2024年高中生物 专题5 DNA和蛋白质技术 课题1 DNA和蛋白质技术教案 新人教版选修1

2024年高中生物专题5DNA和蛋白质技术课题1DNA和蛋白质技术教案新人教版选修1主备人备课成员教学内容分析本节课的主要教学内容选自2024年高中生物专题5“DNA和蛋白质技术”中的课题1“DNA和蛋白质技术”，新人教版选修1。内容主要包括DNA的提取、纯化和鉴定技术，以及蛋白质的提取和分离技术。这部分内容与学生已有知识中的细胞结构和功能、生物大分子特别是核酸和蛋白质的基础知识相联系，帮助学生深入理解DNA和蛋白质在生命活动中的重要作用及其在科研和实际应用中的技术原理。通过本节课的学习，学生将能结合之前学习的遗传学、分子生物学基础知识，掌握DNA和蛋白质技术的基本操作流程和实验原理。核心素养目标分析本节课的核心素养目标旨在通过DNA和蛋白质技术教学，培养学生以下能力：科学探究与思维，使学生能够运用实验方法探究生命现象，理解科学本质，发展批判性思维和创新能力；社会责任与伦理，让学生了解DNA和蛋白质技术在社会发展中的应用及其伦理意义，培养其社会责任感；科学概念与技能，强化学生对DNA和蛋白质结构、功能的认识，提高实验操作和数据分析技能，为未来进一步学习和研究打下坚实基础。这些目标与新教程要求紧密关联，有助于学生形成生物学科核心素养。学情分析本节课面对的是高中学生，他们已经具备了一定的生物学基础知识，对细胞结构、遗传信息和生物大分子有了初步的理解。在知识层面，学生对DNA和蛋白质的概念、结构和功能有一定的认识，但对于具体的实验技术和应用可能较为陌生。在能力方面，学生具备基本的实验操作能力和观察分析能力，但高级的数据处理和实验设计能力有待提高。在素质方面，学生的科学探究精神和团队合作意识较强，但个别学生可能缺乏自信和自主学习习惯。

学生的行为习惯方面，大部分学生能够遵循实验规程，注意安全和细节，但部分学生可能存在粗心大意、操作不规范等问题。这些因素将对课程学习产生影响，需要在教学过程中针对性地指导纠正，确保实验安全和准确性。

结合课本内容，本节课将引导学生从已知知识出发，通过实践探索，提升对DNA和蛋白质技术的理解与应用能力。同时，关注学生个体差异，鼓励自主学习与合作交流，以促进全体学生的全面发展。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源准备1.教材：确保每位学生都有新人教版选修1的生物教材，提前指导学生预习本节课相关内容。

2.辅助材料：准备与DNA和蛋白质技术相关的图片、图表、视频等多媒体资源，以便在课堂上直观展示技术原理和操作流程。

3.实验器材：准备DNA提取、纯化和鉴定，以及蛋白质提取和分离所需的实验器材，确保实验器材的完整性和安全性。

4.教室布置：将教室划分为实验操作区、多媒体展示区和分组讨论区，便于学生进行实验操作、观察多媒体资源和开展小组讨论，创造有利于学生主动学习的环境。教学过程首先，让我们一起来回顾一下我们之前学习的生物大分子的基础知识，特别是DNA和蛋白质的结构与功能。今天，我们将深入探讨专题五“DNA和蛋白质技术”中的课题1，了解这些技术在科研和实际应用中的重要性。

1.导入新课（5分钟）

（1）通过展示DNA双螺旋结构和蛋白质的图片，激发学生的兴趣，引导学生思考这些生物大分子的功能及其在生命活动中的作用。

（2）提出问题：“你们知道DNA和蛋白质是如何被科学家们研究和应用的吗？”引发学生对本节课内容的探究欲望。

2.知识讲解（15分钟）

（1）简要介绍DNA和蛋白质技术的基本原理，包括DNA的提取、纯化、鉴定，以及蛋白质的提取和分离。

（2）结合教材，详细讲解各个步骤的操作方法和注意事项，强调实验安全性和实验操作的准确性。

3.实践探究（30分钟）

（1）将学生分成小组，每组分配实验器材和试剂，确保每组都能完成实验。

（2）引导学生按照教材中的步骤进行DNA提取、纯化和鉴定实验，观察实验现象，记录实验结果。

（3）在实验过程中，巡回指导，解答学生疑问，纠正操作错误，确保实验顺利进行。

4.分组讨论与分享（15分钟）

（1）组织学生进行分组讨论，分析实验过程中遇到的问题和解决方法，总结实验经验。

（2）每组选派一名代表进行分享，展示实验成果，其他组学生认真倾听，互相学习。

5.知识拓展（10分钟）

（1）介绍DNA和蛋白质技术在科研、医学、农业等领域的应用，让学生了解技术的现实意义。

（2）讨论DNA和蛋白质技术的伦理问题，培养学生的社会责任感和伦理意识。

6.总结与评价（5分钟）

（1）回顾本节课的主要内容，强调DNA和蛋白质技术的重点和难点。

（2）评价学生的课堂表现，鼓励学生积极参与实验，勇于提出问题，培养科学探究精神。

7.作业布置

（1）请学生完成教材中的课后习题，巩固所学知识。

（2）鼓励学生查阅资料，了解DNA和蛋白质技术的最新研究进展，拓宽知识视野。知识点梳理1.DNA提取、纯化和鉴定技术

-DNA的溶解性和吸附性质

-常用DNA提取试剂及其作用原理，如CTAB、SDS、蛋白酶K等

-DNA的纯化方法，如酚/氯仿抽提、乙醇沉淀等

-DNA的鉴定方法，如琼脂糖凝胶电泳、紫外吸收光谱等

2.蛋白质提取和分离技术

-蛋白质的溶解性和电荷性质

-常用蛋白质提取试剂及其作用原理，如TritonX-100、脲、SDS等

-蛋白质的分离方法，如SDS、凝胶过滤、离子交换等

-蛋白质的定量方法，如Bradford法、Lowry法等

3.DNA和蛋白质技术的应用

-基因克隆与表达

-基因突变检测

-基因诊断与基因治疗

-蛋白质结构与功能研究

-蛋白质工程与药物开发

4.实验操作注意事项

-实验室安全规范

-实验器材的清洁与消毒

-试剂的保存与使用

-实验操作步骤的准确性

-实验结果记录与分析

5.DNA和蛋白质技术的伦理问题

-基因隐私权

-基因歧视

-基因改造与生物多样性

-生物技术的可持续发展

本节课的知识点涵盖了DNA和蛋白质技术的基本原理、实验方法、应用领域以及伦理问题。这些知识点与教材紧密关联，旨在帮助学生全面掌握DNA和蛋白质技术的基础知识，提高实验操作技能，培养学生的科学素养和伦理意识。在教学过程中，请注意引导学生结合实际案例，深入理解各知识点的内在联系，提高知识运用能力。课后作业1.请简述DNA提取、纯化和鉴定的基本步骤，并说明每一步骤中常用的试剂及其作用原理。

答案：

（1）DNA提取：利用细胞裂解液（如CTAB、SDS）破坏细胞膜和核膜，释放DNA。蛋白酶K用于消化蛋白质，防止其与DNA结合。

（2）DNA纯化：通过酚/氯仿抽提去除蛋白质、脂质等杂质，然后使用无水乙醇或异丙醇沉淀DNA。

（3）DNA鉴定：采用琼脂糖凝胶电泳分离DNA，通过紫外吸收光谱检测DNA的纯度和浓度。

2.请阐述蛋白质提取和分离的常用方法，并举例说明其应用场景。

答案：

（1）蛋白质提取：TritonX-100等去垢剂用于破坏细胞膜，脲和SDS用于变性蛋白质，使蛋白质溶解。

（2）蛋白质分离：SDS用于分离蛋白质，凝胶过滤用于分离不同分子量的蛋白质，离子交换色谱用于分离带电性质不同的蛋白质。

应用场景：如研究蛋白质在不同生物过程中的表达变化、蛋白质相互作用等。

3.请举例说明DNA和蛋白质技术在医学、农业等领域的应用。

答案：

（1）医学领域：基因诊断、基因治疗、个体化医疗等。

（2）农业领域：转基因技术、分子育种、抗病抗虫研究等。

4.针对DNA和蛋白质技术的伦理问题，谈谈你的看法。

答案：（此题为主观题，以下为参考答案）

DNA和蛋白质技术在为人类社会带来巨大利益的同时，也引发了一系列伦理问题。如基因隐私权、基因歧视等。我们应该在尊重个人隐私的前提下，合理使用这些技术，避免对他人造成伤害。同时，加强法律法规的制定和实施，确保技术应用的公正性和可持续发展。

5.假设你需要对某植物样品进行DNA提取和纯化，请设计实验步骤，并说明所需试剂和操作原理。

答案：

（1）实验步骤：

①取植物样品，加入液氮研磨，使细胞破碎。

②加入细胞裂解液（含CTAB、SDS等），充分混合，使DNA释放。

③加入蛋白酶K，37℃消化蛋白质1小时。

④用等体积的酚/氯仿/异戊醇抽提，去除蛋白质和脂质。

⑤加入无水乙醇，沉淀DNA。

⑥用70%乙醇洗涤DNA，晾干后溶解于TE缓冲液。

（2）所需试剂和操作原理：

①液氮：用于冷冻研磨，破碎细胞。

②细胞裂解液：破坏细胞膜和核膜，释放DNA。

③蛋白酶K：消化蛋白质，防止与DNA结合。

④酚/氯仿/异戊醇：抽提杂质，分离DNA。

⑤无水乙醇：沉淀DNA。

⑥70%乙醇：洗涤DNA，去除杂质。内容逻辑关系①DNA和蛋白质技术的实验原理与操作流程

-重点知识点：DNA提取、纯化、鉴定；蛋白质提取、分离。

-关键词：CTAB、SDS、蛋白酶K、酚/氯仿抽提、乙醇沉淀、琼脂糖凝胶电泳、SDS、凝胶过滤、离子交换。

-重点句：DNA提取过程中，细胞裂解液的作用是破坏细胞结构，释放DNA；蛋白酶K用于消化蛋白质，避免与DNA结合。

②DNA和蛋白质技术的应用领域

-重点知识点：基因克隆、基因突变检测、基因诊断、蛋白质结构与功能研究。

-关键词：医学、农业、科研、生物技术。

-重点句：DNA和蛋白质技术在医学领域可用于基因诊断和治疗，农业领域可用于转基因作物的研究和分子育种。

③DNA和蛋白质技术的伦理问题

-重点知识点：基因隐私权、基因歧视、生物多样性保护。

-关键词：伦理、法律法规、可持续发展。

-重点句：在使用DNA和蛋白质技术的过程中，应尊重个人隐私权，避免产生基因歧视，同时考虑生物多样性的保护。