2024年高中生物 专题1 基因工程 1.1 DNA重组技术的基本工具教案 新人教版选修3

2024年高中生物专题1基因工程1.1DNA重组技术的基本工具教案新人教版选修3授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容本节课的教学内容来自2024年高中生物选修3的专题1“基因工程”，具体为1.1节“DNA重组技术的基本工具”。本节课的主要内容包括：

1.DNA重组技术的概念及其意义：让学生了解DNA重组技术的定义，以及它在生物技术领域中的应用和价值。

2.DNA重组技术的基本工具：介绍限制酶、DNA连接酶和载体等基本工具的作用和使用方法。

3.基因克隆与表达：讲解基因克隆的基本原理，以及如何在细胞中表达外源基因。

4.基因工程的应用：介绍基因工程在医药、农业、环保等领域的应用实例。

5.基因工程实验操作：让学生掌握基因工程实验的基本步骤和技巧，如DNA提取、酶切、连接、转化等。核心素养目标本节课的核心素养目标主要包括：

1.理解能力：使学生能够理解DNA重组技术的概念、原理及其在生产实践中的应用。

2.实践操作能力：培养学生能够独立完成基因工程实验的基本操作，如DNA提取、酶切、连接、转化等。

3.思维品质：培养学生批判性思维，能够对基因工程技术的应用进行合理的评估和思考。

4.科学素养：使学生了解基因工程技术在医药、农业、环保等领域的应用，提高学生的科学素养。

5.创新能力：激发学生的创新意识，培养学生运用基因工程技术创新的能力。学习者分析1.相关知识掌握：学生在之前的学习中已经掌握了细胞生物学、分子生物学等基础知识，对基因、DNA等概念有一定的了解。但具体到DNA重组技术，部分学生可能还没有接触到，需要从基础知识开始引入。

2.学习兴趣、能力和学习风格：学生对生物技术的应用兴趣较高，尤其是与现实生活密切相关的实例。在学习能力方面，学生具备一定的逻辑思维和实验操作能力。在学习风格上，部分学生偏爱理论，部分学生偏爱实践操作。

3.可能遇到的困难和挑战：学生在理解DNA重组技术的基本原理和实验操作过程中可能存在困难。此外，对于基因工程在实际生产中的应用，学生可能缺乏足够的了解。在教学过程中，需要关注不同学生的学习需求，针对性地进行引导和帮助。同时，要注重理论与实践的结合，让学生在实际操作中加深对知识的理解。教学资源1.软硬件资源：教室、生物实验室、显微镜、PCR仪器、离心机、电泳设备、DNA提取试剂盒等。

2.课程平台：学校教学管理系统、在线学习平台等。

3.信息化资源：多媒体课件、教学视频、实验操作演示视频、基因工程相关文章、案例分析等。

4.教学手段：讲授法、案例分析法、小组讨论法、实验操作法、peerinstruction等。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对DNA重组技术的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道DNA重组技术是什么吗？它与我们的生活有什么关系？”

展示一些关于基因工程技术的图片或视频片段，让学生初步感受其魅力或特点。

简短介绍DNA重组技术的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.DNA重组技术基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解DNA重组技术的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解DNA重组技术的定义，包括其主要组成元素或结构。

详细介绍限制酶、DNA连接酶和载体等基本工具的作用和使用方法。

3.DNA重组技术案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解DNA重组技术的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的DNA重组技术案例进行分析。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解DNA重组技术的多样性或复杂性。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用DNA重组技术解决实际问题。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与DNA重组技术相关的主题进行深入讨论。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对DNA重组技术的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调DNA重组技术的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括DNA重组技术的基本概念、组成部分、案例分析等。

强调DNA重组技术在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用DNA重组技术。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于DNA重组技术的短文或报告，以巩固学习效果。知识点梳理本节课的主要知识点包括：

1.DNA重组技术的概念：DNA重组技术是指通过人工方法将不同来源的DNA片段重新组合，形成具有新的遗传特性的DNA分子的技术。

2.DNA重组技术的意义：DNA重组技术在生物技术领域具有重要的应用价值，可以用于基因克隆、基因编辑、基因表达等，为基因研究和基因治疗提供了强大的工具。

3.限制酶的作用：限制酶是一种能够识别特定的DNA序列并在特定位点切割DNA的酶，它是DNA重组技术中最重要的工具之一。限制酶能够切割DNA的特定序列，产生具有粘性末端的DNA片段。

4.DNA连接酶的作用：DNA连接酶是一种能够将两个DNA分子连接在一起的酶，它能够将DNA的粘性末端连接起来，形成一个完整的DNA分子。

5.载体的作用：载体是一种能够携带外源DNA片段并在宿主细胞中复制的DNA分子，它能够帮助外源DNA片段在宿主细胞中稳定存在并表达。

6.基因克隆的基本原理：基因克隆是通过将目的基因插入到载体中，然后将载体转化到宿主细胞中，从而在宿主细胞中大量复制目的基因的过程。

7.基因表达的过程：基因表达是指将基因转化为蛋白质的过程，包括转录和翻译两个步骤。转录是将DNA序列转化为mRNA序列的过程，翻译是将mRNA序列转化为蛋白质序列的过程。

8.基因工程的应用：基因工程技术在医药、农业、环保等领域有着广泛的应用，如基因治疗、基因疫苗、转基因作物等。

9.基因工程实验操作：基因工程实验操作包括DNA提取、酶切、连接、转化等步骤，这些操作是实现基因重组和基因克隆的关键。

10.基因工程实验中的注意事项：在进行基因工程实验时，需要注意操作的无菌无毒、实验物质的质量和纯度、实验条件的控制等因素，以确保实验的成功和准确。重点题型整理七、重点题型整理

为了帮助学生更好地理解和掌握DNA重组技术的相关知识，以下是对照教材整理的五个重点题型，每个题型都包含了详细的解答和说明。

题型1：判断题

1.限制酶只能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列。（）

解答：错。限制酶不仅可以识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，还可以识别单链DNA分子的特定核苷酸序列。

题型2：填空题

2.在DNA重组技术中，将目的基因插入载体后，通过转化将重组载体导入宿主细胞，从而实现目的基因在宿主细胞中的_____和_____。

解答：表达、复制。在DNA重组技术中，将目的基因插入载体后，通过转化将重组载体导入宿主细胞，从而实现目的基因在宿主细胞中的表达和复制。

题型3：选择题

3.下列哪种酶不是DNA重组技术中必需的酶？

A.限制酶

B.DNA连接酶

C.逆转录酶

D.核酸酶

解答：C.逆转录酶不是DNA重组技术中必需的酶。DNA重组技术中必需的酶包括限制酶、DNA连接酶和核酸酶。

题型4：简答题

4.请简述基因克隆的过程。

解答：基因克隆的过程包括以下几个步骤：

1)提取目的基因：通过PCR、基因文库等方法获取目的基因。

2)插入载体：将目的基因插入到载体中，形成重组载体。

3)转化宿主细胞：将重组载体导入宿主细胞，使目的基因在宿主细胞中复制和表达。

4)筛选和鉴定重组子：通过特定的筛选方法，如抗性筛选、表达产物筛选等，筛选出含有目的基因的宿主细胞，并进行鉴定。

题型5：应用题

5.假设实验室要克隆一个名为“Gene1”的基因，请列出实现这一目标的基本步骤。

解答：实现克隆“Gene1”基因的基本步骤如下：

1)设计引物：根据“Gene1”基因的序列设计合适的引物。

2)提取模板DNA：从目标生物体中提取含有“Gene1”基因的DNA模板。

3)PCR扩增：使用设计的引物和提取的模板DNA进行PCR扩增，获得“Gene1”基因的DNA片段。

4)酶切连接：将扩增得到的“Gene1”基因DNA片段与载体进行酶切连接，形成重组载体。

5)转化宿主细胞：将重组载体导入宿主细胞，实现“Gene1”基因在宿主细胞中的复制和表达。

6)筛选和鉴定：通过特定的筛选方法，筛选出含有“Gene1”基因的宿主细胞，并进行鉴定。

这五个题型涵盖了DNA重组技术的基本概念、原理、操作步骤和应用等方面的知识点，通过这些题目的练习，有助于学生巩固和提高对DNA重组技术的理解和应用能力。内容逻辑关系1.重点知识点

①基因重组技术的概念与意义

②限制酶、DNA连接酶和载体的作用与使用方法

③基因克隆与表达的过程与原理

④基因工程的应用实例

⑤基因工程实验操作的步骤与注意事项

2.词句关系

①DNA重组技术：人工方法将不同来源的DNA片段重新组合，形成具有新的遗传特性的DNA分子的技术。

②限制酶：能够识别特定的DNA序列并在特定位点切割DNA的酶。

③载