高中生物-1.1 DNA重组技术的基本工具教学设计学情分析教材分析课后反思

1DNA重组技术的基本工具教学设计1．教材分析《DNA重组技术的基本工具》是人教版选修3专题1基因工程中第1节内容，本节是《基因工程》专题的基础，是掌握后面知识的保障。对于基因工程，学生接触得很少，文字描述中会感到抽象，为巩固三种基因操作工具的作用特点，强化学生的动手能力和小组成员间的协作能力，可以设置一个模拟制作活动──构建重组DNA，将具体的操作程序有机联系起来，加深对这一程序的理解，有利于提高学生的认知水平和接受能力。具体如下（1）、指导思想：“DNA重组技术的基本工具”这节课位于人教版高中生物选修三专题1基因工程第一。基因工程是现代生物技术的核心内容，通过模拟DNA重组过程，将具体的操作程序有机联系起来，加深对这一程序的理解，有利于提高学生的认知水平和接受能力。（2）、理论依据：布鲁纳“学科基本结构”理论，表现方式有效性原则；模拟探究教学法；问题生成法。（3）、设计特色：针对重点难点对教学内容进行结构化处理，并与基因工程的实际操作练习起来；在模拟探究的过程中不断生成问题，引导学生依据载体的特点，按照相似性原理，选择和建立模型，进而对模型进行“剪”与“连”等操作，并分析操作结果。2．学情分析学生经过必修二的学习已经初步掌握DNA重组技术所需三种基本工具的作用等知识，基础知识较扎实，思维的目的性、连续性和逻辑性已初步建立。但基因工程一节对学生来说难点较多，如果处理不好，会变成简单的死记硬背。因此在教学过程中，应在教师引导下适时加强学生解决问题等方面的能力。在教学中还要与学生经验的联系，报刊、杂志、广播、电视等媒体都有基因工程技术的介绍。高中学生已经或多或少了解一些基因工程的内容，知道人的生长激素基因可在鲤鱼中表达，使鲤鱼生长迅速；知道寒冷水域中鱼的抗寒基因可在植物中表达，从而培育出抗寒性能高的植物，由于基因工程的诞生，实现了在微生物、动物、植物之间的基因交流，人类以前不能实现的种种奇思妙想将变为现实。在现实生活中，转基因生物也来到了人们的身边：超市中摆放着转基因大豆榨出的油；大田里种植了转基因的抗虫棉；药品商店出售着转基因微生物生产的胰岛素，可以说，以上内容都是学生学习新知识可联系的经验。还有一些必修课中学习过的知识可作为学习新知识的铺垫。在学习限制酶与DNA连接酶时，可与必修本中有关DNADNA结构的基础知识，才能较好地理解这两种酶的功能。在学习限制酶与DNA连接酶是，可与必修本中有关DNA结构的知识紧密联系。有了DNA结构的基础知识，才能较好地理解这两种酶的功能。在学习目的基因检测时，可与必修本中DNA知指导蛋白质合成过程联系。这样才能理解，为什么要在三个层次上检测：检测转基因生物是否插入了目的基因；检测目的基因是否转录出mRNA；检测目的基因是否翻译成蛋白质。总之应鼓励学生主动联系当地生产、生活中的具体事例，引导学生思考用基因工程的方法解决实际问题。3．教学目标3.1知识目标⑴简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。⑵DNA重组技术的模拟操作。3.2能力目标尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问题的方案3.3情感态度与价值观⑴关注基因工程的发展⑵认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。4．教学重点与难点4.1教学重点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用4.2教学难点基因工程载体需要具备的条件。5．教学条件分析对于本节课的教学设计而言，需要如下教学条件：电脑，彩色复印纸，剪刀，透明胶带。教学策略与手段教学模式：探究式教学，通过创设问题情境，在分析问题、解决问题的过程中不断生成一系列新的问题，培养学生的自学能力，以及探究和思维能力。教学策略：利用教学多媒体，自制教具，使抽象的问题形象化，引导学生自主动手操作，解决每一程序中的技术难点和重点。教学手段：PPT，自制教具等综合教学辅助工具。本节课模拟探究的是载体与目的基因的连接，所以将教材提供的碱基序列加以调整，用彩色打印纸打印，如图：然后粘贴出环状DNA和链状DNA，同时提供剪刀、胶带，如图：6．教学过程：（一）视频播放：生物技术与健康、农业国际论坛：我们的生活离不开基因工程，引入新课。教师的组织和引导学生活动教学意图利用多媒体播放视频：生物技术与健康、农业国际论坛。利用多媒体展示多种转基因产品转基因发荧光小猪、小鱼、蓝色妖姬、超级老鼠。提出问题：在实际操作过程中，能否离开基因工程？能否离开DNA重组技术的基本工具？展示教学目标和教学重难点。学生观看视频。学生观看图片。学生思考并讨论。通过视频，调动学生的学习兴趣，导入课题。引出本节课的重点：DNA重组技术的模拟操作。

通过视频和图片，创设问题情境，确立本节课的重点，并激发学生的探究欲望。（二）讲授新课教师活动学生活动设计意图创设问题情境：设想一：能否培养出具有抗虫性状的抗虫棉呢？设想二：能否让微生物生产出人的胰岛素等珍贵药物？基因工程的概念：教师：由于基因工程的发展，要实现一种生物的某些性状在另一种生物中的表达已经不再是天方夜谭。同学们，什么叫基因工程呢？列表辨析课件展示：抗虫棉花的图片设问：如果让你来生产抗虫棉，你会怎么做呢？（请两个学生来说他的想法）教师：评价、讲述。培育抗虫棉首先要在体外对含有抗虫基因的DNA分子进行“切割”、改造、修饰和“拼接”，然后，导入普通棉花体细胞内，并使重组DNA在细胞中表达。设问：1.基因工程培育抗虫棉的关键步骤有哪一些？2.解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？设问：（一）、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”1、从噬菌体侵染细菌的实验来看，细菌等单细胞原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，那么这类原核生物之所以长期进化而不绝灭，有什么保护机制？由此可知，限制酶可以从哪些生物中分离出来？2、限制性核酸内切酶的种类？作用？结果？3、限制酶是如何切割DNA分子的？参考课本P4图1—2，指出限制酶能破坏的那个磷酸二酯键。4、以EcoRI、SmaI为例，让学生用剪刀剪出并展示限制酶切割后形成的末端。5、总结：限制酶识别的序列有什么特点？教师：单细胞生物比多细胞生物更容易受到外源DNA的侵入。在长期的进化过程中，使其必须有处理外源DNA的酶。科学家们经过不懈的努力，终于从原核生物中分离纯化出这种酶，叫做限制酶。迄今已从近300种微生物中分离出4000种限制酶。设问：这种酶有什么作用呢？教师：从这句话中，我们可以知道限制酶有两个作用：一是能识别特定核苷酸序列。比如说EcoRI只能识别GAATTC的核苷酸序列，SmaI只识别CCCGGG的核苷酸序列。二是从特定部位的两个核苷酸将磷酸二酯键切开。同学们看图，EcoRI从G和A之间切开，SmaI从C和G之间切开。限制酶识别和切割部位一般都具有反向重复序列，即一条链正向读的碱基顺序与另一条反向读的碱基顺序完全一致。(课件展示图)教师：每一种限制酶所识别的序列不同，所切割的序列也不相同，因此，限制酶有特异性的特点，即识别特定核苷酸序列，在特定的切点切割。那么，限制酶切割DNA后会形成什么样的结果呢？同学们请看图回答。（课件展示图）设问：那么这两种末端是如何形成的呢？有什么区别？学生：限制酶在它识别序列的中心位置两侧将DNA两条单链分割开，就形成黏性末端，而从识别序列的中心位置切开就产生平末端。教师：展示图解，加以补充解释。被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。（二）、DNA连接酶——“分子缝合针”1、DNA连接酶是怎么分类的？作用结果？2、DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事儿吗？有哪些区别？（比较DNA连接酶与DNA聚合酶）相同点：不同点：教师：外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞？(如棉花细胞)教师：要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去。能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。设问：（三）、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”1、用什么方法把外源基因送入细胞？2、常用的载体都有什么？3、思考以下四个问题，总结载体需要具备的条件？（1）如果载体上没有限制酶切割位点，能否把目的基因运输进入受体细胞？（2）我们选用从霍乱弧菌中分离出来的质粒做载体，可以吗？为什么？（3）加入目的基因进入受体细胞后不能复制或不能转录，转基因生物会有预想的效果吗？（4）我们能不能用肉眼直接观察到载体进入受体细胞？那如何鉴定呢？（5）载体需要具备的条件？4、如何认识常用的载体—质粒？作为运载体需要具备什么条件？教师：下面老师提出四个问题供大家思考。1.假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？2.作为载体没有切割位点将怎样？3.目的基因是否进入受体细胞，你如何去察觉？4.如果载体对受体细胞有害将怎样？不能分离会怎样？学生活动：分组讨论，每一组负责一个问题，请代表回答。教师：目前通常利用的运载体是“质粒”。质粒来自大肠杆菌，是一种小型的环状DNA。下面让我们通过插图一起来认识质粒。（展示图片）设问：为什么质粒能作为运载体？学生思考并回答。

让学生思考。请学生回答问题。学生：基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。学生讨论思考，并完成讨论题学生讨论、回答。培育抗虫棉有三个关键步骤：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来；关键步骤二：形成重组DNA；关键步骤三：重组DNA导入受体(棉花)细胞。解决这三个关键步骤也需要三种工具：关键步骤一的工具：分子手术刀—限制性内切酶；关键步骤二的工具：分子缝合针—DNA连接酶；关键步骤三的工具：分子运输车—运载体。学生：阅读课本P4-5限制性核酸内切酶—“分子手术刀”，寻找答案。学生看书回答：它们能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。学生展示限制酶的酶切位点。学生：看书，寻找答案。学生：所用的酶不一样，E·coliDNA连接酶只能将双链DNA片段黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间连接起来。T4DNA连接酶既可“缝合”双链黏性末端，也可“缝合”双链DNA的平末端，但平末端之间连接的效率比较低。学生到黑板板书相同点和不同点，由学生辨析，老师补充。学生到黑板画出磷酸二酯键的位置。学生：阅读教材。学生：阅读教材，小组讨论。学生：1.导入受体细胞的目的基因不能复制，将在细胞增殖中丢失。2.载体没有切割位点，外源的目的基因不可能插入。3.如果载体上有标记基因，这样，在载体进入受体细胞后，就可通过标记基因的表达来检测。4.载体对受体有害，将影响受体细胞新陈代谢，进而使转入的目的基因无法表达。教师：可见以上内容，都是在选择合适载体时必须考虑的。所以充当运载体的要具备以下几个必要条件：1.能自我复制；2.有切割位点；3.有遗传标记基因；4.对受体细胞无害、易分离。学生：有“复制原点”──说明质粒能复制并能带着插入的目的基因一起复制。有“目的基因的插入位点”──说明质粒有切割位点。有“氨苄青霉素抗性基因”──说明有标记基因的存在，可用含青霉素的培养基鉴别。此质粒来自大肠杆菌──说明没有危害，大肠杆菌是非致病菌，大肠杆菌分裂快，也便于从大量复制个体中分离出来。问题引入到新课教师：评价学生答案，总结。使学生明确基因工程的概念。结合具体实例，导出新知。让学生准确理解切割部位。通过思考对比，部分学生能够得出有两种末端。

抽象的知识具体化，有利于学生学习新知。结合具体实例，加深巩固。通过层层深入的问题，逐步突出重点，突破难点，学生们发现科学实践的过程远非理论记忆那么简单。

充分调动学生的学习积极性。

通过动手模拟操作，以及思考和讨论，使所学知识逐步深入，并把记忆中的知识转变为实际中的能力。

（二）模拟重组，讲授新课教师活动学生活动设计意图让学生利用提前分发好的教具：每组发多个带碱基序列的环状DNA，两张链状DNA，（且四个DNA上仅有EcoRI的酶切位点），剪刀，胶带。（见附图2）

学生首先动手模拟得到EcoRI酶切后的载体和目的基因。（见附图3）让学生观察并思考：如果条件充分，此时我们得到的目的基因和载体是否能够成功连接？继续提出问题：将多个EcoRI酶切后的载体与目的基因混合后，加入DNA连接酶，其连接产物可能有哪些种？请大家尝试操作。（操作结果见附图4）

提出第二个问题：为什么会出现这么多种连接产物呢？（见附图5，附图6）

各小组挑出本组制作的载体与目的基因连接后的重组DNA，互相观察并比较是否有不同。（见附图7）

提出第三个问题：我们如何解决目的基因定向插入这个问题呢？在这个过程中提醒学生：载体的特点之一是有多个不同的酶切位点。

分发另一套材料，每组两个环状DNA，两个链状DNA（都带EcoRI，BamHI两种酶切序列），让学生再次模拟操作。（见附图8）（见附图9）给学生展示PPT，通过图片和视频使学生发现载体的特点中除有多个酶切位点外，还携带有标记基因（如氨苄青霉素抗性基因），标记基因可以参与鉴别受体细胞中是否含有目的基因。（见附图10）

提出第四个问题：前面操作中，载体与载体重组得到的DNA，载体与目的基因重组得到的DNA上都有标记基因（如氨苄青霉素抗性基因），如何筛选出含目的基因的重组DNA呢？（这个问题难度较高，适合能力较强的同学）如果学生未得到准确的结论，提示他们：在基因工程的实际操作中，科学家选择的载体往往含两个或更多的标记基因。利用PPT呈现：环状DNA载体以及上面的两个标记基因。（见附图11）学生思考并回答。学生动手操作，模拟重组DNA，探究载体的特点。

思考，讨论，得出结论。思考，讨论，动手操作，得出结论。学生们除得到载体与目的基因之间的连接外，还有载体与载体之间的连接，目的基因与目的基因之间的连接，以及载体自身环化，和目的基因自身环化等。其中载体及目的基因的自身环化是干扰重组的常见因素。

思考，讨论。学生们观察，讨论后提出，一种限制性核酸内切酶切割后产生的黏性末端只有一种，相同的黏性末端之间可以任意连接。在这些连接产物中，我们需要的是载体与目的基因连接而成的重组DNA。观察比较。

学生讨论。

模拟操作。

剪切后，学生们观察发现，两种限制酶切割产生的黏性末端是不同的，虽然载体与载体间，目的基因与目的基因间仍会连接，但载体及目的基因自身环化问题得到解决，根据碱基互补配对原则，目的基因与载体连接的方向是唯一的。这样，通过模拟操作，学生们解决了刚才所提出的问题，得出结论：载体上含有多个酶切位点，利用双酶切的方法，可以保证目的基因的定向插入，同时还避免了载体及目的基因的自身环化，提高DNA重组率，实现目的基因的正确转录和表达。观察，思考。学生通过讨论，设计，提出如果将一个标记基因放在目的基因的插入位置，当目的基因插入时，这个标记基因将被破坏而无法表达，从而达到筛选的目的。得出结论：仅在青霉素培养基上生长的是含目的基因的受体细胞，在青霉素培养基和四环素培养基上都能生长的是载体自接的受体细胞。问题引入到新课让学生准确理解切割或连接部位。

在实际动手操作的过程中发现问题，解决问题。

通过动手模拟操作，以及思考和讨论，使所学知识逐步深入，并把记忆中的知识转变为实际中的能力。

学生通过比较，能够发现有的小组目的基因插入方向与别组有不同，从而发现目的基因不同的插入方向将导致出现不同的基因产物。通过思考，部分学生能够提出用两种限制酶切割载体，从而使切口处的黏性末端不同的思路。

通过层层深入的问题，逐步突出重点，突破难点，学生们发现科学实践的过程远非理论记忆那么简单。课堂上的模拟重组可以大大降低空间想象的难度，使抽象的内容直观化。利用具体直观的信息媒体使学生对抽象的内容直观化。

引导学生从基因工程的整体思考问题。

学生通过类比发现：多个酶切位点，多个标记基因，插入失活的筛选方法是基因工程中的重要设计思路，理解了基因工程中使用的载体往往是人工合成的，并真正懂得了实践是检验真理的唯一标准。（三）、归纳总结，理清脉络教师活动学生活动设计意图课堂总结：多媒体展示：1．基因工程的概念2.DNA重组所需三种基本工具3.模拟制作重组DNA分子让学生完成当堂检测课后作业布置思考，讨论，回答完成练习并讨论通过归纳总结回顾刚才的模拟探究过程，加深学生对DNA重组技术的理解，特别是载体的特点及其应用，为教材内容的深化拓展打好基础。分层次布置作业。7.作业设计【当堂检测】1、下图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步需用到的工具是（）A．DNA连接酶和解旋酶B．DNA聚合酶和限制性核酸内切酶C．限制性核酸内切酶和DNA连接酶D．DNA聚合酶和RNA聚合酶2、依右图有关基因工程的工具酶功能的叙述，不正确的是（）A.切断a处的酶为限制性核酸内切酶B.连接a处的酶为DNA连接酶C.切断b处的酶为解旋酶D.切断b处的酶为限制性核酸内切酶3、以下说法正确的是（）

A．所有的限制酶只能识别同一种特定的核苷酸序列

B．质粒是基因工程中惟一的载体

C．载体必备的条件之一是：具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接

D．基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复4、不属于质粒被选为基因运载体的理由是（）

A．能复制B．有多个限制酶切点

C．具有标记基因D．它是环状DNA5、科学家选用的细菌质粒往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是（）A．提高受体细胞在自然环境中的耐热性B．有利于检测目的基因否导入受体细胞C．增加质粒分子的相对分子质量D．便于与外源基因连接【课后练习与提高】1、在基因工程中，把选出的目的基因（共1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌呤脱氧核苷酸460个，放入DNA扩增仪中扩增4代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是（）A．540个 B．7560个C．8100个 D．17280个2、基因工程是DNA分子水平的操作，下列有关基因工程的叙述中，错误的是()A、限制酶只用于切割获取目的基因B、载体与目的基因必须用同一种限制酶处理C、基因工程所用的工具酶是限制酶，DNA连接酶D、带有目的基因的载体是否进入受体细胞需检测3、下列关于DNA连接酶的叙述中，正确的是（）A.DNA连接酶连接的是两条链碱基对之间的氢键B.DNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上的磷酸和脱氧核糖C.DNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上的磷酸和核糖D.同一种DNA连接酶可以切出不同的黏性末端4、与“限制性内切酶”作用部位完全相同的酶是：（）A．反转录酶

B．RNA聚合酶

C．DNA连接酶

D．解旋酶5、下图是利用基因工程办法生产人白细胞干扰素的基本过程图，据图回答：（1）①过程需要___________酶的参与。（2）②物质是从大肠杆菌分离出的_________________。其化学本质是________________，它必须能在宿主细胞中__________________________。(3)③过程表明目的基因______________________________________________。5、(1)限制性内切酶(2)质粒DNA复制并稳定地保存(3)在大肠杆菌内表达DNA重组技术基本工具的教学设计附图附图1：附图2：附图3：

附图4：载体与目的基因之间的连接载体与载体之间的连接

目的基因与目的基因之间的连接载体自身环化目的基因自身环化附图5：

附图6：一种限制酶切割后产生的黏性末端只有一种，相同的黏性末端之间可以任意连接。

附图7：同向插入反向插入目的基因插入方向不同将导致出现不同的基因产物附图8：

附图9：两种限制酶切割产生的黏性末端不同载体与载体间，目的基因与目的基因间仍可连接载体及目的基因无法自身环化无法连接正确连接附图10：附图11：DNA重组技术的基本工具学情分析学生经过必修二的学习已经初步掌握DNA重组技术所需三种基本工具的作用等知识，基础知识较扎实，思维的目的性、连续性和逻辑性已初步建立。但基因工程一节对学生来说难点较多，如果处理不好，会变成简单的死记硬背。因此在教学过程中，应在教师引导下适时加强学生解决问题等方面的能力。在教学中还要与学生经验的联系，报刊、杂志、广播、电视等媒体都有基因工程技术的介绍。高中学生已经或多或少了解一些基因工程的内容，知道人的生长激素基因可在鲤鱼中表达，使鲤鱼生长迅速；知道寒冷水域中鱼的抗寒基因可在植物中表达，从而培育出抗寒性能高的植物，由于基因工程的诞生，实现了在微生物、动物、植物之间的基因交流，人类以前不能实现的种种奇思妙想将变为现实。在现实生活中，转基因生物也来到了人们的身边：超市中摆放着转基因大豆榨出的油；大田里种植了转基因的抗虫棉；药品商店出售着转基因微生物生产的胰岛素，可以说，以上内容都是学生学习新知识可联系的经验。还有一些必修课中学习过的知识可作为学习新知识的铺垫。在学习限制酶与DNA连接酶时，可与必修本中有关DNADNA结构的基础知识，才能较好地理解这两种酶的功能。在学习限制酶与DNA连接酶是，可与必修本中有关DNA结构的知识紧密联系。有了DNA结构的基础知识，才能较好地理解这两种酶的功能。在学习目的基因检测时，可与必修本中DNA知指导蛋白质合成过程联系。这样才能理解，为什么要在三个层次上检测：检测转基因生物是否插入了目的基因；检测目的基因是否转录出mRNA；检测目的基因是否翻译成蛋白质。总之应鼓励学生主动联系当地生产、生活中的具体事例，引导学生思考用基因工程的方法解决实际问题。DNA重组技术的基本工具效果分析（一）视频播放：生物技术与健康、农业国际论坛：我们的生活离不开基因工程，引入新课。教师的组织和引导学生活动效果分析利用多媒体播放视频：生物技术与健康、农业国际论坛。利用多媒体展示多种转基因产品转基因发荧光小猪、小鱼、蓝色妖姬、超级老鼠。提出问题：在实际操作过程中，能否离开基因工程？能否离开DNA重组技术的基本工具？展示教学目标和教学重难点。学生观看视频。学生观看图片。学生思考并讨论。通过视频导入，在调动学生的学习兴趣上效果很好。通过视频和图片，创设问题情境，确立本节课的重点，并激发学生的探究欲望。（二）讲授新课教师活动学生活动效果分析创设问题情境：设想一：能否培养出具有抗虫性状的抗虫棉呢？设想二：能否让微生物生产出人的胰岛素等珍贵药物？基因工程的概念：教师：由于基因工程的发展，要实现一种生物的某些性状在另一种生物中的表达已经不再是天方夜谭。同学们，什么叫基因工程呢？列表辨析课件展示：抗虫棉花的图片设问：如果让你来生产抗虫棉，你会怎么做呢？（请两个学生来说他的想法）教师：评价、讲述。培育抗虫棉首先要在体外对含有抗虫基因的DNA分子进行“切割”、改造、修饰和“拼接”，然后，导入普通棉花体细胞内，并使重组DNA在细胞中表达。设问：1.基因工程培育抗虫棉的关键步骤有哪一些？2.解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？设问：（一）、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”1、从噬菌体侵染细菌的实验来看，细菌等单细胞原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，那么这类原核生物之所以长期进化而不绝灭，有什么保护机制？由此可知，限制酶可以从哪些生物中分离出来？2、限制性核酸内切酶的种类？作用？结果？3、限制酶是如何切割DNA分子的？参考课本P4图1—2，指出限制酶能破坏的那个磷酸二酯键。4、以EcoRI、SmaI为例，让学生用剪刀剪出并展示限制酶切割后形成的末端。5、总结：限制酶识别的序列有什么特点？（二）、DNA连接酶——“分子缝合针”1、DNA连接酶是怎么分类的？作用结果？2、DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事儿吗？有哪些区别？（比较DNA连接酶与DNA聚合酶）相同点：不同点：设问：（三）、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”1、用什么方法把外源基因送入细胞？2、常用的载体都有什么？3、思考以下四个问题，总结载体需要具备的条件？（1）如果载体上没有限制酶切割位点，能否把目的基因运输进入受体细胞？（2）我们选用从霍乱弧菌中分离出来的质粒做载体，可以吗？为什么？（3）加入目的基因进入受体细胞后不能复制或不能转录，转基因生物会有预想的效果吗？（4）我们能不能用肉眼直接观察到载体进入受体细胞？那如何鉴定呢？（5）载体需要具备的条件？4、如何认识常用的载体—质粒？作为运载体需要具备什么条件？学生思考并回答。

让学生思考。请学生回答问题。学生：基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。学生讨论思考，并完成讨论题学生：阅读课本P4-5限制性核酸内切酶—“分子手术刀”，寻找答案。学生看书回答：它们能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。学生展示限制酶的酶切位点。学生：看书，寻找答案。学生到黑板板书相同点和不同点，由学生辨析，老师补充。学生到黑板画出磷酸二酯键的位置。学生：阅读教材。学生：阅读教材，小组讨论。通过问题引入到新课，既联系了之前的知识也导入了新知识。学生在列表辨析时，实现了对知识的辨析，能透彻地理解知识点。结合具体抗虫棉的实例，使学生深刻体会到：学以致用。学生自己画图、自己剪切、自己拼接，不清楚的地方再讨论，效果很好，充分地调动了学生的主观能动性，且能很好地提高学生的解决问题的能力。抽象的知识具体化，有利于学生学习新知。结合具体实例，加深巩固。通过层层深入的问题，逐步突出重点，突破难点，学生们发现科学实践的过程远非理论记忆那么简单。充分调动学生的学习积极性。（二）模拟重组，讲授新课教师活动学生活动效果分析让学生利用提前分发好的教具：每组发多个带碱基序列的环状DNA，两张链状DNA，（且四个DNA上仅有EcoRI的酶切位点），剪刀，胶带。学生首先动手模拟得到EcoRI酶切后的载体和目的基因。让学生观察并思考：如果条件充分，此时我们得到的目的基因和载体是否能够成功连接？继续提出问题：将多个EcoRI酶切后的载体与目的基因混合后，加入DNA连接酶，其连接产物可能有哪些种？请大家尝试操作。提出第二个问题：为什么会出现这么多种连接产物呢？各小组挑出本组制作的载体与目的基因连接后的重组DNA，互相观察并比较是否有不同。提出第三个问题：我们如何解决目的基因定向插入这个问题呢？在这个过程中提醒学生：载体的特点之一是有多个不同的酶切位点。

分发另一套材料，每组两个环状DNA，两个链状DNA（都带EcoRI，BamHI两种酶切序列），让学生再次模拟操作。给学生展示PPT，通过图片和视频使学生发现载体的特点中除有多个酶切位点外，还携带有标记基因（如氨苄青霉素抗性基因），标记基因可以参与鉴别受体细胞中是否含有目的基因。提出第四个问题：前面操作中，载体与载体重组得到的DNA，载体与目的基因重组得到的DNA上都有标记基因（如氨苄青霉素抗性基因），如何筛选出含目的基因的重组DNA呢？（这个问题难度较高，适合能力较强的同学）如果学生未得到准确的结论，提示他们：在基因工程的实际操作中，科学家选择的载体往往含两个或更多的标记基因。利用PPT呈现：环状DNA载体以及上面的两个标记基因。学生思考并回答。学生动手操作，模拟重组DNA，探究载体的特点。

思考，讨论，得出结论。思考，讨论，动手操作，得出结论。学生们除得到载体与目的基因之间的连接外，还有载体与载体之间的连接，目的基因与目的基因之间的连接，以及载体自身环化，和目的基因自身环化等。其中载体及目的基因的自身环化是干扰重组的常见因素。

思考，讨论。学生们观察，讨论后提出，一种限制性核酸内切酶切割后产生的黏性末端只有一种，相同的黏性末端之间可以任意连接。在这些连接产物中，我们需要的是载体与目的基因连接而成的重组DNA。观察比较。

学生讨论。

模拟操作。

剪切后，学生们观察发现，两种限制酶切割产生的黏性末端是不同的，虽然载体与载体间，目的基因与目的基因间仍会连接，但载体及目的基因自身环化问题得到解决，根据碱基互补配对原则，目的基因与载体连接的方向是唯一的。这样，通过模拟操作，学生们解决了刚才所提出的问题，得出结论：载体上含有多个酶切位点，利用双酶切的方法，可以保证目的基因的定向插入，同时还避免了载体及目的基因的自身环化，提高DNA重组率，实现目的基因的正确转录和表达。观察，思考。学生通过讨论，设计，提出如果将一个标记基因放在目的基因的插入位置，当目的基因插入时，这个标记基因将被破坏而无法表达，从而达到筛选的目的。得出结论：仅在青霉素培养基上生长的是含目的基因的受体细胞，在青霉素培养基和四环素培养基上都能生长的是载体自接的受体细胞。让学生准确理解切割或连接部位。

在实际动手操作的过程中发现问题，解决问题。

通过动手模拟操作，以及思考和讨论，使所学知识逐步深入，并把记忆中的知识转变为实际中的能力。

学生通过比较，能够发现有的小组目的基因插入方向与别组有不同，从而发现目的基因不同的插入方向将导致出现不同的基因产物。通过思考，部分学生能够提出用两种限制酶切割载体，从而使切口处的黏性末端不同的思路。

通过层层深入的问题，逐步突出重点，突破难点，学生们发现科学实践的过程远非理论记忆那么简单。课堂上的模拟重组可以大大降低空间想象的难度，使抽象的内容直观化。利用具体直观的信息媒体使学生对抽象的内容直观化。

引导学生从基因工程的整体思考问题。

学生通过类比发现：多个酶切位点，多个标记基因，插入失活的筛选方法是基因工程中的重要设计思路，理解了基因工程中使用的载体往往是人工合成的，并真正懂得了实践是检验真理的唯一标准。（三）、归纳总结，理清脉络教师活动学生活动效果分析课堂总结：多媒体展示：1．基因工程的概念2.DNA重组所需三种基本工具3.模拟制作重组DNA分子让学生完成当堂检测课后作业布置思考，讨论，回答完成练习并讨论通过归纳总结回顾刚才的模拟探究过程，加深学生对DNA重组技术的理解，特别是载体的特点及其应用，为教材内容的深化拓展打好基础。针对不同层次的学生分层次布置作业。DNA重组技术的基本工具教材分析《DNA重组技术的基本工具》是人教版选修3专题1基因工程中第1节内容，本节是《基因工程》专题的基础，是掌握后面知识的保障。对于基因工程，学生接触得很少，文字描述中会感到抽象，为巩固三种基因操作工具的作用特点，强化学生的动手能力和小组成员间的协作能力，可以设置一个模拟制作活动──构建重组DNA，将具体的操作程序有机联系起来，加深对这一程序的理解，有利于提高学生的认知水平和接受能力。具体如下（1）、指导思想：“DNA重组技术的基本工具”这节课位于人教版高中生物选修三专题1基因工程第一。基因工程是现代生物技术的核心内容，通过模拟DNA重组过程，将具体的操作程序有机联系起来，加深对这一程序的理解，有利于提高学生的认知水平和接受能力。（2）、理论依据：布鲁纳“学科基本结构”理论，表现方式有效性原则；模拟探究教学法；问题生成法。（3）、设计特色：针对重点难点对教学内容进行结构化处理，并与基因工程的实际操作练习起来；在模拟探究的过程中不断生成问题，引导学生依据载体的特点，按照相似性原理，选择和建立模型，进而对模型进行“剪”与“连”等操作，并分析操作结果。DNA重组技术的基本工具评测练习【当堂检测】1、下图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步需用到的工具是（）A．DNA连接酶和解旋酶B．DNA聚合酶和限制性核酸内切酶C．限制性核酸内切酶和DNA连接酶D．DNA聚合酶和RNA聚合酶2、依右图有关基因工程的工具酶功能的叙述，不正确的是（）A.切断a处的酶为限制性核酸内切酶B.连接a处的酶为DNA连接酶C.切断b处的酶为解旋酶D.切断b处的酶为限制性核酸内切酶3、以下说法正确的是（）

A．所有的限制酶只能识别同一种特定的核苷酸序列

B．质粒是基因工程中惟一的载体

C．载体必备的条件之一是：具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接

D．基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复4、不属于质粒被选为基因运载体的理由是（）

A．能复制B．有多个限制酶切点

C．具有标记基因D．它是环状DNA5、科学家选用的细菌质粒往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是（）A．提高受体细胞在自然环境中的耐热性B．有利于检测目的基因否导入受体细胞C．增加质粒分子的相对分子质量D．便于与外源基因连接【课后练习与提高】1、在基因工程中，把选出的目的基因（共1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌呤脱氧核苷酸460个，放入DNA扩增仪中扩增4代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是（）A．540个 B．7560个C．8100个 D．17280个2、基因工程是DNA分子水平的操作，下列有关基因工程的叙述中，错误的是()A、限制酶只用于切割获取目的基因B、载体与目的基因必须用同一种限制酶处理C、基因工程所用的工具酶是限制酶，DNA连接酶D、带有目的基因的载体是否进入受体细胞需检测3、下列关于DNA连接酶的叙述中，正确的是（）A.DNA连接酶连接的是两条链碱基对之间的氢键B.DNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上的磷酸和脱氧核糖C.DNA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上的磷酸和核糖D.同一种DNA连接酶可以切出不同的黏性末端4、与“限制性内切酶”作用部位完全相同的酶是：（）A．反转录酶

B．RNA聚合酶

C．DNA连接酶

D．解旋酶5、下图是利用基因工程办法生产人白细胞干扰素的基本过程图，据图回答：（1）①过程需要___________酶的参与。（2）②物质是从大肠杆菌分离出的_________________。其化学本质是________________，它必须能在宿主细胞中__________________________。(3)③过程表明目的基因_________________________________________