資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 生物 年級 高二 學期 春季
課題 重組DNA技術的基本工具
教科書 書 名：生物學選擇性必修3 出版社：人民教育出版社 出版日期：2020年5月
教學目標
1.闡明重組DNA技術所需的三種基本工具的作用。 2.認同基因工程的誕生和發展離不開理論研究和技術創新。
教學內容
教學重點： 重組DNA技術所需的三種基本需的三種基本工具的作用。 教學難點： 基因工程載體需要具備的條件。
教學過程
【新課導入】 播放有關抗蟲棉培育的相關報道視頻，讓學生對于重組DNA技術有個感性的認識，結合我國是棉花的生產和消費大國，棉花在種植過程中常常會受到棉鈴蟲的侵襲，這會使棉花大量減產。大量使用農藥不僅提高了生產的成本，還會造成農產品和環境的污染，如果能培育出自身就能抵抗棉鈴蟲的棉花九能解決這個問題。棉花本身不具“殺蟲基因”，那從何種生物獲取基因，又將如何處理該基因，給棉花細胞導入該基因呢？ 【新知學習】 教師引導學生結合課本介紹的“轉基因番木瓜”的培育過程，思考科學家在培育過程中用了哪些工具，這些工具應該具有哪些特征？教師從以下用途思考需要的基本工具：1.用于“準確切割DNA”。 2.用于“DNA片段再連接”。3.重組DNA分子導入。 學生通過閱讀課本知識，能夠了解到重組DNA技術需要的基本工具有三個：1.限制性核酸內切酶——“分子手術刀”。2.DNA連接酶——“分子縫合針”。3.基因進入受體細胞的載體—— “分子運輸車”。 限制性核酸內切酶——“分子手術刀” 學生閱讀課本P71，說出限制性核酸內切酶的別稱、來源、作用特點。 別稱：限制酶。2.來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。 【尋根問底1】限制酶存在于原核生物，為什么它不剪切自身的DNA？試推測其在原核生物中的作用。 學生通過聯系必修二所學“噬菌體侵染細菌的實驗”，不難分析出原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物在長期的進化過程中形成了一套完善的防御機制。限制酶就是原核生物的一種防御性工具，當外源DNA侵入時，原核生物會利用限制酶將外源DNA切割掉，以保證自身的安全。限制酶不切割原核生物自身DNA的原因是原核生物中不存在該酶的識別序列或識別序列已經被修飾。 3.限制性核酸內切酶作用特點：觀察課本P71圖3-2，結合必修二所學習的DNA的相關知識引導學生理解。限制性核酸內切酶能夠識別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。 【小試牛刀】完成學案上配套習題。 4.限制性核酸內切酶作用結果： 通過探究活動，引導學生理解限制性核酸內切酶作后產生兩種形式的DNA片段的末端：（1）黏性末端 （2）平末端。 【探究活動一】各小組用EcoRI酶（剪刀）切割分配到的不同DNA片段，有何發現？ 學生通過動手操作，體驗EcoRI酶的作用特點和結果。同時能理解不同DNA 分子用EcoRI酶切割產生的DNA片段的黏性末端相同。 【尋根問底2】若EcoRI酶識別的序列發生了基因突變，該酶還能否繼續發揮作用嗎？為什么？ 二、DNA連接酶——“分子縫合針” 閱讀課本P72，思考用哪種物質能將兩個DNA片段再次連接起來？對兩個DNA片段有什么要求？ 1.E·coliDNA連接酶：該酶從大腸桿菌中分離得到的,只能將具有互補黏性末端的DNA片段連接起來。 2.T4DNA連接酶：該酶從T4噬菌體中分離得到，既可“縫合”DNA片段的黏性末端，又可“縫合”DNA片段的平末端，但連接平末端的效率相對較低。 【探究活動二】用兩種膠帶分別模擬E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶,將探究活動一的DNA片段進行連接。有何發現？ 不同DNA分子片段只要具有相同的黏性末端，都可以用E·coliDNA連接酶連接。 【尋根問底3】DNA連接酶和DNA聚合酶的作用相同嗎？嘗試簡要說明。 不相同。DNA連接酶是將兩個DNA片段連接在一起，而DNA聚合酶是將單個的脫氧核苷酸連接到DNA片段上。 基因進入受體細胞的載體—— “分子運輸車” 學生閱讀課本P72，結合下圖說出通常能將外源基因送進細胞的工具是什么？該工具有哪些特點。 常用載體：質粒。質粒是一種裸露的、結構簡單獨立于細菌擬核之外，并具有自我復制能力的很小的雙鏈環狀DNA分子。 2.結合質粒的結構示意圖，說出質粒能作為運載體的特點有哪些？ （1）具有1個或多個限制酶切割的位點，供外源DNA片段（基因）插入其中。 （2）攜帶外源DNA片段的質粒進入受體細胞，能在細胞中自我復制。 （3）特殊的標記基因，如抗生素抗性基因，便于重組DNA分子的篩選。 【尋根問底4】天然的DNA分子是否可以直接用做基因工程載體？為什么？除了質粒作為載體外，還有哪些可以當作運輸工具？ 不可以。具有能自我復制、有一個或多個限制酶切割位點、有標記基因及對受體細胞無害等特點的DNA分子才可以直接用作基因工程的載體。實際上天然的DNA分子一般不完全具備上述條件，往往需要進行人工改造后才能用于基因工程操作。 【探究活動三】各小組用EcoRI酶(剪刀）、DNA連接酶（膠帶）將外源DNA分子和質粒進行剪切和拼接，你能有哪些發現？ 請各組展示用EcoRI酶切割外源DNA和質粒后，會出現哪些不同DNA片段的連接方式？目的基因自身環化、質粒的自身環化、目的基因和質粒的隨意連接。 【尋根問底5】為避免上述現象的出現，可以采用什么方法？利用兩種限制酶（雙酶切法），但要確保質粒上也有這兩種酶的切割位點。 【隨堂練習】1.關于限制酶的說法中，正確的是（C） 限制酶是一種酶，只識別GAATTC堿基序列 B.EcoRI切割的是G—A之間的氫鍵 C.限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNA D.限制酶只存在于原核生物中 2. DNA連接酶催化的反應是（C） A．DNA復制時母鏈與子鏈之間形成氫鍵 B．黏性末端堿基之間形成氫鍵 C．兩個DNA片段黏性末端之間的縫隙的連接 D．A、B、C都不正確 3.作為基因的運輸工具——載體，必須具備的條件之一及理由是 （A） A.能夠在宿主細胞中穩定地保存下來并大量復制，以便提供大量的目的基因 B.具有多個限制酶切點，以便于目的基因的表達 C.具有某些標記基因，以便為目的基因的表達提供條件 D.能夠在宿主細胞中復制并穩定保存，以便于進行篩選 4.質粒是基因工程最常見的載體，它的主要特點是（C） ①能自主復制 ②不能自主復制 ③結構很小 ④是蛋白質 ⑤是環狀RNA ⑥是環狀DNA ⑦能“友好”地“借居” ①③⑤⑦ B. ②④⑥ C．①③⑥⑦ D．②③⑥⑦ 【板書設計】 重組DNA 技術的基本工具 1.用于“準確切割DNA”: 限制性核酸內切酶——“分子手術刀” 2.用于“DNA片段再連接”:DNA連接酶——“分子縫合針” 3.重組DNA分子導入: 基因進入受體細胞的載體—— “分子運輸車”
備注：教學設計應至少含教學目標、教學內容、教學過程等三個部分，如有其它內容，可自行補充增加。

展開更多......

收起↑