生物：1.2《基因工程的基本操作程序》教案

生物：1.2《基因工程的基本操作程序》教案一、教学目标1.知识目标简述基因工程的基本操作程序。理解获取目的基因的方法、基因表达载体的构建过程、将目的基因导入受体细胞的方法以及目的基因的检测与鉴定的原理。2.能力目标通过对基因工程基本操作程序的学习，培养学生分析问题、解决问题的能力。引导学生运用所学知识，尝试设计简单的基因工程操作流程，提高学生的实践应用能力。3.情感态度与价值观目标体验基因工程的严谨性和创造性，激发学生对生物科学的兴趣。关注基因工程的发展，培养学生的科学态度和社会责任感。二、教学重难点1.教学重点基因工程基本操作程序的四个步骤。基因表达载体的构建。2.教学难点基因表达载体中各元件的作用。目的基因的检测与鉴定方法。三、教学方法讲授法、讨论法、案例分析法、多媒体演示法四、教学过程导入新课（5分钟）展示一些通过基因工程技术培育出的转基因生物的图片，如转基因抗虫棉、转基因奶牛等，引起学生的兴趣。提问学生：这些转基因生物是如何培育出来的？引导学生思考基因工程的基本操作过程，从而导入新课。讲解新课（30分钟）1.基因工程的基本操作程序（10分钟）利用多媒体课件展示基因工程基本操作程序的流程图，包括获取目的基因、构建基因表达载体、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定四个步骤。讲解每个步骤的含义和作用，让学生对基因工程的整体流程有一个初步的认识。2.获取目的基因（8分钟）讲解获取目的基因的方法，主要有从自然界中已有的物种中分离和人工合成两种途径。介绍从基因文库中获取目的基因的原理和操作过程，强调基因文库的概念，包括基因组文库和部分基因文库（如cDNA文库）。举例说明人工合成目的基因的方法，如反转录法和化学合成法。通过对比这两种方法的适用范围，让学生理解它们的优缺点。3.基因表达载体的构建（12分钟）强调基因表达载体构建的重要性，它是基因工程的核心步骤。利用多媒体课件详细讲解基因表达载体的组成，包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等元件。结合示意图，分别介绍每个元件的作用：目的基因：要转入受体细胞并表达的基因。启动子：位于基因首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA。终止子：位于基因尾端，使转录在所需要的地方停下来。标记基因：用于鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因有抗生素抗性基因等。以质粒为载体构建基因表达载体为例，讲解构建的具体过程，让学生理解如何将目的基因与载体连接起来，形成重组DNA分子。课堂小结（5分钟）引导学生回顾本节课所学内容，总结基因工程的基本操作程序，强调基因表达载体构建的关键要点。通过提问的方式检查学生对知识的掌握情况，如：获取目的基因的方法有哪些？基因表达载体由哪些元件组成？各元件的作用是什么？巩固练习（10分钟）布置一些相关的练习题，让学生进行课堂巩固练习。例如：1.下列获取目的基因的方法中需要模板的是（）①从基因文库中获取目的基因②利用PCR技术扩增目的基因③反转录法④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成DNAA.①②B.②③C.①④D.③④2.基因表达载体的构建是基因工程的核心，下列关于基因表达载体的说法正确的是（）A.基因表达载体的构建只需要限制酶和DNA连接酶两种工具B.基因表达载体中的启动子和终止子都是由一段有特殊结构的RNA片段组成C.基因表达载体中标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因D.基因表达载体中的目的基因只能是编码蛋白质的基因3.科学家将人的生长激素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组，并成功地在大肠杆菌中得以表达。过程如右图，请据图回答：（1）过程①表示采取________________的方法来获取目的基因。（2）过程②表示基因表达载体的构建，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够____________________。（3）过程③表示将目的基因导入受体细胞，该过程常用的方法是________________。（4）为了检测目的基因是否导入受体细胞，可采用的方法是____________________；为了检测目的基因是否转录出了mRNA，可采用的方法是____________________；为了检测目的基因是否翻译成蛋白质，可采用的方法是____________________。通过练习，及时反馈学生对知识的掌握情况，针对学生存在的问题进行有针对性的讲解。布置作业（5分钟）1.书面作业：完成课后习题中与本节课相关的题目。2.拓展作业：查阅资料，了解基因工程在农业、医药等领域的其他应用实例，并分析其操作过程中涉及的基因工程基本操作程序。五、教学反思通过本节课的教学，学生对基因工程的基本操作程序有了较为系统的了解。在教学过程中，利用多媒体课件展示图片、动画等，使抽象的知识变得更加直观形象，有助于学生理解。通过案例分析和讨论，培养了学生分析问题和解决问题的能力。但在教学中也发现，部分学生对基因表达载体中各元件的作用理解还存在困难，需要在今后的教学中加强引导和巩固练习。同时，对于基因工程操作的具体技术细节，还可以进一步拓展，以满足不同层次学生的学习需求。六、补充资料1.基因文库基因文库是指将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因。基因文库包括基因组文库和部分基因文库。基因组文库是指将某种生物的基因组DNA切割成一定大小的片段，分别与载体连接，导入受体菌的群体中储存，每个受体菌都含有该生物基因组的一部分DNA片段。部分基因文库是指通过反转录法，以mRNA为模板合成cDNA，再与载体连接，导入受体菌的群体中储存，每个受体菌只含有该生物的部分基因。2.PCR技术PCR技术即聚合酶链式反应，是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术。它的原理类似于DNA的天然复制过程，以拟扩增的DNA分子为模板，以一对分别与模板互补的寡核苷酸片段为引物，在DNA聚合酶的作用下，按照碱基互补配对原则合成新的DNA链，重复这一过程，使目的DNA片段得到大量扩增。PCR技术的主要步骤包括变性、退火和延伸。变性是指将双链DNA加热至90℃以上，使其解链成为单链DNA；退火是指将温度降至50℃左右，使引物与模板DNA单链互补配对；延伸是指在72℃左右，DNA聚合酶以dNTP为原料，按照碱基互补配对原则，从引物的3′端开始合成新的DNA链。PCR技术具有特异性强、灵敏度高、操作简便等优点，在基因工程、遗传病诊断、法医鉴定等领域有广泛应用。3.目的基因的检测与鉴定方法DNA分子杂交技术：采用放射性同位素等标记的目的基因的单链DNA片段作为探针，与受体细胞中的DNA进行杂交，如果出现杂交带，说明目的基因已导入受体细胞。分子杂交技术：用标记的目的基因的单链RNA片段作为探针，与受体细胞中的mRNA进行杂交，检测目的基因是否转录出了mRNA。抗原抗