基因工程教案

基因工程专题开设本专题的想法：在高三生命科学拓展课本中，生物工程是非常重要的一大章节，而其中的基因工程更是生物工程的核心内容。基因工程的迅猛发展，依赖于现代生物学技术的成熟和发展，围绕基因工程这根主线，对现代生物学技术进行相对系统性的介绍和梳理，这对高三生物选修班的学生是非常必要的；同时，基因工程的课本内容呈现在高中生物课本的第二册，对于高三选修班学生而言，简单掌握其基本过程，已明显跟不上时代和高考对他们的要求；特别是近几年来，基因工程高考试卷中所占的比例不断加大，其考查的内容也从识记转向了能力的考查。本专题旨在以基因工程为核心，并通过对现有的生物学技术的介绍，让学生对基因工程有一个更全面和深入认识的同时，激发学生对生命科学的求知欲和探索欲。本专题的内容：基因工程发展的技术前提：各种现代生物学技术介绍（DNA电泳技术、DNA分子杂交、DNA芯片技术、PCR技术）基因工程的工具酶与操作过程工具酶的介绍、载体的选择、重组DNA的筛选（本节课的内容为第2部分）本课的教学设计：课前学生准备：本学期学生已经进行了基因工程相关题目的测试或练习，故对本节课的内容并不陌生；但由于上课内容本身偏难，故课前已先下发相关练习，给学生以充分的时间自己学习和思考。利用双酶切法可产生不同黏性末端，其DNA分子的相互连接较为抽象，故在课前先让学生通过纸张的拼接了解DNA的连接过程。教学目标：通过基因工程工具酶的学习，让学生掌握不同末端的DNA分子的不同连接，借助于单酶切和双酶切比较学习，掌握筛选重组DNA的方法；同时利用质粒上的抗性基因，学会利用培养基成分的变化，筛选含重组质粒的受体细胞。教学重点及难点：1）限制性核酸内切酶的酶切末端比较（粘性末端、平末端比较）；2）单酶切、双酶切重组DNA比较；2）载体的特性及重组DNA的筛选。3、教学过程：教学环节：教师活动：学生活动：引入：直接导入课题，明确本节课的三个核心内容：工具酶的介绍、载体的选择、重组DNA的筛选一、工具酶1、限制性核酸内切酶1、作用：DNA分子片段化1）酶切产物片段数量计算：2、识别序列——回文结构的介绍3、黏性末端和平末端的介绍特例说明：同尾酶（酶的识别位点不同，但能产生相同的黏性末端）1）课后练习的反馈思考：对黏性末端和平末端DNA分子连接时的要求一样吗？2、DNA连接酶1、作用部位：磷酸二酯键2、结果：DNA重组3、连接类型：（重点）具平末端的片段的连接特点分析及规律总结：a.特异性不强：无论限制酶是否相同，只要产生的都是平末端，则可进行连接；b.酶切位点可能改变。具黏性末端的片段连接特点分析及规律总结：特异性强——用相同的限制性内切酶，可产生相同的黏性末端，方能进行DNA的连接。特例说明：不同的限制酶如产生相同的黏性末端，则可进行DNA连接。具黏性末端的DNA连接的单酶切和双酶切比较：单酶切:形成三种重组DNA,需要进行重组DNA筛选双酶切法：形成的重组质粒只有一种，避免了筛选。思考：1）平末端的片段的连接一定要用相同的限制酶酶切吗？2）用相同或不同的限制酶酶切得到的重组DNA有差异吗？练习：1、08江苏生物32题：（5）练习：5、（普陀11.4.）58)题二、载体的选择及重组DNA的筛选1、载体必须具备的条件2、两种常见质粒比较分析：1）含一个抗性基因的质粒重组DNA的筛选：2）含一个抗性基因的质粒重组DNA的筛选：引导学生完成问题的思考：a.目的基因的插入位点：b.导入的受体细胞（如大肠杆菌）是否应含抗性基因？c.如何进行重组DNA的筛选？学生能在教师的引导下理解质粒含抗性基因与进行重组质粒筛选的关系，并能通过练习，熟练掌握筛选技巧。总结回顾本节课的重点内容，帮学生进行知识梳理。四、本课涉及的相关题目：1、（08江苏生物32题）将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗，饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力。以下是与植物疫苗制备过程相关的图和表。请根据以上图表回答下列问题。（1）在采用常规PCR方法扩增目的基因的过程中，使用的DNA聚合酶不同于一般生物体内的DNA聚合酶，其最主要的特点是。（2）PCR过程中退火（复性）温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。表1为根据模板设计的两对引物序列，图2为引物对与模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高的退火温度？__________。（3）图1步骤③所用的DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求？。（4）为将外源基因转入马铃薯，图1步骤⑥转基因所用的细菌B通常为。（5）对符合设计要求的重组质粒T进行酶切，假设所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图1中标示的酶切位点和表2所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。①采用EcoRⅠ和PstⅠ酶切，得到_________种DNA片断。②采用EcoRⅠ和SmaⅠ酶切，得到_________种DNA片断。2、（普陀11.4）下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点。下图是转基因抗病香蕉的培育过程，含目的基因的DNA和质粒上的箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：57）用图中的质粒和目的基因构建重组质粒，不能使用Sma I酶切割，原因是_____________58）在构建含目的基因的重组质粒A时，如果使用EcoRⅠ进行酶切，则含目的基因的外源DNA片段和质粒在DNA连接酶的作用下，至少可形成种环状产物，因此为防止含目的基因的外源DNA片段自身环化，应选用____________(限制）酶进行切割。59）在构建重组质粒时，应注意到不能影响质粒的 _____________________。60）香蕉组织细胞具有________________性，因此，可以利用组织培养技术将导入目的(抗病)基因的香蕉组织细胞培育成完整植株。图中④、⑤依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的_________、____________。61）培养皿中的培养基除添加营养物质外，还需要添加____________________等植物激素，其目的是诱导外植体完成④、⑤生理过程，培养成完整的植物体。62）如何检测目的基因是否成功导入香蕉？____________________________。3、现有一长度为1000碱