2024-2025学年高中生物 专题归纳提升1 基因工程教案 浙科版选修3

2024-2025学年高中生物专题归纳提升1基因工程教案浙科版选修3课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、课程基本信息1.课程名称：高中生物基因工程教案

2.教学年级和班级：高中三年级的生物班

3.授课时间：2024年10月10日

4.教学时数：45分钟二、核心素养目标1.理解基因工程的基本概念和原理，掌握基因重组、基因克隆等基本技术。

2.能够分析基因工程的实际应用案例，了解其在生物科技和医学领域的应用。

3.培养学生的科学思维能力，能够运用基因工程的原理解决实际问题。

4.提升学生的信息素养，能够检索和分析相关的科学信息，了解基因工程的最新进展。三、重点难点及解决办法1.重点：

-基因工程的基本概念和原理

-基因重组、基因克隆等基本技术的操作步骤

-基因工程在生物科技和医学领域的应用案例分析

2.难点：

-理解基因重组技术的具体操作步骤和原理

-掌握基因克隆过程中分子克隆和细胞克隆的具体操作

-分析基因工程应用案例时，如何综合运用所学知识解决实际问题

3.解决办法：

-通过动画、视频等多媒体资源直观展示基因重组和克隆的操作过程，增强学生理解

-设计实际案例分析环节，让学生分组讨论，锻炼应用知识解决问题的能力

-提供基因工程相关的研究论文或新闻报道，让学生课后搜集信息，加深对最新进展的了解四、教学方法与手段1.教学方法：

-讲授法：教师通过讲解基因工程的基本概念、原理和技术，为学生提供系统的知识框架。

-讨论法：学生在教师的引导下，针对基因工程的实际应用案例进行分组讨论，促进学生主动思考和解决问题。

-实验法：组织学生进行基因工程的实验操作，如DNA提取、PCR扩增等，让学生亲身体验基因工程的魅力。

2.教学手段：

-多媒体设备：利用投影仪、电脑等设备，展示基因工程的动画、视频和图片，增强学生对知识点的直观理解。

-教学软件：运用生物信息学软件，如基因序列分析软件、分子建模软件等，辅助学生进行基因工程的分析和模拟。

-网络资源：引导学生利用互联网资源，如科研论文、新闻报道等，搜集和分析基因工程的最新研究进展。五、教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。

-设计预习问题：围绕基因工程的基本概念和原理，设计一系列具有启发性和探究性的问题，引导学生自主思考。

-监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。

学生活动：

-自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解基因工程的基本概念和原理。

-思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问。

-提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导学生自主思考，培养自主学习能力。

-信息技术手段：利用在线平台、微信群等，实现预习资源的共享和监控。

作用与目的：

-帮助学生提前了解基因工程的基本概念和原理，为课堂学习做好准备。

-培养学生的自主学习能力和独立思考能力。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过故事、案例或视频等方式，引出基因工程的实际应用案例，激发学生的学习兴趣。

-讲解知识点：详细讲解基因重组、基因克隆等基本技术，结合实例帮助学生理解。

-组织课堂活动：设计小组讨论、角色扮演、实验等活动，让学生在实践中掌握基因工程的基本技术。

-解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，进行及时解答和指导。

学生活动：

-听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。

-参与课堂活动：积极参与小组讨论、角色扮演、实验等活动，体验基因工程的基本技术的应用。

-提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并参与讨论。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：通过详细讲解，帮助学生理解基因重组、基因克隆等基本技术。

-实践活动法：设计实践活动，让学生在实践中掌握基因工程的基本技术。

-合作学习法：通过小组讨论等活动，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

作用与目的：

-帮助学生深入理解基因重组、基因克隆等基本技术，掌握基因工程的实践技能。

-通过实践活动，培养学生的动手能力和解决问题的能力。

-通过合作学习，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：根据基因工程的实际应用案例，布置适量的课后作业，巩固学习效果。

-提供拓展资源：提供与基因工程的实际应用相关的拓展资源（如科研论文、新闻报道等），供学生进一步学习。

-反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈和指导。

学生活动：

-完成作业：认真完成老师布置的课后作业，巩固学习效果。

-拓展学习：利用老师提供的拓展资源，进行进一步的学习和思考。

-反思总结：对自己的学习过程和成果进行反思和总结，提出改进建议。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习。

-反思总结法：引导学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结。

作用与目的：

-巩固学生在课堂上学到的基因工程的基本技术和应用案例。

-通过拓展学习，拓宽学生的知识视野和思维方式。

-通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。六、教学资源拓展1.拓展资源：

-科研论文：介绍基因工程在医学、农业、环保等领域的最新研究成果，如CRISPR-Cas9技术在基因编辑中的应用。

-案例分析：提供基因工程在不同领域的实际应用案例，如基因治疗、转基因作物等。

-实验方案：提供与基因工程相关的实验方案，如DNA提取、PCR扩增、基因克隆等。

-科普文章：介绍基因工程的原理和技术的科普文章，帮助学生更好地理解基因工程的概念。

-视频资源：提供关于基因工程的动画、讲座、实验操作的视频资源，增强学生对知识点的直观理解。

2.拓展建议：

-学生可以阅读相关的科研论文，了解基因工程领域的最新研究进展，加深对知识点的理解。

-学生可以尝试分析基因工程在不同领域的实际应用案例，了解其对社会和环境的影响，培养学生的应用能力。

-学生可以自己设计或参与基因工程的实验方案，亲身体验基因工程的操作过程，提高实验技能。

-学生可以阅读科普文章，了解基因工程的原理和技术，帮助学生更好地理解基因工程的概念。

-学生可以观看相关的视频资源，通过动画、讲座、实验操作等方式，增强对知识点的直观理解。七、典型例题讲解七、典型例题讲解

1.例题一：基因表达载体的构建

题目：已知目的基因序列，设计实验步骤构建基因表达载体。

解答：

-步骤一：提取目的基因

-使用PCR技术从基因组中扩增目的基因片段。

-对扩增产物进行纯化，去除多余的DNA片段。

-步骤二：制备载体

-选择合适的质粒作为载体，如pET-28a。

-使用限制酶切割质粒，获得与目的基因相匹配的黏性末端。

-步骤三：连接目的基因

-将目的基因与切好的质粒通过DNA连接酶连接。

-转化大肠杆菌，筛选含有目的基因的转化子。

-步骤四：表达目的基因

-诱导转化子细胞表达目的基因，如使用IPTG诱导表达。

-收集表达产物，进行SDS电泳分析。

2.例题二：基因敲除

题目：设计实验步骤实现某个基因在哺乳动物细胞中的敲除。

解答：

-步骤一：设计敲除序列

-根据目标基因序列设计敲除引物，包括上下游引物。

-确保引物之间有足够的距离，避免自身环化。

-步骤二：敲除基因

-使用CRISPR-Cas9系统，引入双链断裂到目标基因。

-细胞培养，允许细胞修复断裂，可能导致基因敲除。

-步骤三：筛选敲除细胞

-通过PCR或测序确认基因敲除。

-筛选出成功敲除目标基因的细胞株。

-步骤四：功能验证

-验证敲除细胞中目标基因的功能丧失。

-通过分子生物学和细胞生物学方法进行功能分析。

3.例题三：基因敲入

题目：将外源基因敲入哺乳动物细胞的特定位置。

解答：

-步骤一：准备敲入基因

-克隆目的基因到载体中，如慢病毒载体。

-确保载体能够在目标细胞中稳定表达。

-步骤二：转染细胞

-使用病毒载体将目的基因引入目标细胞。

-转染后，通过病毒复制和细胞感染扩大基因敲入。

-步骤三：筛选敲入细胞

-通过PCR或测序确认目的基因已插入目标细胞基因组。

-筛选出成功敲入目的基因的细胞株。

-步骤四：功能验证

-验证敲入细胞中目的基因的表达和功能。

-通过分子生物学和细胞生物学方法进行功能分析。

4.例题四：基因表达的检测

题目：设计实验检测目的基因在细胞中的表达水平。

解答：

-步骤一：制备探针

-根据目的基因序列合成特定探针，如荧光定量PCR探针。

-标记探针，如使用荧光标记或放射性同位素。

-步骤二：实验设计

-选择合适的实验条件，如细胞类型、培养时间等。

-设置对照组，如未转染细胞或空载体转染细胞。

-步骤三：实验操作

-进行荧光定量PCR或Northernblot等实验。

-收集并分析数据，如Ct值或杂交带强度。

-步骤四：结果分析

-比较实验组与对照组的表达水平差异。

-统计分析实验结果，确定目的基因的表达情况。

5.例题五：基因工程产品的鉴定

题目：对基因工程产物进行分子和生物学的鉴定。

解答：

-步骤一：样品准备

-提取基因工程产物，如蛋白质或DNA。

-确保样品质量，去除杂质。

-步骤二：分子鉴定

-使用PCR、restrictionenzymeanalysis等方法鉴定产物。

-确认产物的大小和结构与预期一致。

-步骤三：生物学鉴定

-进行功能实验，如酶活性测定、细胞增殖实验等。

-验证产物的生物活性。

-步骤四：数据分析

-对比实验结果与预期目标，分析差异原因。

-优化实验条件，提高产物的产量和纯度。八、课堂小结，当堂检测课堂小结：

1.基因工程的基本概念和原理：回顾基因工程的基本概念，包括基因重组、基因克隆、基因表达等。解释基因工程的基本原理，如DNA的复制、转录和翻译等。

2.基因工程的基本技术：总结基因工程的基本技术，如DNA提取、PCR扩增、基因克隆、基因表达载体构建等。强调这些技术的操作步骤和原理。

3.基因工程的应用：回顾基因工程在医学、农业、环保等领域的应用案例，如基因治疗、转基因作物、基因检测等。解释这些应用的原理和优势。

4.基因工程的安全性和伦理问题：简要讨论基因工程的安全性和伦理问题，如基因污染、生物安全、基因歧视等。强调基因工程在应用时需要考虑这些问题。

当堂检测：

1.基因工程的基本概念和原理：请简述基因工程的基本概念，并解释基因工程的基本原理。

2.基因工程的基本技术：请简要描述基因工程的基本技术，并解释这些技术的操作步骤和原理。

3.基因工程的应用：请举例说明基因工程在医学、农业、环保等领域的应用案例，并解释这些应用的原理和优势。

4.基因工程的安全性和伦理问题：请简要讨论基因工程的安全性和伦理问题，并解释这些问题的重要性。

答案：

1.基因工程是指通过生物技术和分子生物学的方法，对基因进行操作和改造，以达到特定目的的技术。基因工程的基本原理包括DNA的复制、转录和翻译等过程。

2.基因工程的基本技术包括DNA提取、PCR扩增、基因克隆、基因表达载体构建等。这些技术的操作步骤和原理包括使用特定的试剂和设备，按照一定的步骤进行操作，以达到预期的目的。

3.基因工程在医学领域的应用案例包括基因治疗、基因检测等。在农业领域，基因工程可以用于培育转基因作物、提高作物的产量和抗病性等。在环保领域，基因工程可以用于生物降解、生物监测等。这些应用的原理和优势在于通过基因工程可以改变生物的基因组成，从而实现特定的目的，如治疗疾病、提高作物的产量和抗病性等。

4.基因工程的安全性和伦理问题包括基因污染、生物安全、基因歧视等。这些问题的重要性在于基因工程的应用可能会对环境和人类社会产生不可预测的影响，需要进行严格的安全性和伦理审查。内容逻辑关系1.基因工程的基本概念和原理

-知识点：基因重组、基因克隆、基因表达、DNA的复制、转录和翻译等。

-词：基因、DNA、RNA、蛋白质、重组、克隆、表达、复制、转录、翻译等。

-句：基因工程是通过生物技术和分子生物学的方法，对基因进行操作和改造，以达到特定目的的技术。

2.基因工程的基本技术

-知识点：DNA提取、PCR扩增、基因克隆、基因表达载体构建等。

-词：提取、扩增、克隆、载体、构建、转化、表达等。

-句：基因工程的基本技术包括DNA提取、PCR扩增、基因克隆、基因表达载体构建等。

3.基因工程的应用

-知识点：医学、农业、环保等领域的应用案例，如基因治疗、转基因作物、基因检测等。

-词：应用、案例、治疗、作物、检测、安全、伦理等。

-句：基因工程在医学、农业、环保等领域的应用案例包括基因治疗、转基因作物、基因检测等。

板书设计：

1.基因工程的基本概念和原理

-基因重组

-基因克隆

-基因表达

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