“基因工程的基本操作程序”教学设计

“基因工程的基本操作程序”教学设计

1教材分析

《基因工程的基本操作程序》是人教版选修3专题1基因工程中第2节内容，本节是《基因工程》专题的核心，上承《DNA重组技术的基本工具》一节，下接《基因工程的应用》。

对于基因工程，学生接触得很少，文字描述中会感到抽象，为此，教材中采用形象化得呈现方式简述了基因工程基本操作程序的四个步骤。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。

2学情分析

学生经过上一节的学习已经掌握DNA重组技术所需三种基本工具的作用及基因工程载体所需条件等知识，具备学习基因工程的基本操作程序一节的基础；而且经过一年必修教材的学习，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。

3教学目标

3.1知识目标

⑴简述基础理论研究和技术进步催化了基因工程

⑵简述基因工程的原理和基本步骤

3.2能力目标

⑴学会运用概念图总结基因工程的基本步骤及方法

⑵尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问题的方案

3.3情感态度与价值观

⑴关注基因工程的发展

⑵认同基因工程的应用促进生产力的提高

4教学重点与难点

4.1教学重点基因工程基本操作程序的四个步骤

4.2教学难点

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

5教学整体思路

采用从“整体-部分-整体”的教学思路，首先引用基因工程案例使学生从整体上了解基因工程

的四个步骤，其次采用分步探究的形式帮助学生理解各个步骤的原理、方法和过程，最后教师引导学生用概念图将所学的知识从整体上再次整合。

6教学过程

核苷酸序列且序列较短小，可通过DNA

合成仪直接进行人工合成

5）质疑：如果对抗虫基因的碱基序列完全不知，怎样才能得到苏云金芽抱杆菌体

内的抗虫基因

6）针对学生回答引出基因文库概念

7）指导学生看图并归纳构建基因文库时的操作条件、应用工具和过程

8）指导学生看书，说出部分基因文库

（cDNA概念

9）教师补充如想知道一种生物在个体发育不同阶段表达基因不同，应构建cDNA

文库

10）指导学生看书，质疑：如何构建部分基因文库

11）弓1出如果已知抗虫基因的一部分，贝U 可通过PCR支术扩增目的基因12）指导学生看书质疑：PCR技术扩增目的基因需要的条件

13）观看PCR过程插图，质疑：PCF扩增的过程

14）列表比较利用PCF技术扩增目的基因与细胞内DNA复制的异同苏云金芽抱杆菌的全部基因，再从中提取抗虫基因思考并回答：操作条件：对目的基因序列未知应用工具：限制性内切酶、DNA连接酶、

载体过程：从基因组中提取DNA＞酶切、纯化一与载体连接一侵染大肠杆菌f 建立基因组文库看书并回答：只包含一种生物部分基因的文库看书并回答：提取某种生物发育某个时期的mRN A反转录成互补DNA＞与载体连接f侵染大肠杆困f建立部分基因文库看书并回答：模板、原料、引物、TaqDNA 聚合酶讨论并回答：变性：90 C—95 C高温下双链DNA解链成单链；退火：55 C —60 C引物结合到互补DNA链；延伸：72 r Taq酶从引物起始进行互补链的合成；第2轮循环学生独立元成，教师给予指导

“基因工程的基本操作程序”学案

知识目标：1简述基因工程原理及基本操作程序。

能力目标：1尝试设计某一转基因生物的研制过程。

学习重点：1基因工程基本操作程序的四个步骤。

学习难点：1从基因文库中获取目的基因。

2、利用PCF技术扩增目的基因。

［自主学习］

基因工程的基本操作程序主要包括4个步骤：_____________ 的获取、基因表达________

的构建、将 _____________________________ 细胞、_____________________ 的检测与鉴定。

一、目的基因的获取

1、概念：目的基因主要是指编码蛋白质的__________ 。也可以是一些具有调控作用的因子。

2、来源：（1）可以从自然界中已有_________________ 中直接分离出来。

（2）从 __________ 中获取目的基因。

3、基因文库：（1）概念：将含有某种生物不同基因的许多______ 片段导入受体菌的群体中今夏，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。

（2）种类：基因组文库——含有一种生物的 ____________________ 。

cDNA文库一一含有一种生物的_______________________ 。

4、获取目的基因的方法：根据基因的有关信息，如基因的序列，基因功能、基因在 _________ 上的位置、基因的转录产物________ ，以及基因的翻译产物__________ 等特性来获取目的基因。

（1）利用PCR技术扩增目的基因：①PCR技术是一项在生物体外复制____________ 片段的核酸合成技术。②条件：提供已知 _____________ 的核苷酸序列，根据这段序列合成_________ 。③过程：

目的基因DNA ____ 变性形成DNA单链，与_______ 结合，然后在__________ 作用下延伸

形成DNA④方式：______________ 扩增，即2n（n为扩增循环次数）。

（2）人工合成方法：当基因较小，核苷酸序列已知时，可以用人工方法合成（例如，通过直接合成）。

二、基因表达载体的构建

1、表达载体的组成

表达载体：目的基因、 ____________ 、___________ 、标记基因。

启动子：它是一段有 _________________ ，位于基因的首端，它是_______________ 的识别和结合部位，起动转录mRNA

终止子：位于基因的尾端，终止 _______ 过程。

标记基因：用于 _______ 受体细胞是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。

2、表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中________ 存在，并且____________ 给下一代，同时

使 ___________ 能够表达和发挥作用。

［探拨点究］

1 •外显子与内含子

一般来说，结构基因都是由外显子和内含子组成，但是，外显子和内含子的关系不是完全固定不变的。有时同一条DNA链上的某一段DNA序列，当它作为编码某多肽链的基因时是外显子，而作为编码另一多肽链的基因时，则是内含子，结果是同一基因可以同时转录为两种或两种以上的mRN A

2 •原核细胞的基因结构与真核细胞的基因结构的异同点

3. 获取目的基因的方法

「从基因文库中获取

L人工合成

4. 目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）

［典例分析］

［例1］下列有关基因工程技术的正确叙述是

A. 重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体

B. 所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列

C•选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快

D.只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达

【解析】基因操作的工具有限制酶、连接酶，一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列。运载体是基因的运输工具，目的基因进入受体细胞后，受体细胞表现出特定的性状，才说明目的基因完成了表达，基因工程的结果是让目的基因完成表达，生产出目的基因的产物，选择受体细胞的重要条件就是能够快速繁殖。