《第二節(jié)基因工程的原理和技術(shù)》學(xué)習(xí)任務(wù)單班級：姓名：小組：層次代號：教師評價：【課程標準與考試要求】基因工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心內(nèi)容。學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容要讓同學(xué)們理解基因工程的基本原理，掌握基因工程的基本操作技術(shù)，包括基因工程工具酶的作用、基因工程載體的特點、目的基因的獲取、基因表達載體的構(gòu)建、目的基因?qū)胧荏w細胞的方法以及目的基因的檢測與鑒定等。同時，要能運用所學(xué)知識分析基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境保護等領(lǐng)域的應(yīng)用實例，了解基因工程的發(fā)展前景及其可能帶來的影響。【學(xué)習(xí)目標】1、知識與技能能說出基因工程的概念、原理和基本操作步驟。準確說出基因工程中常用的工具酶（限制酶、DNA連接酶）的作用特點。清楚基因工程載體（質(zhì)粒等）的結(jié)構(gòu)特點和功能。學(xué)會描述目的基因獲取的方法（從基因文庫中獲取、利用PCR技術(shù)擴增等）。2、過程與方法通過對基因工程實例的分析，提高歸納總結(jié)和邏輯思維能力。在模擬基因工程操作步驟的活動中，培養(yǎng)動手實踐能力和團隊協(xié)作能力。3、情感、態(tài)度與價值觀體會基因工程在解決人類面臨的糧食、健康、環(huán)境等問題中的巨大作用，激發(fā)對生物技術(shù)的興趣。了解基因工程可能帶來的倫理道德問題，樹立正確的科學(xué)價值觀。【學(xué)習(xí)重點】1、基因工程的基本原理和操作步驟。2、基因工程工具酶和載體的作用特點。【學(xué)習(xí)難點】1、基因表達載體的構(gòu)建過程。2、目的基因的檢測與鑒定方法。【知識鏈接】一、生物技術(shù)發(fā)展的小故事話說以前，科學(xué)家們就像一群充滿好奇心的探險家，他們看到生物界各種各樣神奇的現(xiàn)象，就琢磨著能不能按照自己的想法來改造生物呢？就好比你看到家里的小花盆里的花長得不夠好，就想能不能把它變成超級花，又大又漂亮還不怕病蟲害。于是，基因工程這個神奇的領(lǐng)域就慢慢發(fā)展起來了。二、什么是基因基因就像是生物體內(nèi)的小指揮官，它藏在DNA這個超級長鏈里，指揮著生物該怎么長，是長成高個子還是矮個子，是單眼皮還是雙眼皮。每個基因都有自己的任務(wù)，就像咱們班級里每個同學(xué)都有自己負責的事兒一樣。三、DNA的結(jié)構(gòu)DNA就像一個超級螺旋樓梯，兩邊的扶手是磷酸和脫氧核糖交替連接而成的，中間的臺階呢，就是一對一對的堿基，它們按照AT、GC這樣的規(guī)則配對，形成了一個非常穩(wěn)定又神奇的結(jié)構(gòu)。【自主學(xué)習(xí)案】1、基因工程初了解找一找：在課本或者網(wǎng)絡(luò)上（比如一些靠譜的科普網(wǎng)站，像果殼網(wǎng)之類的），找一找關(guān)于基因工程的定義，然后用自己的話簡單寫下來。就像你給小伙伴介紹一個新游戲一樣，要讓別人一聽就懂哦。想一想：你覺得基因工程和我們?nèi)粘Ｉ钣猩蛾P(guān)系呢？可以結(jié)合你看到的新聞或者身邊的事情來想。比如說，你有沒有聽說過轉(zhuǎn)基因食品呀？2、基因工程的工具酶限制酶大揭秘讀課本：仔細閱讀課本上關(guān)于限制酶的部分，找出限制酶的作用特點。比如說，它是怎么識別DNA的？又會對DNA做些什么呢？做筆記：把限制酶的名字、來源和它的作用特點都記下來。就像記錄游戲里角色的技能一樣，要記清楚哦。DNA連接酶的奇妙之處探究功能：從課本上找出DNA連接酶的功能，它是怎么把斷開的DNA片段連接起來的呢？可以想象它是一個小小的DNA“膠水”。對比思考：對比限制酶和DNA連接酶的作用，它們之間有什么聯(lián)系呢？就像對比兩個小伙伴的特長一樣，找出它們的不同和相同之處。3、基因工程的載體認識質(zhì)粒結(jié)構(gòu)探索：在課本上找到質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)示意圖，看看質(zhì)粒都有哪些部分組成。可以把它想象成一個小小的“生物飛船”，那這個飛船都有哪些部件呢？功能分析：分析質(zhì)粒作為基因工程載體的功能。為什么科學(xué)家們要選擇質(zhì)粒來做載體呢？它有什么特別的本事？其他載體查找資料：除了質(zhì)粒，還有沒有其他的基因工程載體呢？到網(wǎng)絡(luò)或者其他參考資料里去找一找，然后把你找到的結(jié)果寫下來。【自學(xué)反思】我的收獲：我發(fā)現(xiàn)基因工程真是一個超級神奇的領(lǐng)域，以前覺得生物都是按照自然的規(guī)律生長，沒想到現(xiàn)在可以人為地去改變它們的基因。我學(xué)會了限制酶就像一把特殊的剪刀，能在特定的地方剪斷DNA，而DNA連接酶就像膠水一樣把斷開的地方粘起來。還知道了質(zhì)粒這個小載體，它能帶著我們想要的基因到別的細胞里去。我的疑問：我不太明白基因表達載體的構(gòu)建過程，感覺好復(fù)雜呀。還有目的基因的檢測和鑒定，有那么多方法，怎么才能準確地記住它們呢？【互動探究案】1、目的基因的獲取小組討論：在小組里討論目的基因獲取的方法。從基因文庫中獲取目的基因是怎么一回事呢？利用PCR技術(shù)擴增目的基因又有哪些步驟呢？每個小組成員都要發(fā)言，就像大家一起商量怎么玩一個新游戲一樣。案例分析：給大家一個基因工程在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的案例，比如說抗蟲棉的培育。分析在這個案例中，目的基因是怎么獲取的呢？2、基因表達載體的構(gòu)建模擬構(gòu)建：每個小組利用一些簡單的材料（比如小紙條代表DNA片段，回形針代表酶等）來模擬基因表達載體的構(gòu)建過程。在這個過程中，要清楚地說出每個步驟都做了什么，就像你給別人講解一個手工制作的過程一樣。問題解決：在模擬過程中肯定會遇到一些問題，比如說如何選擇合適的限制酶，如何保證目的基因的方向正確等。小組一起討論解決這些問題，然后把你們的解決方法分享給其他小組。3、目的基因?qū)胧荏w細胞方法比較：課本上介紹了好幾種目的基因?qū)胧荏w細胞的方法，像農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法等。小組內(nèi)比較這些方法的優(yōu)缺點，然后制作一個簡單的表格來呈現(xiàn)你們的結(jié)果。情景假設(shè)：假設(shè)你是一名科學(xué)家，你要把一個能讓植物抵抗干旱的基因?qū)氲叫←溂毎校銜x擇哪種導(dǎo)入方法呢？為什么？4、目的基因的檢測與鑒定檢測流程：畫出目的基因檢測與鑒定的流程圖，要包括分子水平和個體水平的檢測。可以參考課本上的內(nèi)容，但是要用自己的方式畫出來，就像畫一幅游戲攻略圖一樣。實際應(yīng)用：找一個基因工程在醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用的實例，比如生產(chǎn)胰島素的工程菌。分析在這個實例中是如何進行目的基因的檢測與鑒定的。【學(xué)習(xí)資源】1、教材：浙科版選修3教材，這是我們學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)資料，里面有詳細的文字解釋和清晰的圖片說明。2、網(wǎng)絡(luò)資源：果殼網(wǎng)、生物谷等科普網(wǎng)站，上面有很多關(guān)于基因工程的科普文章和最新研究進展，可以拓寬我們的視野。3、學(xué)校圖書館的相關(guān)書籍：比如一些生物技術(shù)方面的專著，里面可能會有更深入的理論分析和實際案例。【學(xué)習(xí)時間安排】1、自主學(xué)習(xí)案：預(yù)計花費23個課時。同學(xué)們可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)速度在這個時間范圍內(nèi)完成自主學(xué)習(xí)任務(wù)。2、互動探究案：安排34個課時。其中小組討論和模擬操作每個環(huán)節(jié)大概需要11.5個課時，最后的成果分享和問題解答需要0.51個課時。【反饋與評價】1、自我評估方法知識掌握方面：對于基因工程的基本概念、原理和操作步驟，可以通過自己畫思維導(dǎo)圖或者給其他同學(xué)講解的方式來檢驗自己是否掌握。如果能夠清晰地畫出思維導(dǎo)圖或者讓同學(xué)聽懂，那就說明掌握得還不錯。能力提升方面：在互動探究案中，觀察自己在小組討論、模擬操作和問題解決過程中的表現(xiàn)。如果能夠積極參與討論、提出合理的解決方案并且能夠與小組成員協(xié)作良好，那就說明在能力方面有所提升。2、教師評價教師會根據(jù)同學(xué)們的自主學(xué)習(xí)筆記、互動探究中的表現(xiàn)以及最后的成果展示來進行評價。對于自主學(xué)習(xí)筆記，教師會檢查同學(xué)們是否準確地記錄了關(guān)鍵知識點，是否有自己的思考和總結(jié)。在互動探究環(huán)節(jié)，教師會關(guān)注同學(xué)們的參與度、團隊協(xié)作能力以及對問題的解決能力。最后的成果展示，教師會評價同學(xué)們對基因工程原理和技術(shù)的理解程度、表達能力以及創(chuàng)新思維。【鞏固訓(xùn)練案】1、下列關(guān)于基因工程的敘述，正確的是（）A.基因工程經(jīng)常以抗菌素抗性基因為目的基因B.細菌質(zhì)粒是基因工程常用的運載體C.通常用一種限制酶處理含目的基因的DNA，用另一種限制酶處理運載體D.為育成抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時只能以受精卵為受體2、在基因工程中，切割運載體和含有目的基因的DNA片段時，需使用（）A.同種限制酶B.兩種限制酶C.同種DNA連接酶D.兩種DNA連接酶3、基因工程的正確操作步驟是（）①目的基因與運載體相結(jié)合②將目的基因?qū)胧荏w細胞③檢測目的基因的表達是否符合特定性狀要求④提取目的基因A.③④②①B.②④①③C.④①②③D.③④①②4、要使目的基因與對應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是（）①限制酶②連接酶③解旋酶④還原酶A.①②B.③④C.①④D.②③5、科學(xué)家將β胡蘿卜素合成途徑中的相關(guān)基因?qū)胨荆顾久琢Ｖ泻笑潞}卜素，這種大米被稱為“金色大米”。“金色大米”的培育過程屬于（）A.基因重組B.細胞融合C.誘變育種D.染色體變異【學(xué)習(xí)反思】我的收獲：經(jīng)過這一系列的學(xué)習(xí)和練習(xí)，我對基因工程的原理和技術(shù)有了更深入的理解。我不僅掌握了基礎(chǔ)知識，還在互動探究中鍛煉了自己的團隊協(xié)作和解決問題的能力。我的疑問：我還是對基因工程在實際應(yīng)用中的一些倫理道德問題有些困惑。比如說，轉(zhuǎn)基因食品到底安不安全呢？還有基因工程如果被濫用，會不會對生物多樣性造成很大的影響呢？參考答案1、答案：B解析：基因工程經(jīng)常以抗菌素抗性基因作為標記基因，A錯誤；細菌質(zhì)粒是基因工程常用的運載體，B正確；通常用同一種限制酶處理含目的基因的DNA和運載體，C錯誤；為育成抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時可以以受精卵為受體，也可以以體細胞為受體，再通過植物組織培養(yǎng)得到轉(zhuǎn)基因植物，D錯誤。2、答案：A解析：在基因工程中，切割運載體和含有目的基因的DNA片段時，需使用同種限制酶，這樣可以產(chǎn)生相同的黏性末端，便于目的基因與運載體的連接，A正確。3、答案