基因工程及应用生物高二必修二人教版

1、第六章 从杂交育种到基因工程第2节 基因工程及应用一、教学目标：1、简述基因工程的基本原理。2、举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。3、收集基因工程所取得的成果以及发展前景。4、通过对书中插图、照片等的观察，学会科学的观察方法，培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力。二、教学重难点：1.教学重点：(1)基因工程的基本原理。(2)基因工程的安全性问题。2.教学难点：(1)基因工程的基本原理。(2)转基因生物与转基因食品的安全性。三、专家建议：由于本课时的内容是基因工程的成果与发展前景，属于基因工程的实际应用问题，所以教材中的大量内容是基因工程发展近几年的成

2、果，相对其他章节来讲该内容比较新颖和超前，而且该内容是一个动态的知识体系，其内容不断地更新、发展和变化。如果按照以往的教学手段，必然导致学生对知识的机械记忆，不利于开阔学生的思路、发展学生的思维和素质能力的提高。因此本课打破原有的教学模式，尝试利用网络环境进行信息化教学。这就需要教师和学生做充分的准备。四、教学方法以讲授法为主，以讨论、探究法为辅。五、课时安排：  1课时六、教学用具教学课件七、教学过程教学内容教师组织和引导教学意图 导入问题讨论多媒体展示一组图片，能发光的水母、不能发光的热带斑马鱼、超级小鼠超级鱼等图片，然后介绍，图片中这些生物的出现是基因“嫁接”的结果，

3、提出问题，1.为什么能把一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上？2.推测这种“嫁接”怎样能实现？3.这种“嫁接”对品种的改良有什么意义？我们今天就来学习这方面的知识，基因工程及其应用。1973年美国科学家科恩创立了定向改造生物的新技术-基因工程。引导学生进行探究：从糖尿病治疗实例入手，共同研究基因工程及有关的技术。组织学生讨论分析：治疗糖尿病的药物是什么？用什么方法获得胰岛素才能满足社会需要呢？大多同学想到从动物胰脏中提取，这确实是获得胰岛素的一种方法。科学家运用这种方法提取胰岛素，结果每100Kg胰脏只能提取4-5g胰岛素，不仅需要消耗大量的动物肝脏，而且提取过程复杂，必然是产量低、价格昂贵，

4、远远满足不了社会的需要。还有没有其他更好的方法？展示DNA双螺旋模型学生各叙己见，教师归纳引出基因工程的方法。目前成功的做法是：把胰岛素基因从人的DNA分子上剪下，与大肠杆菌的DNA分子拼接成新的DNA，再把新的DNA导入大肠杆菌，用大肠杆菌来生产人的胰岛素！问题探究：为什么想到用大肠杆菌来生产胰岛素呢？易培养，繁殖速度快。 假设模型一.基因工程的原理组织学生讨论分析：DNA分子的直径只有2.0nm,粗细只有头发丝的十万分之一，长度也是极其短小的，一般以µm为单位，如大肠杆菌的DNA长度为1.36µm.在如此微小的DNA分子上进行剪切和拼接，是一项非常精细的工作，这些工作的

5、完成需要一些特殊的工具。问题探究：组织学生讨论分析： 用什么方法才能把胰岛素基因切下来呢？有的同学想法很好，用酶。科学家把这样的酶叫1、限制性核酸内切酶，形象的比喻为“基因的剪刀”。 组织学生讨论分析：限制性核酸内切酶为什么能切割DNA，这与它的特点有关，限制性核酸内切酶的特点是什么？得出：每种限制性核酸内切酶只能识别特定的核苷酸序列，并在其中特定的位点上切割DNA分子。组织学生讨论分析：用限制性核酸内切酶切割DNA分子后，其切口处露出什么结构？生：黏性末端。师：用限制性核酸内切酶切割DNA分子后，露出几个黏性末端？ 生：二个。师：这两个黏性末端有什么特点？生：其上的碱基可以互补配对。师：黏性

6、末端的出现对DNA的拼接有意义吗？为什么？生：有意义，用同一种限制性核酸内切酶切割两种来源不同的DNA，可以得到互补配对的黏性末端，把两者的黏性末端连起来，就能把一个DNA中的基因剪下并拼接到另一个DNA分子上。师：很好。展示限制性核酸内切酶的作用展示黏性末端的形成展示拼接过程5分钟2.基因针线：DNA连接酶师：现在我们接着上面讨论，如何将胰岛素基因切下并与大肠杆菌的DNA拼接？生：用同一种限制性核酸内切酶分别切割胰岛素基因和大肠杆菌DNA，可以得到互补配对的黏性末端，把两者的黏性末端连起来，就可以把胰岛素基因拼接到大肠杆菌DNA分子上。师：通过上述技术能将两个DNA完全拼接成一个新的DNA吗

7、？生：不能。师：为什么？还需要怎么办？生：还需要用DNA连接酶连接。师：DNA连接酶的作用是什么？生：把DNA这把“梯子”的扶手断口处连接起来。3.基因的运输工具：载体师：下面还要请大家思考：切下的人的胰岛素基因与大肠杆菌的什么结构相拼接才能顺利导入大肠杆菌呢？ 生：质粒。师：质粒的作用、本质及对受体细胞的影响如何？生：质粒的作用是运输工具，质粒的本质是环状DNA，对细胞没有不良影响。师：常用的载体有哪些？最常用的载体是什么？生：常用的载体有质粒、噬菌体及一些动植物病毒，最常用的载体是质粒。师：有了上述工具我们就可把把胰岛素基因拼接到大肠杆菌DNA分子上去，再请同学总结一下：把胰岛素基因从人的

8、DNA分子上剪下，与大肠杆菌的DNA分子拼接成新的DNA，用到的工具有哪些？这些工具的作用是什么？生：基因的剪刀：限制性核酸内切酶；基因针线：DNA连接酶；基因的运输工具：载体。师：下面向大家展示人的胰岛素基因从人的DNA分子上切下，再拼接到大肠杆菌的质粒DNA上去以及大肠杆菌生产胰岛素的全过程。（过程展示）二.基因工程的有关概念师：什么是目的基因？生：人们所需要的特定基因叫目的基因。师：什么是受体细胞？生：人们所需要的特定基因导入的细胞称为受体细胞。师：什么是重组DNA？展示DNA连接酶的作用展示大肠杆菌质粒结构FLASH课件展示20分钟生；来源不同的DNA在体外，经过一定人工“剪切”和“拼

9、接”形成新的DNA叫重组DNA。师：什么是基因工程？生：基因工程又叫重组DNA技术，是指在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生人类需要的基因产物。师：重组DNA导入受体细胞后还需什么重要步骤才能完成大肠杆菌生产胰岛素的全过程？生：还有重组DNA的扩增，目的基因的产物表达等。师：扩增是指目的基因进入受体细胞后随受体细胞的繁殖而复制，获得大量目的基因的过程；目的基因的产物表达是指目的基因进入受体细胞后能产生特定的产物的过程。这两步的完成才能说明基因工程的全过程的完成。三.基因工程的步骤师：基因工程的一般

10、过程包括哪些基本步骤？生：基因工程的基本步骤包括获取目的基因，目的基因与运载体结合，形成重组DNA，重组DNA导入受体细胞并进行扩增，目的基因的产物表达等。(课件展示)师：下面请各学习小组代表上台，交流学习成果。四.基因工程的应用1.用基因工程的方法设计抗软化番茄的培育过程。2.用基因工程的方法设计能生产人的干扰素的大肠杆菌的培育过程。3.用基因工程的方法设计能生产鸡蛋白的大肠杆菌的培育过程。4.用基因工程的方法设计能吐出蚕丝的大肠杆菌的培育过程。5.我国在基因工程方面的成就有哪些？五、转基因食品的安全性讨论结束语师：同学们今天我们共同探索了基因工程及有关的技术，在课上很多同学表现出了聪明和才

11、智。 基因工程是现代生物技术的尖端学科，基因工程还有很多需要探索的课题，随着基因工程技术的不断完善和成熟，基因工程将造福人类，基因工程专业正成为大学最热门的专业，相信不远的将来，在座的同学中一定有世界级基因工程专家！展示全过程图解课件展示学生课件展示，教师随时点评八、课堂总结本节的内容信息量大、专业术语较多，在教学中学生不易理解，所以在教学过程中教师要注意调动学生的积极性，通过不断地质疑引导学生的思维，将复杂的知识简化，让学生直观地、自然地接受本节的知识。本节的内容涉及的概念和名称较多，教师应指导学生对本节知识中出现的概念，名称进行比较加以区别。例如，基因工程的概念、目的基因的概念、供体细胞与

12、受体细胞的区别，重组质粒与重组DNA分子的区别，目的基因的检测与表达的区别等。在教学中应搞好组织工作，处理好各种媒体的使用，做到恰到好处，点到为止。处理好学生的讨论，交流与操作的关系，掌握好教学过程中的时间分布，做到心中有数。在教学中要敢于放手，对于学生可以理解的内容尽量让学生独立思考和解决，教师在其中只作为教学的指导者，这样不仅可以培养学生的创新意识和实践能力，也可以锻炼学生的自主学习能力，同时也有利于学生的个性发展和认知水平的提高。教学过程要体现主体性和科学性的现代教育理论和原则，使学生全员参与到教学过程的整个探究中，并在平衡不平衡平衡中不断得到丰富、提高和发展。在知识内容方面，由于本节的知识较抽象，有条件的学校最好制作多媒体课件或相关的网页，这就需要教师具备一定的计算机软件开发能力，教师与学生都要具备一定的计算机操作使用基础，才能上好本课。本节的内容要求学生掌握的层次是了解水平，教师可以适当的将课本的知识延伸，既可以提高学生对生物学科的兴趣，又可以锻炼学生的观察、思维、归纳、协作能力。但是教师在适当扩充延伸知识的同时，不要忽视本课知识点的掌握。九板书：第6章   从杂交育