。因为没有实际可见的东西，而且无法用具体的感性材料来帮助学生的理解，比较抽而且无法用具体的感性材料来帮助学生的理解，比较抽象，要发挥学生的想象力，故将其列为难点。象，要发挥学生的想象力，故将其列为难点。4说说教教法法1 1、直观演示法：、直观演示法：利用图片的投影等手段进行直观演示，激发学生的利用图片的投影等手段进行直观演示，激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛，促进学生对知识的掌握。学习兴趣，活跃课
7、堂气氛，促进学生对知识的掌握。2 2、活动探究法、活动探究法 引导学生通过创设情景等活动形式获取知识，以学引导学生通过创设情景等活动形式获取知识，以学生为主体，使学生的独立探索性得到了充分的发挥，培生为主体，使学生的独立探索性得到了充分的发挥，培养学生的自学能力、思维能力、活动组织能力。养学生的自学能力、思维能力、活动组织能力。3 3、集体讨论法、集体讨论法 针对学生提出的问题，组织学生进行集体和分组讨针对学生提出的问题，组织学生进行集体和分组讨论，促使学生在学习中解决问题，培养学生的团结协作论，促使学生在学习中解决问题，培养学生的团结协作的精神。的精神。5说说学学法法让学生读让学生读 通过阅
8、读课文，让学生学会收集信息的能力，增通过阅读课文，让学生学会收集信息的能力，增强理解力。强理解力。让学生讲让学生讲 讨论分析信息，让学生用自己的话自主表达出来，讨论分析信息，让学生用自己的话自主表达出来，培养学生语言表达能力。培养学生语言表达能力。让学生想让学生想 在讨论、分析、综合过程中，学生主动思考并得在讨论、分析、综合过程中，学生主动思考并得到其所需信息，培养归纳、比较、综合能力。到其所需信息，培养归纳、比较、综合能力。让学生做让学生做 课前布置学生动手制作重组课前布置学生动手制作重组DNADNA分子，让学生得到分子，让学生得到实践，培养实际动手能力和团结协作精神。实践，培养实际动手能力
9、和团结协作精神。6教教学学设设计计思思路路教学内容教学内容基本策略基本策略复习提问，学生讨复习提问，学生讨论，教师总结论，教师总结引导学生阅引导学生阅读，分析、读，分析、讨论，教师讨论，教师总结，了解总结，了解基因工程操基因工程操作程序具体作程序具体步骤及原理。步骤及原理。目的基因的获取目的基因的获取基因表达载体的构建（核心）基因表达载体的构建（核心）回忆概念，回忆概念，导入新课导入新课学生回忆必修部分学生回忆必修部分“基因工程基因工程”知识；通知识；通过图过图1-6来帮助学生建构基因工程基本操作来帮助学生建构基因工程基本操作程序的整体框架。程序的整体框架。教授新课：教授新课：基因工程操基因工
10、程操作程序作程序将目的基因导入将目的基因导入受体细胞受体细胞目的基因的检测目的基因的检测和鉴定和鉴定理解应用理解应用尝试设计某一转基因生物的研制过程。尝试设计某一转基因生物的研制过程。从基因文库中获取目的基因从基因文库中获取目的基因利用利用PCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因植物植物土壤农杆菌转化法土壤农杆菌转化法基因枪法基因枪法花粉管通道法花粉管通道法动动 物：显微注射技术物：显微注射技术微生物：微生物：Ca2+处理，感受态细胞处理，感受态细胞检测是否插入目的基因；检测是否插入目的基因；检测是否转录出了检测是否转录出了mRNAmRNA；检测目的基因是否翻译成蛋白质；检测目的基因是否翻译成蛋
11、白质；个体水平的鉴定。个体水平的鉴定。7教教学学过过程程1 1、导入、导入限制性内切酶只能从原核生物中提取吗限制性内切酶只能从原核生物中提取吗？DNADNA连接酶连接在什么部位？连接酶连接在什么部位？大肠杆菌的质粒是最常用的载体，它有大肠杆菌的质粒是最常用的载体，它有什么特点能充当载体？直接提取出来就可什么特点能充当载体？直接提取出来就可以充当载体吗？以充当载体吗？8教教学学过过程程2 2、讲授新课、讲授新课 要清楚目的基要清楚目的基因的获取方式的区因的获取方式的区别，有必要补充基别，有必要补充基因的结构。因的结构。9补补充充知知识识非编码区非编码区非编码区非编码区编码区编码区与与RNARNA
12、聚合酶结合位点聚合酶结合位点启动子启动子终止子终止子原核细胞的基因结构原核细胞的基因结构真核细胞的基因结构真核细胞的基因结构编码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区 内含子内含子 外显子外显子 启动子启动子终止子终止子与与RNARNA聚合酶结合位点聚合酶结合位点10步步骤骤一一 学生带着问题阅读教材学生带着问题阅读教材 教师展示幻灯片，用打比方等手教师展示幻灯片，用打比方等手段帮助学生理解概念段帮助学生理解概念 学生推测出由学生推测出由mRNAmRNA反转录形成反转录形成cDNAcDNA的过程的过程11步步骤骤一一先让学生带着问题阅读教材先让学生带着问题阅读教材P9-10P9-10，思考：
13、，思考：从基因文库中获取目的基因的办法：从基因文库中获取目的基因的办法：基因组文库、部分基因文库的区别；基因组文库、部分基因文库的区别；PCR PCR扩增技术：概念，原理，前提条件，扩增技术：概念，原理，前提条件，过程；过程；人工合成目的基因的办法：反转录法，人工合成目的基因的办法：反转录法，化学合成的办法。化学合成的办法。12步步骤骤一一限制酶限制酶基因重组基因重组转化细菌转化细菌体外包装体外包装基因组基因组DNADNA基因重组基因重组反转录酶反转录酶cDNAcDNAmRNAmRNAcDNAcDNA文库文库13步步骤骤一一基因文库的构建方法基因文库的构建方法直接分离法直接分离法供体细胞中的供
14、体细胞中的DNADNA许多许多DNADNA片段片段运载体运载体限制酶限制酶受体细胞受体细胞产生特定性状产生特定性状导入导入外源外源DNADNA扩增扩增目的基因目的基因分离分离(鸟枪法鸟枪法)多用于原核生物多用于原核生物14步步骤骤一一逆转录法逆转录法目的基因的信使目的基因的信使RNARNA目的基因目的基因化学合成法化学合成法肽链氨基酸序列肽链氨基酸序列信使信使RNARNA序列序列基因的核苷酸序列基因的核苷酸序列目的基因目的基因合成合成逆转录逆转录人工合成法（人工合成法（真核生物真核生物）推测推测推测推测单链单链DNADNA合成合成151 1、过程：、过程：利用利用PCR扩增目的基因扩增目的基因
15、162 2、条件：、条件：已知基因的核苷酸序列、已知基因的核苷酸序列、四种脱氧核苷酸、四种脱氧核苷酸、引物引物TaqTaqDNADNA聚合酶聚合酶使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增4 4、结果：、结果：耐高温耐高温3 3、方式：、方式：以以指数指数方式扩增，即方式扩增，即_（n n为扩增循环的次数）为扩增循环的次数）2 2n n适宜的温度和适宜的温度和PHPH值值17步步骤骤二二展示学生作业展示学生作业“重组重组DNADNA分子分子”模型模型教师总结教师总结明确明确“基因表达载体基因表达载体”的组成的组成18步步骤骤二二学生作品学生作品重组重组“D
16、NA“DNA分子分子”19步步骤骤二二20步步骤骤三三 设问设问“基因表达载体构建完成后，如何将目的基因基因表达载体构建完成后，如何将目的基因导入受体细胞呢？导入受体细胞呢？”指导学生阅读教材指导学生阅读教材P12P12，思考：农杆菌有什么样的特，思考：农杆菌有什么样的特点，使其可以帮助目的基因进入受体细胞的呢？点，使其可以帮助目的基因进入受体细胞的呢？同学们结合多媒体，尝试着描述农杆菌转化法的导同学们结合多媒体，尝试着描述农杆菌转化法的导入过程。入过程。学生阅读资料卡片，了解其他植物基因工程导入方学生阅读资料卡片，了解其他植物基因工程导入方法（基因枪法和花粉管通道法）。法（基因枪法和花粉管通
17、道法）。指导学生阅读教材，理解将目的基因导入动物细胞指导学生阅读教材，理解将目的基因导入动物细胞和微生物细胞的不同方法。和微生物细胞的不同方法。21步步骤骤三三（质粒本存在于细菌，植物中不允许质粒（质粒本存在于细菌，植物中不允许质粒存在，质粒可存在于农杆菌，而农杆菌又存在，质粒可存在于农杆菌，而农杆菌又能感染植物。）能感染植物。）重组质粒重组质粒 钢钢 笔笔 农农 杆杆 菌菌 文具盒文具盒植植 物物 书书 包包类比推理类比推理221 1、导入植物细胞、导入植物细胞农杆菌转化法：农杆菌转化法：表达载体导入农杆菌，再让农杆菌感染植表达载体导入农杆菌，再让农杆菌感染植物细胞物细胞基因枪法：基因枪法：
18、花粉管通道法：花粉管通道法：232 2、导入动物细胞、导入动物细胞显微注射法：显微注射法：将基因表达载体提纯，用显微仪注射到受精卵中将基因表达载体提纯，用显微仪注射到受精卵中243 3、导入微生物细胞、导入微生物细胞原核生物特点：原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传繁殖快、单细胞、遗传物质少。物质少。Ca2+处理细胞处理细胞 感受态细胞感受态细胞 表达载体与感受表达载体与感受态细胞混合态细胞混合 感受态细胞吸收感受态细胞吸收DNA分子分子方法：方法：25步步骤骤四四带着问题带着问题阅读教材阅读教材归纳，理归纳，理解，升华解，升华认识不同环节认识不同环节的检测方法的检测方法26步步骤骤四四指导学生
19、带着问题阅读教材指导学生带着问题阅读教材1414页，思考：页，思考：1 1、基因在细胞中表达需要经过哪些阶段，每、基因在细胞中表达需要经过哪些阶段，每阶段的产物是什么？阶段的产物是什么？2 2、目的基因导入细胞后，哪些环节必需进行、目的基因导入细胞后，哪些环节必需进行检测，检测的方法各是什么？检测，检测的方法各是什么？27检测是否插入目的基因检测是否插入目的基因检测是否转录出检测是否转录出mRNAmRNADNADNA分子杂交技术分子杂交技术28检测目的基因是否翻译成蛋白质检测目的基因是否翻译成蛋白质个体水平的鉴定个体水平的鉴定抗体与蛋白质进行抗原抗体杂交，看是否有杂交带抗体与蛋白质进行抗原抗体
20、杂交，看是否有杂交带依据其性状进行检测如：抗虫或抗病的接种实验依据其性状进行检测如：抗虫或抗病的接种实验29 结合结合P15P15思考与探究：思考与探究：珠蛋白是动物血红蛋白的重要组成成珠蛋白是动物血红蛋白的重要组成成分，当它的成分异常时，动物可能患某种疾病，分，当它的成分异常时，动物可能患某种疾病，如镰刀型细胞贫血症，假如让你用基因工程的如镰刀型细胞贫血症，假如让你用基因工程的方法使大肠杆菌生产出鼠的方法使大肠杆菌生产出鼠的珠蛋白，想一珠蛋白，想一想，应该如何设计？想，应该如何设计？3 3、理解应用、理解应用教教学学过过程程归纳小结：归纳小结：基因工程的四个操作步骤。基因工程的四个操作步骤。
21、这样设计旨在通过设计转基因生物将基这样设计旨在通过设计转基因生物将基因工程的操作程序有机的关联起来。因工程的操作程序有机的关联起来。30教教材材中中的的问问题题及及对对策策 本节教材涉及较多的生物科技前沿知识，基因工程内本节教材涉及较多的生物科技前沿知识，基因工程内容上的容上的“高高”与与“新新”，处理不好，会提高学习难度，令，处理不好，会提高学习难度，令学生视高科技为畏途，致使教学流于形式。学生视高科技为畏途，致使教学流于形式。一是尽量将知识点细化，设计问题层层深入，抽丝一是尽量将知识点细化，设计问题层层深入，抽丝剥茧，有利于学生的理解。剥茧，有利于学生的理解。二是不要仅仅拘泥于具体的知识，还应该引导学生二是不要仅仅拘泥于具体的知识，还应该引导学生从每一具体步骤，每种操作方法的生物学原理出发，理从每一具体步骤，每种操作方法的生物学原理出发，理解知识。解知识。三是要根据学生回答问题的情况及时调整问题的难三是要根据学生回答问题的情况及时调整问题的难度和教学策略，并注意教师列举的事例应尽量与学生的度和教学策略，并注意教师列举的事例应尽量与学生的生活经验和社会热点相联系，以提高学生学习的积极性。生活经验和社会热点相联系，以提高学生学习的积极性。问题问题对策对策31A谢谢谢谢32