高中生物12《基因基本操作程序-基因表达载体的构建》教学设计高二生物教案

【“基因表达载体的建立”】之小船创作章节名称教材剖析学情剖析教课目的

人教版一般高中选修3现代生物科技专题专题11.2“基因工程的基本操作程序”（一）教材简析人教版高中《生物(选修3)现代生物科技专题》专题1中的“基因表达载体的建立”，是基因工程的基本操作程序中的第二步，也是基因工程的核心，与《一般高中生物课程标准》中对于基因工程方面的详细内容标准之“简述基因工程的原理及技术”相一致。在福建省高考的《考试说明》中属于理解层次，要修业生能在较复杂的情境中综合运用其进行剖析、判断和推理。（二）教材的地位和作用基因工程的基本操作程序专题1基因工程的重中之重，是本专题的核心，是高考和省市质检的要点和难点。而本节课“基因表达载体的建立”是基因工程的核心。该节内容上承DNA重组技术的基本工具，下接基因工程操作程序第3、4步以及基因工程的应用，统览全册，与本节内容有关的章节好多，所以学会、学好本节内容直接关系后边的学习。（三）教课整体目标剖析基因表达载体的建立过程，因为是DNA分子水平的操作，学生难以获取感性认识。而该内容波及的限制酶的选择和挑选以及标志基因的作用等成为了考试的热门内容，但学生在解答过程中广泛反应难。致使学生疑惑的主要原由是教师在教课过程中常常逗留在基因工程的理想化的简要步骤的层面上，而重组质粒的形成、特色、表达、挑选等核心问题论述不足。高中阶段的生物教课不是培育学科专家，而要着力于提升学生的科学修养。所以在本节课的设计中，经过一个详细的理论研究情境，鉴于微课的先学后教，利用纸质模型体验目的基因与运载体联合建立表达载体的过程。这样，学生的学习就不再是简单的知识记忆，而是对重要观点的建立，以期培育和发展他们的思想能力。课前学生已经经过微课学习了“基因表达载体的建立”的必需性。经过复习基因的表达，说明启动子与目的基因表达的方向一定一致；以抗氨苄青霉素基因为例，让学生对挑选有个感性的认识。所以，课前学生对基因表达载体的建立有了整体上的认识。经过“DNA重组技术的基本工具”的学习和模拟了“单酶切”及“DNA连结”2种反响系统，学生对限制酶、DNA连结酶这些工具的作用有了初步的认识。鉴于已有的认知，学生更乐于从自己制作的模型中发现新问题，再进一步着手解决问题，完美模型，建立表达载体，化抽象为直观，真实做到知识的内化和举一反三。1、论述建立基因表达载体的必需性和基本要求。知识与技术2、依据基因表达的过程，利用适合的工具酶，建立表达载体。3、运用“插入失活法”、“影印培育法”挑选含有目的基因的受体细胞。1、经过着手操作、小组合作，提升自主学习及合作研究的能力。过程与方法2、运用微课有关知识铺垫，睁开讲堂的深入商讨，解决更深层次的问题。1、认可在基因工程的出生和发展过程中，科学理论和技术实践亲密联系。2、感情、态度经过体验，学习科学家谨慎的研究过程和仔细的科学态度。与价值观论述建立基因表达载鉴于微课的先学后教，有了必定的知识储教课要点体的必需性和基本要求。备，经过讲堂的师生互动、生生互动，学生运用有关知识解决更深层次的问题。简述解决重、难点1、限制酶的选择。的举措2、利用标志基因挑选受利用纸质模型体验目的基因与运载体联合教课难点体细胞。形成重组质粒的过程。教课过程教课教师的组织和指引学生活动内容（预设）基因长度价钱目的基因≦249bp￥888/个导入（碱基对）新课250-750bp￥4/bp领会基因表达载体的建立是基因751bp-1500bp￥5/bp工程的核心。PET-32(a)￥800/个（某种质粒）基因工程已发展了40多年，此刻有特意的生物

设计企图学生经过直观的价钱感觉，领会到资料根源相对简单，但价钱不菲，而基因工程成功率低，明确建立基因表达载体的重要性。DNA和质Sal一、目的基因和运载体的连结

技术企业销售某些目的基因和质粒等转基因所需的各样资料或工具。指引学生剖析固然方便，但价钱不菲，后续导入、检测手段也在不停发展，可是基因工程的成功率比较低，经常回过头从头修饰基因表达载体来解决问题，可见基因表达载体的建立是基因工程的核心。目的基因片段自己不可以稳固的独立遗传，要选择适合的载体将其导入受体细胞，而最常用的运载体是质粒，质粒能否是直接拿来用？在建立基因表达载体的过程中，第一要选择合适的限制酶来切割含目的基因的外源DNA和质粒，使目的基因和运载体能够连结上。上节课学习了DNA重组的基本工具，我们模拟了酶切和连结两种反响系统，只使用Ⅰ一种限制酶切割含目的基因的外源粒，而后在DNA连结酶作用下形成重组质粒。（见附件1）同学们用模型的方法推断实质可能产生的连结产物有哪几种？（限于两个及两个以下片段的连结）教师评论并实时概括板书为何会出现这么多种连结产物呢？各小组挑出本组制作的载体与目的基因连接后的重组质粒，相互察看并比较能否有不一样。

不可以，因为自然界中质粒一般不可以同时具备所需的各项条件，往常要进行人工改造，加入启动子、停止子、标志基因等。学生报告。①目的基因和目的基因连结②质粒和质粒连结③目的基因和质粒连结④目的基因的自己环化⑤质粒的自己环化一种限制性核酸内切酶切割后产生的黏性尾端只有一种，同样的黏性尾端之间能够随意连结。学生经过比较，能够发现有的小组目的基因插入方向与别组

检测微课的学习成效。从而发现目的基因不一样的插入方向将致使出现不一样的基因产物。实物投影2种不一样的连结方式，设问：它们有不一样。最后表达出的蛋白质同样吗？启动子位于目的基因的上游，目的基因的反向连结，使得整个基因的碱基序列发生改变，致使转录出来的mRNA上的密码子教师提出目的基因的“正向连结”和“反次序改变，使得翻译不可以正常进向连结”。行，没法获取正常的表达产物。方向正确了，目的基因能否是就能正确表

模拟科学家在实质着手操作的过程中发现问题，激发学生学生的学习热忱。达呢？二．利用标志基基因工程的第三步是把目的基因导入受体因挑选含目的细胞，但我们着手模拟实质产生了这么多种连基因的受体细接产物，都有可能进入受体细胞（大肠杆菌），

还要依靠于停止子，使RNA聚合酶从DNA上零落，防备产生不用要的转录产物。目的基因-质粒正向连结。胞但只要要哪一种？怎么挑选？详细怎么操作？指引学生，经过逐个剖析连结产物上的抗性基因进行判断存活仍是死亡。进一步剖析，有没有更好的挑选方案？教师PPT展现该种判定法为“插入失活法”并介绍影印培育法。可是挑选结果还存在什么问题。

利用标志基因。学生可能的回答：①用含氨苄青霉素的培育基培育，存活下来的就是导入目的基因-质粒的大肠杆菌。②用含氨苄青霉素和四环素的培育基培育，存活下来的就是导入目的基因-质粒的大肠杆菌。学生一一剖析后发现均不可以行。先用氨苄青霉素培育基培养，后放入四环素培育。学生怀疑：先用氨苄青霉素培育基培育，存活下来的可能是导入目的基因-质粒，质粒-质粒，质粒自己环化，再加入四环素，死亡的是目的基因-质粒的，都死了怎么挑选出来？学生茅塞顿开。

经过逐渐深入的问题，渐进地突出要点，打破难点，学生们发现科学实践的过程远非理论记忆那么简单。目的基因-质粒有正向连结和反向连结没法挑选，各有50%的几率。三、目的基因和看来一种限制酶切割（单酶切）不可以解决启动子的相对这个问题，跟着科学发展，愈来愈多的限制酶地点关系被发现，展现质粒上其余的酶切位点，（见附件2）同学们想一想怎样解决目的基因定向插入这个问题呢？部署任务：用双酶切可否保证目的基因的定向插入？用这类方法实质可能产生的连结产物有哪些？教师概括板书。“双酶切”比“单酶切”有什么优势？固然“双酶切”拥有优势，但在实质操作中，要依据载体和目的基因上酶切位点的状况选择“单酶切”或许“双酶切”。

提出用两种限制酶切割质粒，从而使切口处的黏性尾端不同的思路。让学生拿出另一套资料，每组3个环状质粒，3个链状DNA，让学生再次模拟操作。学生小组形式议论、着手模型制作。学生们察看发现，两种限制酶切割产生的黏性尾端是不一样的。报告：采用HindIII和SalI两种不一样限制酶切能保证目的基因-质粒正向连结。连结产物有：①质粒-质粒连结②目的基因-目的基因连结③目的基因-质粒正向连结。1、降低了分子间随意连结的概率。

在实质着手操作的过程中发现问题，解决问题。讲堂上的模拟能够大大降低空间想象的难度，使抽象的内容直观化。2、保证目的基因的定向插入，实现目的基因的正确转录和表达。四、稳固与检测微课自学任务单第3题（见附件3），课前小组沟通议论。学生广泛反应困难。经过本节学习，从头审察、学生代表利用智慧教室电子白板沟通。登台解说。五、概括总结基因工程的出生和发展的历程。学生明确原理转变为技术，技术又推动科学的新发展。惟有创新才是科技发展的动力。【板书设计】专题11.2基因工程的基本操作程序之基因表达载体的构建一、目的基因和运载体的连结二、利用标志基因挑选含目的基因的受体细胞三、目的基因和启动子的相对地点关系附件1：附件2：【教课反省】基因表达载体的建立是基因工程的要点步骤，空间想象难度大，科学理论和技术实践亲密联系，思想跨度也大。福州屏东中学学生程度一般，正因这样，办理不好会提升学习

检测学生对所学知识的理解和掌握状况。难度，令学生视高科技为畏途，致使教课流于形式。本节课用微课和模型成功地化解了难点。一方面鉴于学生课前微课的“先学”，学生对表达载体的建立有个整体的认识，而后以此为支架在讲堂上填补和拓展内容，当学生在讲堂上碰到有关问题时，能赶快抵达“近来发展区”，获取进一步的发展，使学生渐渐对细节有更丰富更详细的理解，这类先整体后局部的办理切合学生的认知规律。鉴于微课的先学后教模式实质上是利用微课为学生创建一个情境，使学生带着思虑和迷惑走进讲堂，节俭讲堂的热身时间，从而使高效率大容量的讲堂教课目的得以实现。另一方面高二学生拥有抽象思想，可是仍旧需要感性知识，形象知识作为支持，所以教师精心设计纸质模型，鉴于教材原有的学习完“DNA重组的基本工具”后的纸圈模拟活动，再设计了双酶切的活动，化微观为直观，一系列问题的发生都源自学生自己亲手建立的模型，从模型中发现问题，从而逐渐由浅入深。学生像科学家同样思虑问题、解决问题，获取成功的体验。因为是带着问题的研究模拟活动，使学生的讲堂参加是形式之上思想的踊跃参加。学生获取的体验是：基因工程这