1、第六章 從雜交育種到基因工程第2節 基因工程及應用一、教學目標：1、簡述基因工程的基本原理。2、舉例說出基因工程在農業、醫藥等領域的應用。3、收集基因工程所取得的成果以及發展前景。4、通過對書中插圖、照片等的觀察，學會科學的觀察方法，培養學生收集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力。二、教學重難點：1.教學重點：(1)基因工程的基本原理。(2)基因工程的安全性問題。2.教學難點：(1)基因工程的基本原理。(2)轉基因生物與轉基因食品的安全性。三、專家建議：由于本課時的內容是基因工程的成果與發展前景，屬于基因工程的實際應用問題，所以教材中的大量內容是基因工程發展近幾年的成

2、果，相對其他章節來講該內容比較新穎和超前，而且該內容是一個動態的知識體系，其內容不斷地更新、發展和變化。如果按照以往的教學手段，必然導致學生對知識的機械記憶，不利于開闊學生的思路、發展學生的思維和素質能力的提高。因此本課打破原有的教學模式，嘗試利用網絡環境進行信息化教學。這就需要教師和學生做充分的準備。四、教學方法以講授法為主，以討論、探究法為輔。五、課時安排：  1課時六、教學用具教學課件七、教學過程教學內容教師組織和引導教學意圖 導入問題討論多媒體展示一組圖片，能發光的水母、不能發光的熱帶斑馬魚、超級小鼠超級魚等圖片，然后介紹，圖片中這些生物的出現是基因“嫁接”的結果，

3、提出問題，1.為什么能把一種生物的基因“嫁接”到另一種生物上？2.推測這種“嫁接”怎樣能實現？3.這種“嫁接”對品種的改良有什么意義？我們今天就來學習這方面的知識，基因工程及其應用。1973年美國科學家科恩創立了定向改造生物的新技術-基因工程。引導學生進行探究：從糖尿病治療實例入手，共同研究基因工程及有關的技術。組織學生討論分析：治療糖尿病的藥物是什么？用什么方法獲得胰島素才能滿足社會需要呢？大多同學想到從動物胰臟中提取，這確實是獲得胰島素的一種方法。科學家運用這種方法提取胰島素，結果每100Kg胰臟只能提取4-5g胰島素，不僅需要消耗大量的動物肝臟，而且提取過程復雜，必然是產量低、價格昂貴，

4、遠遠滿足不了社會的需要。還有沒有其他更好的方法？展示DNA雙螺旋模型學生各敘己見，教師歸納引出基因工程的方法。目前成功的做法是：把胰島素基因從人的DNA分子上剪下，與大腸桿菌的DNA分子拼接成新的DNA，再把新的DNA導入大腸桿菌，用大腸桿菌來生產人的胰島素！問題探究：為什么想到用大腸桿菌來生產胰島素呢？易培養，繁殖速度快。 假設模型一.基因工程的原理組織學生討論分析：DNA分子的直徑只有2.0nm,粗細只有頭發絲的十萬分之一，長度也是極其短小的，一般以µm為單位，如大腸桿菌的DNA長度為1.36µm.在如此微小的DNA分子上進行剪切和拼接，是一項非常精細的工作，這些工作的

5、完成需要一些特殊的工具。問題探究：組織學生討論分析： 用什么方法才能把胰島素基因切下來呢？有的同學想法很好，用酶。科學家把這樣的酶叫1、限制性核酸內切酶，形象的比喻為“基因的剪刀”。 組織學生討論分析：限制性核酸內切酶為什么能切割DNA，這與它的特點有關，限制性核酸內切酶的特點是什么？得出：每種限制性核酸內切酶只能識別特定的核苷酸序列，并在其中特定的位點上切割DNA分子。組織學生討論分析：用限制性核酸內切酶切割DNA分子后，其切口處露出什么結構？生：黏性末端。師：用限制性核酸內切酶切割DNA分子后，露出幾個黏性末端？ 生：二個。師：這兩個黏性末端有什么特點？生：其上的堿基可以互補配對。師：黏性

6、末端的出現對DNA的拼接有意義嗎？為什么？生：有意義，用同一種限制性核酸內切酶切割兩種來源不同的DNA，可以得到互補配對的黏性末端，把兩者的黏性末端連起來，就能把一個DNA中的基因剪下并拼接到另一個DNA分子上。師：很好。展示限制性核酸內切酶的作用展示黏性末端的形成展示拼接過程5分鐘2.基因針線：DNA連接酶師：現在我們接著上面討論，如何將胰島素基因切下并與大腸桿菌的DNA拼接？生：用同一種限制性核酸內切酶分別切割胰島素基因和大腸桿菌DNA，可以得到互補配對的黏性末端，把兩者的黏性末端連起來，就可以把胰島素基因拼接到大腸桿菌DNA分子上。師：通過上述技術能將兩個DNA完全拼接成一個新的DNA嗎

7、？生：不能。師：為什么？還需要怎么辦？生：還需要用DNA連接酶連接。師：DNA連接酶的作用是什么？生：把DNA這把“梯子”的扶手斷口處連接起來。3.基因的運輸工具：載體師：下面還要請大家思考：切下的人的胰島素基因與大腸桿菌的什么結構相拼接才能順利導入大腸桿菌呢？ 生：質粒。師：質粒的作用、本質及對受體細胞的影響如何？生：質粒的作用是運輸工具，質粒的本質是環狀DNA，對細胞沒有不良影響。師：常用的載體有哪些？最常用的載體是什么？生：常用的載體有質粒、噬菌體及一些動植物病毒，最常用的載體是質粒。師：有了上述工具我們就可把把胰島素基因拼接到大腸桿菌DNA分子上去，再請同學總結一下：把胰島素基因從人的

8、DNA分子上剪下，與大腸桿菌的DNA分子拼接成新的DNA，用到的工具有哪些？這些工具的作用是什么？生：基因的剪刀：限制性核酸內切酶；基因針線：DNA連接酶；基因的運輸工具：載體。師：下面向大家展示人的胰島素基因從人的DNA分子上切下，再拼接到大腸桿菌的質粒DNA上去以及大腸桿菌生產胰島素的全過程。（過程展示）二.基因工程的有關概念師：什么是目的基因？生：人們所需要的特定基因叫目的基因。師：什么是受體細胞？生：人們所需要的特定基因導入的細胞稱為受體細胞。師：什么是重組DNA？展示DNA連接酶的作用展示大腸桿菌質粒結構FLASH課件展示20分鐘生；來源不同的DNA在體外，經過一定人工“剪切”和“拼

9、接”形成新的DNA叫重組DNA。師：什么是基因工程？生：基因工程又叫重組DNA技術，是指在體外通過人工“剪切”和“拼接”等方法，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導入受體細胞進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內表達，產生人類需要的基因產物。師：重組DNA導入受體細胞后還需什么重要步驟才能完成大腸桿菌生產胰島素的全過程？生：還有重組DNA的擴增，目的基因的產物表達等。師：擴增是指目的基因進入受體細胞后隨受體細胞的繁殖而復制，獲得大量目的基因的過程；目的基因的產物表達是指目的基因進入受體細胞后能產生特定的產物的過程。這兩步的完成才能說明基因工程的全過程的完成。三.基因工程的步驟師：基因工程的一般

10、過程包括哪些基本步驟？生：基因工程的基本步驟包括獲取目的基因，目的基因與運載體結合，形成重組DNA，重組DNA導入受體細胞并進行擴增，目的基因的產物表達等。(課件展示)師：下面請各學習小組代表上臺，交流學習成果。四.基因工程的應用1.用基因工程的方法設計抗軟化番茄的培育過程。2.用基因工程的方法設計能生產人的干擾素的大腸桿菌的培育過程。3.用基因工程的方法設計能生產雞蛋白的大腸桿菌的培育過程。4.用基因工程的方法設計能吐出蠶絲的大腸桿菌的培育過程。5.我國在基因工程方面的成就有哪些？五、轉基因食品的安全性討論結束語師：同學們今天我們共同探索了基因工程及有關的技術，在課上很多同學表現出了聰明和才

11、智。 基因工程是現代生物技術的尖端學科，基因工程還有很多需要探索的課題，隨著基因工程技術的不斷完善和成熟，基因工程將造福人類，基因工程專業正成為大學最熱門的專業，相信不遠的將來，在座的同學中一定有世界級基因工程專家！展示全過程圖解課件展示學生課件展示，教師隨時點評八、課堂總結本節的內容信息量大、專業術語較多，在教學中學生不易理解，所以在教學過程中教師要注意調動學生的積極性，通過不斷地質疑引導學生的思維，將復雜的知識簡化，讓學生直觀地、自然地接受本節的知識。本節的內容涉及的概念和名稱較多，教師應指導學生對本節知識中出現的概念，名稱進行比較加以區別。例如，基因工程的概念、目的基因的概念、供體細胞與

12、受體細胞的區別，重組質粒與重組DNA分子的區別，目的基因的檢測與表達的區別等。在教學中應搞好組織工作，處理好各種媒體的使用，做到恰到好處，點到為止。處理好學生的討論，交流與操作的關系，掌握好教學過程中的時間分布，做到心中有數。在教學中要敢于放手，對于學生可以理解的內容盡量讓學生獨立思考和解決，教師在其中只作為教學的指導者，這樣不僅可以培養學生的創新意識和實踐能力，也可以鍛煉學生的自主學習能力，同時也有利于學生的個性發展和認知水平的提高。教學過程要體現主體性和科學性的現代教育理論和原則，使學生全員參與到教學過程的整個探究中，并在平衡不平衡平衡中不斷得到豐富、提高和發展。在知識內容方面，由于本節的知識較抽象，有條件的學校最好制作多媒體課件或相關的網頁，這就需要教師具備一定的計算機軟件開發能力，教師與學生都要具備一定的計算機操作使用基礎，才能上好本課。本節的內容要求學生掌握的層次是了解水平，教師可以適當的將課本的知識延伸，既可以提高學生對生物學科的興趣，又可以鍛煉學生的觀察、思維、歸納、協作能力。但是教師在適當擴充延伸知識的同時，不要忽視本課知識點的掌握。九板書：第6章   從雜交育