課題DNA重組技術的基本工具備課日期課型新授課教

學

目

標知識與技能①說出DNA重組技術的三個工具及各工具的特點和用途。②利用DNA重組技術的工具解答有關題目。過程與方法（1）通過對圖片、動畫等的觀察，讓學生學會科學的觀察方法，培養觀察能力。（2）在學習中發現問題，解決問題，培養學生的自主學習的能力。（3）通過多媒體課件對基本概念、基本原理的學習，引導學生主動參與教學過程的探究活動，培養學生的獲取新知的能力、分析和解決問題的能力及交流與合作的能力。情感態度與價值觀（2）通過學習基因操作的工具，使學生樹立結構與功能相統一的辯證唯物主義觀念。教學重點DNA重組技術所需要的三種基本工具的作用教學難點基因工程載體需要具備的條件教學方法以探究法、談話法、材料教學法相結合。教學用具多媒體課件課時安排1課時教學內容設計與反思教學內容教師組織和引導設計與反思創設情境引入對基因重組技術工具的學習分子手術刀——限制性核酸內切酶3、分子運輸車——基因進入受體細胞的載體4、學習“分子縫合針”——DNA連接酶課堂活動小結7、課堂檢測一、導入:教師活動：棉花是我國主要的經濟農作物，而棉鈴蟲是棉花花蕾期重要的害蟲，沒有方法在不浪費人力物力的前提下使棉花免受棉鈴蟲害而增加作物產量？在引導學生思考同時引出本節課題。二、講授新課:教師活動：投影問題引導學生討論，引出基因操作的工具。利用基因工程培育抗蟲棉過程如下表，請同學們觀察過程思考以下問題1．基因操作的工具基因工程培育抗蟲棉的簡要過程教師活動：投影基因工程抗蟲棉的簡要過程。基因工程培育抗蟲棉的簡要過程普通棉花（無抗蟲特性）普通棉花（無抗蟲特性）蘇云金芽孢桿菌（有抗蟲特性）提取提取棉花細胞（含抗蟲基因）抗蟲基因與運載體棉花細胞（含抗蟲基因）抗蟲基因與運載體DNA拼接、導入棉花植株棉花植株（有抗蟲特性）學習探究1：1、在基因工程培育抗蟲棉的過程中，關鍵步驟是什么？學生活動：分析、討論，學生與教師共同對基因工程關鍵歸納總結。關鍵步驟一：抗蟲棉從蘇云金孢桿菌細胞內提取。關鍵步驟二：形成重組DNA.關鍵步驟三：抗蟲基因進入棉花細胞。2、、怎樣才能在蘇云金芽孢桿菌DNA分子中的眾多基因中找到所需抗蟲基因呢？又怎樣將它從DNA長鏈中提取出來？又如何將提取出的抗蟲基因與棉花細胞的DNA結合在一起呢？引導學生探究、分析、總結：（一）限制性核酸內切酶——“分子手術刀”來源主要來自原核生物種類約4000種特點識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列切割特定核苷酸序列中的特定位點作用斷裂特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵結果產生黏性末端或平末端限制酶作用說出兩層意思。一是識別特定核苷酸序列。看教材圖1—3，EcoRⅠ只能識別GAATTC序列,SmaⅠ只能識別CCCGGG序列。第二層就是要從特定部位切開兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。EcoRⅠ從G和A之間切開，SmaⅠ從C和G之間切開。由于限制酶識別序列不同，形成兩種末端，那么這兩種末端是如何形成的呢？請從教材中找答案。學生：當限制酶在它識別序列的中心軸線兩側將DNA的兩條鏈分別切開時，產生的是黏性末端，在中軸線處切開時，產生的是平末端。播放投影幻燈片的實例。黏性末端黏性末端限制酶切割DNA分子示意圖（二）“分子運輸車”又叫基因的運輸工具——基因進入受體細胞的載體常見載體：質粒、λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等。最常用載體：質粒根據質粒結構模式圖結合教材內容，分析質粒結構及特點。質粒來源于細菌和酵母菌等微生物中，是一種裸露的、結構簡單、獨立于擬核或細胞核之外，并具有自我復制能力的很小的雙鏈環狀DNA分子。探究2、1、結合質粒的特點，思考作為基因工程載體必備條件有哪些？①能自我復制：能夠在受體細胞中進行自我復制，或整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進行同步復制。②有切割位點：有一個至多個限制酶切割位點，供外源基因插入。③具有標記基因：具有特殊的標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。④對受體細胞無害，易分離。2、基因工程的載體和主動運輸的載體有哪些區別？(1)主動運輸中載體的化學本質是蛋白質，其作用是運輸離子、氨基酸、核苷酸等物質進出細胞。(2)基因工程中的載體的化學本質是DNA，其作用是攜帶目的基因進入受體細胞。（三）“分子縫合針”又叫基因針線——DNA連接酶連接部位：磷酸二酯鍵。結果：兩個相同的黏性末端的連接或鏈接平末端。AATT︱︱︱︱G︱CC︱GAATT︱︱︱︱G︱CC︱GTTAATTAADNA連接酶作用示意圖DNA連接酶作用示意圖學習探究3：在下圖中標出限制酶、DNA連接酶、DNA聚合酶和DNA解旋酶的作用部位。答案如圖所示限制酶、DNA連接酶和DNA聚合酶作用于a處化學鍵，而解旋酶作用于b處化學鍵。思考：DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？比較項目DNA連接酶DNA聚合酶作用對象DNA片段脫氧核苷酸連接的DNA鏈雙鏈單鏈是否需要模板不需要需要相同點本質都是蛋白質，都是催化兩個脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵模擬制作——重組DNA分子的模擬操作序號限制酶識別序列切割位點

切割DNA片段①XbaⅠTCTAGAT↓C

TCTAGA

AGATCT②BamHⅠGGATCCG↓G

GGATCC

CCTAGG③Sau3AⅠGATC↓GATC

GATC

CTAG④Hind

ⅢAAGCTTA↓AAAGCTTTTCGAA⑤AluⅠAGCTG↓CAGCTTCGA請學生根據以上表格限制酶識別序列及切割位點進行DNA分子模擬操作。每組一個環狀DNA，一個鏈狀DNA序列。思考問題：不同的限制酶切割DNA形成的黏性末端一定不同嗎？DNA連接酶的識別有無特異性？能否催化連接不同限制酶切割形成的黏性末端？對于相同(或互補)的黏性末端以及平末端都能連接，連接的是磷酸二酯鍵。不同限制酶切割形成的黏性末端只要相同(或互補)，就可催化連接。小結當堂自測1、科學家們經過多年的努力,創立了一種新興生物技術—基因工程。實施該工程的最終目的是()A.定向提取生物體的DNA分子B.定向地對DNA分子進行人工“剪切”C.在生物體外對DNA分子進行改造D.定向地改造生物的遺傳性狀2.下列有關細菌質粒的敘述，正確的是(）A.質粒是存在于細菌細胞中的一種顆粒狀的細胞器B.質粒是細菌細胞中能自我復制的小型環狀DNA分子C.質粒只有在侵入宿主細胞后在宿主細胞內才能復制D.細菌質粒的復制過程一定是在宿主細胞外獨立進行3.關于限制酶識別序列和切開部位的特點，敘述錯誤的是()A.所識別的序列都可以找到一條中軸線B.中軸線兩側的雙鏈DNA上的堿基是反向對稱重復排列C.只識別和切割特定的核苷酸序列D.在任何部位都能將DNA切開4.下列關于DNA連接酶的作用的敘述，正確的是()A.將單個核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯鍵B.將斷開的兩個DNA片段的骨架連接起來，重新形成磷酸二酯鍵C.連接兩條DNA鏈上堿基之間的氫鍵D.只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端連接起來《DNA重組技術的基本工具》學情分析對于基因工程，學生接觸的少，教材文字描述也較抽象。但由于通過必修2第六章《從雜交育種到基因工程》第二節《基因工程及其應用》的學習，學生已形成了學習本專題所必需的核心概念，也基本了解有關基因工程的操作步驟和工具，因此結合簡約形象的插圖、動畫以及通過動手模擬操作，學生能夠基本把握三種工具的作用，建立知識結構模型，并從中領悟到成功的樂趣。《DNA重組技術的基本工具》教材分析這節內容是生物選修3第一個專題《基因工程》的第一節內容，教材首先利用抗蟲棉花的圖片引導學生走進基因工程的領域，然后闡述了培育抗蟲棉花的過程至少需要三種工具，即準確切割DNA的“手術刀”、將DNA片段再連接起來的“縫合針”、將體外重組好的DNA導入受體細胞的“運輸工具”。通過實例激發學生的興趣，然后再逐一的介紹這三種工具的作用。本節內容既是必修2中遺傳的物質基礎、基因工程基本原理和應用的延續和拓展，又是本章其他內容的前提，和基因工程的基本步驟構成了本專題的核心。

《DNA重組技術的基本工具》課后反思本節生物教學結合啟發引導、合作探究及模型建構等教學模式，充分體現了以學生為主體，教師為主導的教學思想，收到了良好的教學效果。較為成功的方面有以下幾點：通過模型構建，鍛煉了學生的自學能力和動手能力；通過質疑，培養了表達能力，加深了理解；通過情境啟發引導和歸納，培養了學生的邏輯思維能力。

主要思考和不足有以下幾點：

1、部分知識點缺少即時練習2、在時間控制上，有些前松后緊。

4、教具的制備方面，不夠靈活適用，需進一步改進。