資源簡(jiǎn)介

實(shí)驗(yàn)：構(gòu)建單酶切與雙酶切模型模擬重組DNA分子的操作
一、教材分析
本節(jié)教學(xué)內(nèi)容來源于人教版高中生物選修三專題一第一節(jié)的實(shí)驗(yàn)部分《重組DNA分子的模擬制作》。該實(shí)驗(yàn)繼承了必修二第六章基因工程這一節(jié)的內(nèi)容，同時(shí)又引領(lǐng)了本專題的相關(guān)內(nèi)容的開展。特別要指出的是，教師在教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了深化和拓展，并不滿足于僅僅是模擬重組DNA分子的操作過程，而是在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生探究單酶切法的弊端（比如目的基因插入沒有方向性，載體和目的基因自身環(huán)化等），并進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考克服這一弊端的方法，最終引出雙酶切模型的構(gòu)建。
二、學(xué)情分析
通過必修二第六章第二節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生們已經(jīng)初步掌握了本節(jié)的相關(guān)基本知識(shí)，已經(jīng)知道了重組DNA分子的三大基本工具，限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和運(yùn)載體的性質(zhì)與特點(diǎn)，但對(duì)基因工程基本操作程序理解欠佳，同時(shí)，由于教材上只介紹了單酶切法，因此在遇到相關(guān)單酶切的弊端與雙酶切的優(yōu)勢(shì)等相關(guān)的練習(xí)題時(shí)，學(xué)生往往顯得有些茫然無措。故教師根據(jù)學(xué)生這一實(shí)際情況與需求開展了本節(jié)課的教學(xué)。與此同時(shí)，根據(jù)中學(xué)生心理發(fā)育特點(diǎn)，他們往往更樂意通過實(shí)際動(dòng)手操作來解決遇到的問題，同時(shí)，對(duì)自己發(fā)現(xiàn)的問題有更強(qiáng)烈的探究欲望。
三、教學(xué)目標(biāo)
1.
知識(shí)與技能：
（1）模擬重組DNA分子的操作過程，并說出其基本原理。
（2）熟悉基因工程操作步驟中的“剪”與“連”。
（3）完成雙酶切實(shí)現(xiàn)目的基因定向插入運(yùn)載體的過程。
2.
過程與方法：
（1）通過模型制作培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。
（2）培養(yǎng)學(xué)生類比推理思維能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)創(chuàng)新思維能力。
3.
情感態(tài)度與價(jià)值觀：
（1）讓學(xué)生在實(shí)踐中體驗(yàn)動(dòng)手、合作的愉悅。
（2）認(rèn)同科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展離不開嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和敢于探究與創(chuàng)新的精神。
四、教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)：
DNA分子重組過程中使用單酶切法的弊端和使用雙酶切法的好處。
教學(xué)難點(diǎn)：
1.從模型到原型的類比推理思維過程。
2.雙酶切法實(shí)現(xiàn)目的基因定向插入運(yùn)載體。
五、教學(xué)方法
教學(xué)模式：探究式教學(xué)，問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)
教學(xué)策略：針對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行恰當(dāng)處理
單酶切模型構(gòu)建——突出重點(diǎn)
雙酶切模型構(gòu)建——突破難點(diǎn)
教學(xué)手段：本節(jié)課模擬探究的是載體與目的基因的連接，為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟⑻岣邔?shí)驗(yàn)效率，節(jié)約課堂時(shí)間，教師將教材提供的堿基序列加以調(diào)整，并用彩色打印紙打印，然后制成環(huán)狀DNA和鏈狀DNA。
教學(xué)準(zhǔn)備：PPT課件，印有堿基序列的彩色打印紙、剪刀、膠布、印有表格的答題紙
六、教學(xué)過程
（一）溫習(xí)舊知，導(dǎo)入課堂
（設(shè)計(jì)意圖：通過回顧舊知，創(chuàng)設(shè)問題情境，確立本節(jié)課的重點(diǎn)，并激發(fā)學(xué)生的探究欲望。）
【師】（用PPT呈現(xiàn)轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的圖片）這是利用人工DNA重組技術(shù)獲得的可以生產(chǎn)人胰島素的轉(zhuǎn)基因大腸桿菌。借由這個(gè)例子，我們一起來回顧一下前面學(xué)過的有關(guān)基因工程的相關(guān)知識(shí)：
1
人工DNA重組技術(shù)的三大基本工具是什么？
2
實(shí)施基因工程有幾個(gè)步驟？其中最為關(guān)鍵的步驟是什么？
【生】（學(xué)生回憶并回答）
1
人工DNA重組技術(shù)的三大基本工具是：能夠剪切DNA的限制性核酸內(nèi)切酶、能夠連接斷裂的DNA片段的DNA連接酶和能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的運(yùn)載體。
2
實(shí)施基因工程有四個(gè)步驟：目的基因的獲取——基因表達(dá)載體的構(gòu)建——將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞——目的基因的檢測(cè)與鑒定。其中最為核心的步驟是第二步“基因表達(dá)載體的構(gòu)建”。
【師】我們今天的課就來模擬一下重組DNA分子的操作過程，特別是模擬完成基因工程的關(guān)鍵步驟——目的基因與運(yùn)載體的結(jié)合。
（二）構(gòu)建單酶切模型，突出重點(diǎn)
（設(shè)計(jì)意圖：通過實(shí)物模擬，讓學(xué)生熟悉基因工程操作步驟中的“剪”與“連”，并能夠熟練地運(yùn)用自己手中的工具，如剪刀、膠布等進(jìn)行“DNA”的“切割”與“連接”。）
【師】請(qǐng)每個(gè)小組的同學(xué)使用自己桌子上的工具和材料，剪刀相當(dāng)于是EcoRI限制酶，膠布相當(dāng)于是DNA連接酶，印有堿基序列的紙條相當(dāng)于是DNA，其中紅色鏈狀紙條是我們的人類的基因片段，該片段中含有人的胰島素基因，而環(huán)狀的白色的紙條則類比的是基因工程中常用的運(yùn)載體“質(zhì)粒”，
來切割目的基因和運(yùn)載體，并將切割后的片段連接起來。
【生】小組合作，動(dòng)手操作。
（三）以問誘思，探索新知
【師】請(qǐng)同學(xué)們將EcoRI限制酶切割后的目的基因和運(yùn)載體用DNA連接酶連接起來，看能夠得到哪些連接產(chǎn)物呢？
（設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生通過自己去尋找連接產(chǎn)物，能在這個(gè)過程中慢慢體會(huì)黏性末端相連接的原理和條件。）
【生】動(dòng)手操作，尋找答案，并將答案寫在導(dǎo)學(xué)案上。
【師】（展示部分小組的答案，并進(jìn)一步以問誘思）為什么會(huì)出現(xiàn)這么多的連接產(chǎn)物呢？
【生】（思考后得出）一種限制酶切割后產(chǎn)生的黏性末端只有一種，相同的黏性末端之可以任意連接。
【師】我們只希望得到目的基因和載體正向插入的重組質(zhì)粒，那如何才能減少這些干擾產(chǎn)物的出現(xiàn)呢？請(qǐng)各個(gè)小組討論這個(gè)問題。（在這個(gè)過程中提醒學(xué)生：載體的特點(diǎn)之一是有一至多個(gè)酶切位點(diǎn)。）
【生】（學(xué)生小組討論，回答問題，最后找到答案）利用兩種不同的限制酶切割產(chǎn)生不同的粘性末端，它們就不能任意連接了。
（四）重構(gòu)雙酶切模型，突破難點(diǎn)
（設(shè)計(jì)意圖：通過實(shí)物模擬，讓學(xué)生體會(huì)到通過雙酶切，可以實(shí)現(xiàn)目的基因的定向插入運(yùn)載體，同時(shí)可以避免載體及目的基因的自身環(huán)化，大大提高了目的基因和載體的重組率。）
【師】（為各小組再次分發(fā)實(shí)驗(yàn)材料，每組兩個(gè)白色環(huán)狀DNA，兩個(gè)紅色鏈狀DNA，都帶EcoRI，BamHI兩種酶切序列。）請(qǐng)同學(xué)們把剛剛單酶切操作中使用的任何紙片都收拾起來，放入桌邊的垃圾桶內(nèi)。用我們現(xiàn)在新發(fā)給大家的實(shí)驗(yàn)材料來進(jìn)行EcoRI限制酶
和BamHI限制酶同時(shí)切割目的基因和運(yùn)載體（質(zhì)粒）的操作。
【生】學(xué)生小組合作，動(dòng)手操作。
【師】（選取部分小組作品，展示雙酶切的結(jié)果。）請(qǐng)同學(xué)們將切割后的目的基因和質(zhì)粒用DNA連接酶連接起來，看看有哪些連接產(chǎn)物？
【生】動(dòng)手操作，尋找答案，并將答案寫在教師事先準(zhǔn)備好的印有表格的答題紙上。
【師】（展示部分小組同學(xué)的答案及連接產(chǎn)物，并將本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果與單酶切操作過程中的連接產(chǎn)物進(jìn)行比較，以提問的方式誘發(fā)學(xué)生思考）兩次連接產(chǎn)物有什么不同？這說明了什么？
【生】（學(xué)生思考、討論后作答）使用一種限制酶進(jìn)行切割的時(shí)候，DNA片段進(jìn)行連接時(shí)，干擾產(chǎn)物很多；而同時(shí)使用兩種限制酶對(duì)目的基因和運(yùn)載體進(jìn)行切割，可以避免載體及目的基因自身的環(huán)化，可以減少干擾產(chǎn)物的產(chǎn)生，提高目的基因與運(yùn)載體正確結(jié)合的幾率。
【師】（對(duì)學(xué)生答案進(jìn)行適當(dāng)點(diǎn)評(píng)）那從今天的實(shí)驗(yàn)我們可以得出什么結(jié)論？同學(xué)們能不能試著用一句話進(jìn)行表述。
【師、生】（共同得出結(jié)論，結(jié)束課堂）利用雙酶切法可以避免目的基因和運(yùn)載體自身環(huán)化，減少干擾產(chǎn)物的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)目的基因定向插入運(yùn)載體。
（五）以問誘思，拓展補(bǔ)充
（設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生逐步養(yǎng)成思考問題時(shí)理論聯(lián)系實(shí)際的思維習(xí)慣。）
【師】那既然跟單酶切相比，雙酶切法能夠更好地實(shí)驗(yàn)?zāi)康幕蚨ㄏ虿迦脒\(yùn)載體，那為什么我們教材和學(xué)習(xí)資料上并沒有大力推薦使用雙酶切法，甚至是在實(shí)際的基因工程研究領(lǐng)域和和相關(guān)生產(chǎn)領(lǐng)域中在構(gòu)建基因表達(dá)載體的時(shí)候往往也是使用同一種限制酶切割目的基因和質(zhì)粒？
【生】（思考后作答）操作方便，節(jié)約時(shí)間。
【師】最直接的原因就是單酶切法簡(jiǎn)單方便！用不同的限制酶分別同時(shí)切割含目的基因的DNA片段和質(zhì)粒,確實(shí)是可以克服單酶切的缺點(diǎn),防止目的基因與質(zhì)粒自身環(huán)化,減少干擾產(chǎn)物的產(chǎn)生。但由于每種限制酶作用的條件不同,一般兩種酶不能同時(shí)使用,而是用完一種就要更換作用的外界條件,以保證酶的高效性。因此雙酶切的實(shí)際操作要比單酶切復(fù)雜得多！對(duì)于生產(chǎn)和科研實(shí)際來說，人工成本和時(shí)間成本都要高得多。而單酶切法則比較簡(jiǎn)單，雖然操作后會(huì)出現(xiàn)不需要的連接產(chǎn)物，我們只是在篩選環(huán)節(jié)工作量加大了而已。但載體上往往都有不止一個(gè)標(biāo)記基因，因此，篩選工作并不算特別困難。這也就是為什么在生產(chǎn)生活實(shí)際中，單酶切法更受青睞的一個(gè)重要原因。
【師】反向連接與正向連接表達(dá)出的蛋白質(zhì)為什么不一樣？
【師】DNA有5’和
3’端的區(qū)別，即DNA堿基序列具有方向性，轉(zhuǎn)錄和翻譯都具有方向性，正著轉(zhuǎn)錄的密碼子跟反著轉(zhuǎn)錄的密碼子完全不同，因此表達(dá)的蛋白質(zhì)也完全不同，就好比序列123456不等于654321。
（六）回顧實(shí)驗(yàn)，總結(jié)課堂
【師】帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)建立單酶切模型和雙酶切模型的實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行回顧，梳理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的脈絡(luò)結(jié)點(diǎn)，總結(jié)課堂，重申實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
（七）講練互動(dòng)，強(qiáng)化理解
（設(shè)計(jì)意圖：通過兩道例題，來加深學(xué)生對(duì)基因表達(dá)載體構(gòu)建過程的認(rèn)識(shí)，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)限制酶和DNA連接酶的作用特點(diǎn)、作用條件的理解。）
七、教學(xué)反思
[例1]　如圖為某種質(zhì)粒表達(dá)載體簡(jiǎn)圖，小箭頭所指分別為限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位點(diǎn)，ampr為青霉素抗性基因，tetr為四環(huán)素抗性基因，P為啟動(dòng)子，T為終止子
+，ori為復(fù)制原點(diǎn)。已知目的基因的兩端分別有包括EcoRⅠ、BamHⅠ在內(nèi)的多種酶的酶切位點(diǎn)。
據(jù)圖回答：
(1)將含有目的基因的DNA與質(zhì)粒分別用EcoRⅠ酶切，酶切產(chǎn)物用DNA連接酶進(jìn)行連接后，其中由兩個(gè)DNA片段之間連接形成的產(chǎn)物有_____________________________________、
____________________________、____________________________三種。
(2)用上述3種連接產(chǎn)物與無任何抗藥性的原核宿主細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。之后將這些宿主細(xì)胞接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基中，能生長(zhǎng)的原核宿主細(xì)胞所含有的連接產(chǎn)物有______________________________；若接種到含青霉素的培養(yǎng)基中，能生長(zhǎng)的原核宿主細(xì)胞所含有的連接產(chǎn)物有______________________________。
(3)目的基因表達(dá)時(shí)，RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的位點(diǎn)是________，其合成的產(chǎn)物是________。
(4)在上述實(shí)驗(yàn)中，為了防止目的基因和質(zhì)粒在酶切后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接，酶切時(shí)應(yīng)選用的酶是__________________________________。
[例2]
下表中列出了幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn)，圖A、圖B中的箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。請(qǐng)回答下列問題。
限制酶
BamHⅠ
Hind
Ⅲ
EcoRⅠ
SmaⅠ
識(shí)別序列及切割位點(diǎn)
G↓GATCCCCTAG↑G
A↓AGCTTTTCGA↑A
G↓AATTCCTTAA↑G
CCC↓GGGGGG↑CCC
(1)一個(gè)圖A所示的質(zhì)粒分子經(jīng)SmaⅠ切割前后，分別含有________個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。
(2)若對(duì)圖中質(zhì)粒進(jìn)行改造，插入的SmaⅠ酶切位點(diǎn)越多，質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越________。
(3)用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)與只使用EcoRⅠ相比較，使用BamH
Ⅰ和HindⅢ兩種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA的優(yōu)點(diǎn)在于可以防止_____________________________________。
(5)為了獲取重組質(zhì)粒，將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合，并加入
____________酶。
(6)重組質(zhì)粒中抗生素抗性基因的作用是為了_______________________________。
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6
-“基因工程的基本操作程序”
?
1?教材分析
??
《基因工程的基本操作程序》是人教版選修3專題1基因工程中第2節(jié)內(nèi)容，本節(jié)是《基因工程》專題的核心，上承《DNA重組技術(shù)的基本工具》一節(jié)，下接《基因工程的應(yīng)用》。
對(duì)于基因工程，學(xué)生接觸得很少，文字描述中會(huì)感到抽象，為此，教材中采用形象化得呈現(xiàn)方式簡(jiǎn)述了基因工程基本操作程序的四個(gè)步驟。
2?學(xué)情分析
學(xué)生經(jīng)過上一節(jié)的學(xué)習(xí)已經(jīng)掌握DNA重組技術(shù)所需三種基本工具的作用及基因工程載體所需條件等知識(shí)，具備學(xué)習(xí)基因工程的基本操作程序一節(jié)的基礎(chǔ)；而且經(jīng)過一年必修教材的學(xué)習(xí)，學(xué)生的生物基礎(chǔ)知識(shí)較扎實(shí)，思維的目的性、連續(xù)性和邏輯性已初步建立。但基因工程一節(jié)對(duì)學(xué)生來說難點(diǎn)較多，如果處理不好，會(huì)變成簡(jiǎn)單的死記硬背。因此在教學(xué)過程中，應(yīng)在教師引導(dǎo)下適時(shí)加強(qiáng)學(xué)生解決問題和運(yùn)用概念圖等生物學(xué)語言歸納結(jié)論等方面的能力。
3?教學(xué)目標(biāo)
3.1
知識(shí)目標(biāo)
⑴簡(jiǎn)述基礎(chǔ)理論研究和技術(shù)進(jìn)步催化了基因工程
⑵簡(jiǎn)述基因工程的原理和基本步驟
3.2
能力目標(biāo)
⑴學(xué)會(huì)運(yùn)用概念圖總結(jié)基因工程的基本步驟及方法
⑵嘗試運(yùn)用基因工程原理，提出解決某一實(shí)際問題的方案
3.3
情感態(tài)度與價(jià)值觀
⑴關(guān)注基因工程的發(fā)展
⑵認(rèn)同基因工程的應(yīng)用促進(jìn)生產(chǎn)力的提高
4?教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)
4.1
教學(xué)重點(diǎn)?
基因工程基本操作程序的四個(gè)步驟
4.2
教學(xué)難點(diǎn)
嘗試運(yùn)用基因工程原理，提出解決某一實(shí)際問題的方案。
5?教學(xué)整體思路
采用助學(xué)案教學(xué)模式，首先引用復(fù)習(xí)上節(jié)課基因工程使學(xué)生從整體上了解基因工程的四個(gè)步驟，其次采用分步探究的形式幫助學(xué)生理解各個(gè)步驟的原理、方法和過程，最后教師引導(dǎo)學(xué)生用概念圖將所學(xué)的知識(shí)從整體上再次整合。【2】
6?教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié)
???????
教師行為
??學(xué)生活動(dòng)
??導(dǎo)入新課
1）?展示本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)2）?復(fù)習(xí)：基因工程操作的四個(gè)關(guān)鍵步驟中的前兩步。3）??
根據(jù)學(xué)生回答補(bǔ)充基因表達(dá)載體的構(gòu)建，并由此引出基因工程的四部曲
?回憶舊知識(shí)并回答
??
1）?
提問轉(zhuǎn)基因抗蟲棉培育需要哪些工具
回憶舊知識(shí)并回答?看書并回答：從自然界已有的物種中分離和
???基因表達(dá)載體的構(gòu)建???????
1）?
引出基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心及構(gòu)建基因表達(dá)載體的意義2）?
質(zhì)疑：將生物的所有DNA直接導(dǎo)入受體細(xì)胞是否可行，如果這樣做，結(jié)果怎樣3）?
提問：回憶載體需要具備的條件4）?
根據(jù)學(xué)生回答引出基因表達(dá)載體也應(yīng)具備復(fù)制原點(diǎn)、標(biāo)記基因等條件，進(jìn)一步明確基因表達(dá)載體最終要表達(dá)出人類所需的蛋白質(zhì)產(chǎn)物5）?
質(zhì)疑：從cDNA文庫中獲取的目的基因沒有啟動(dòng)子，如果要實(shí)現(xiàn)將編碼序列導(dǎo)入受體生物中并成功表達(dá)，基因表達(dá)載體還需哪些元件6）提問：總結(jié)基因表達(dá)載體構(gòu)成，并說明各個(gè)元件的作用
思考并回答：1
該方法針對(duì)性差，完全靠運(yùn)氣2
不方便檢測(cè)，無法確定目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞??討論并回答：?jiǎn)?dòng)子和終止子，它們分別位于目的基因的兩側(cè)??思考并回答：復(fù)制原點(diǎn)：控制復(fù)制起始的位點(diǎn)；抗性基因：檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞；多個(gè)限制酶切點(diǎn)：目的基因插入；啟動(dòng)子：位于基因首端；是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合位點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得蛋白質(zhì)；終止子：轉(zhuǎn)錄在所需地方停下來
?將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞?教學(xué)環(huán)節(jié)?將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞
1）?
引出轉(zhuǎn)化的概念，并強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)化的最終目的是目的基因在受體細(xì)胞維持穩(wěn)定和表達(dá)2）?
講授：將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞有三種方法，其中最常用的是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法3）?
引導(dǎo)學(xué)生看書，質(zhì)疑：農(nóng)桿菌有何特點(diǎn)???????????
?教師行為??
????4）?
引導(dǎo)學(xué)生看插圖，概述農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的過程5）?
質(zhì)疑：將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞中的常用方法及常用的受體細(xì)胞6）?
質(zhì)疑：培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物時(shí)，受體細(xì)胞能否采用動(dòng)物體細(xì)胞，為何采用受精卵7）?
引出原核生物的特點(diǎn)，早期基因工程都用原核生物作受體細(xì)胞，質(zhì)疑：目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞采用的方法8）?
講授：怎樣篩選含外源基因的受體細(xì)胞，主要是應(yīng)用標(biāo)記基因的插入失活特性，向?qū)W生展示圖，并配以習(xí)題
?看書并回答：1
農(nóng)桿菌生活在土壤中，自然條件下能感染雙子葉植物和裸子植物2
農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并且整合到受體細(xì)胞染色體DNA上????????????
學(xué)生活動(dòng)討論并回答：將目的基因?qū)隩i質(zhì)粒→轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌→含重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→植物組織培養(yǎng)→轉(zhuǎn)基因植物看圖并回答：首先要獲得目的基因，其次將目的基因連接到Ti質(zhì)粒上，再次將重組的Ti質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞，最后要重建轉(zhuǎn)基因植物看書并回答：顯微注射法，受體細(xì)胞是受精卵?思考并回答：動(dòng)物體細(xì)胞沒有全能性，受精卵全能性高，并且營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富?看書并回答：用Ca2+處理制備感受態(tài)細(xì)胞?聽講并根據(jù)習(xí)題理解
???????????????目的基因的檢測(cè)與鑒定?????
1）?
質(zhì)疑：用什么方法可以知道抗蟲棉賦予了植物抗蟲特性?2）?
質(zhì)疑：檢測(cè)與鑒定有何不同，基因工程成功的標(biāo)志（提示學(xué)生應(yīng)用真核生物中心法則思考）3）?
引出檢測(cè)分為DNA、mRNA和蛋白質(zhì)水平。強(qiáng)調(diào)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上是否插入目的基因是目的基因能否在真核生物中穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵。4）?
指導(dǎo)學(xué)生看書，質(zhì)疑：DNA水平上的檢測(cè)應(yīng)用什么方法，探針是什么，如何標(biāo)記，檢測(cè)如何操作5）?
根據(jù)學(xué)生回答，補(bǔ)充探針還可以用地高辛和生物素標(biāo)記。質(zhì)疑：DNA分子雜交原理6）?
檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄mRNA應(yīng)用方法，依據(jù)原理7）?
質(zhì)疑：用什么方法檢測(cè)目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)，原理是什么??8）講授：除上述分子水平上的檢測(cè)外，還可以應(yīng)用個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定，如給棉鈴蟲喂食抗蟲棉，看蟲子生活狀況等
思考并回答：給棉鈴蟲喂食抗蟲棉，看蟲子生活狀況；檢測(cè)抗蟲棉染色體DNA上是否插入目的基因看書并回答：檢測(cè)是分子水平上的，而鑒定是個(gè)體水平上的。成功標(biāo)志是表達(dá)出人類所需蛋白質(zhì)????思考并回答：方法：DNA分子雜交；探針：含有目的基因的單鏈DNA，用放射性同位素標(biāo)記；步驟：轉(zhuǎn)基因生物→提取基因組DNA和探針雜交→有雜交帶→證明目的基因已插入染色體DNA中思考并回答：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則?思考并回答：轉(zhuǎn)基因生物mRNA與DNA探針雜交；原理：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則?思考并回答：轉(zhuǎn)基因生物→提取蛋白質(zhì)（用其作抗原）與抗體反應(yīng)→有雜交帶→目的基因已形成蛋白質(zhì)產(chǎn)品；原理：抗原—抗體特異性結(jié)合
課堂探究整體水平上歸納總結(jié)
嘗試說出抗蟲棉的培育過程。提示：從蘇云金芽孢桿菌中提取目的基因，結(jié)合基因工程操作的四個(gè)步驟來回答。教師引導(dǎo)下，學(xué)生討論總結(jié)出基因工程的基本操作程序概念圖，在整體上把握知識(shí)脈絡(luò)
學(xué)生討論完成，提問回答，補(bǔ)充。投影總結(jié)
?
7?教學(xué)反思
1）布置預(yù)習(xí)作業(yè)，化“復(fù)雜”為“簡(jiǎn)約”。由于基因工程內(nèi)容上的“高”與“新”，處理不好，會(huì)提高學(xué)習(xí)難度，令學(xué)生視高科技為畏途，致使教學(xué)流于形式。所以在課前以學(xué)生較為熟悉的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育過程案例為預(yù)習(xí)作業(yè)，使學(xué)生首先從整體上了解基因工程的四個(gè)步驟，起到了突破難點(diǎn)及培養(yǎng)自學(xué)能力的目的。
2）利用概念圖串聯(lián)知識(shí)，化“部分”為“整體”。概念不可能單獨(dú)存在，每個(gè)概念都必須根據(jù)與之有關(guān)的其他概念間的關(guān)系才能確定其準(zhǔn)確的含義。通過分步探討，學(xué)生已經(jīng)對(duì)基因工程每一步操作的原理、方法和過程做到了理解，但并未從整體上把握到基因工程的全過程，教師可以指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建概念圖，將零散的知識(shí)進(jìn)行歸納，把已掌握的知識(shí)顯性化、可視化，實(shí)現(xiàn)新課程有效教與學(xué)的策略。窗體底端
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-基因工程的應(yīng)用
教
學(xué)目
標(biāo)
知識(shí)目標(biāo)：1、簡(jiǎn)述基因工程的原理和技術(shù)
2、舉例說明基因工程的應(yīng)用
3、簡(jiǎn)述蛋白質(zhì)工程能力目標(biāo)：1、關(guān)注基因工程的發(fā)展
2、認(rèn)同基因工程的應(yīng)用促進(jìn)生產(chǎn)力的提高情感目標(biāo)：嘗試運(yùn)用基因工程的原理，提出解決某一實(shí)際問題
教學(xué)重點(diǎn)
基因工程的應(yīng)用
教學(xué)難點(diǎn)
基因工程的應(yīng)用
教法學(xué)法
“激趣—質(zhì)疑—互動(dòng)—探究”模式、學(xué)生自主探究法、講練結(jié)合法
教
學(xué)
過
程
教學(xué)內(nèi)容
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
一、溫故知新：基因重組技術(shù)工具的學(xué)習(xí)【激趣】引入基因工程的應(yīng)用
學(xué)生閱讀教材總結(jié)基因工程在生物方面的應(yīng)用
激發(fā)學(xué)生興趣，為后面的自主學(xué)習(xí)做好鋪墊。
二、【質(zhì)疑】對(duì)于動(dòng)物方面有哪些應(yīng)用
學(xué)生分小組討論
提出質(zhì)疑，推動(dòng)學(xué)生的自主探究的積極性。鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力
三、【探究】基因工程中制造生物反應(yīng)發(fā)生器的步驟
學(xué)生做好充分的準(zhǔn)備，上黑板展示自己小組的成果。與自己的成果進(jìn)行比較，分析。
培養(yǎng)學(xué)生自主探究的能力，向新課改理念靠近。體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。通過親自動(dòng)手體驗(yàn)科學(xué)探索的歷程。
四、【互動(dòng)】引出對(duì)微生物的轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用
表達(dá)交流學(xué)會(huì)分析方法提出問題
歸納總結(jié)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力
五、教師總結(jié)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)六、教師根據(jù)不同內(nèi)容，總結(jié)歸納典型例題。
學(xué)生自己對(duì)比記憶學(xué)生完成練習(xí)
學(xué)有所用
板書設(shè)計(jì)
專題一
基因工程的應(yīng)用植物基因工程動(dòng)物基因工程微生物基因工程應(yīng)用
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-蛋白質(zhì)工程的崛起
教學(xué)目標(biāo)
1.舉例說出蛋白質(zhì)工程崛起的緣由。
2.簡(jiǎn)述蛋白質(zhì)工程的原理。
3.嘗試運(yùn)用逆向思維分析和解決問題。
教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
1.教學(xué)重點(diǎn)
（1）為什么要開展蛋白質(zhì)工程的研究？
（2）蛋白質(zhì)工程的原理。
2.教學(xué)難點(diǎn)：蛋白質(zhì)工程的原理。
教學(xué)方法：探究法、導(dǎo)讀法、分析交流
教學(xué)過程
教學(xué)內(nèi)容
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
導(dǎo)入新課
通過前面的學(xué)習(xí)我們知道，人們可以通過基因工程賦予生物新的遺傳性狀，從而獲得人們需要的生物類型或生物產(chǎn)品。已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)工業(yè)醫(yī)藥等多個(gè)方面，但是，隨著人們對(duì)美好生活的需求增加，通過基因工程生產(chǎn)的蛋白質(zhì)都能符合人們生產(chǎn)和生活需要嗎？如果不能，那該怎么辦？能不能改造蛋白質(zhì)，如何改造？于是，科學(xué)家又開始了新一輪的探索，蛋白質(zhì)工程油然而生了！
(課題)
聽講，感性認(rèn)識(shí)
激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)求知欲望。
一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由
指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，完成下列問題：
一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由
1.基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，從而表現(xiàn)出新性狀。
2.基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)是生物長(zhǎng)期進(jìn)化過程中形成的，它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活需要。3.蛋白質(zhì)工程的目的：生產(chǎn)符合人類生產(chǎn)和生活需要的并非自然界已存在的蛋白質(zhì)。
閱讀教材，完成并回答問題。
探討，交流，總結(jié)
二、蛋白質(zhì)工程基本原理
學(xué)生活動(dòng)一：師：對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對(duì)基因的操作來實(shí)現(xiàn)？為什么？對(duì)基因操作，原因如下：1.改造的基因可以遺傳，而改造的蛋白質(zhì)不遺傳。2.改造基因容易，改造蛋白質(zhì)困難。3.蛋白質(zhì)由基因控制而合成，改造基因即改造蛋白質(zhì)。師：復(fù)習(xí)生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)合成過程，即中心法則。蛋白質(zhì)工程和它一樣嗎？以課本27頁討論題為例進(jìn)行探究。生：討論某多肽鏈的一段氨基酸序列是：……—丙氨酸—色氨酸—賴氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—……
(1)怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請(qǐng)把相應(yīng)的堿基序列寫出來。
(2)確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因（DNA)？師：總結(jié)蛋白質(zhì)工程的流程和中心法則的關(guān)系。生：剛好相反。師：提出蛋白質(zhì)工程基本原理二．蛋白質(zhì)工程基本原理1.目的：對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì),以滿足人類生產(chǎn)和生活的需要。2.手段：改造基因（利用化學(xué)方法人工合成、基因定點(diǎn)誘變等）3.產(chǎn)物：得到了自然界沒有的蛋白質(zhì)4.蛋白質(zhì)工程基本途徑：預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有氨基酸序列→找到對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）的過程→改造基因→表達(dá)出相對(duì)應(yīng)的改造蛋白質(zhì)。5.原理：中心法則遺傳信息的逆推過程
。6.
蛋白質(zhì)工程的概念：蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。也就是說，蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程。
思考，交流
思考、討論、回答問題。
與老師一起小結(jié)。
逐步設(shè)計(jì)問題，引導(dǎo)學(xué)生分析和談?wù)摚w驗(yàn)蛋白質(zhì)工程的過程
三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景
指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材完成下列內(nèi)容：三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景
1.前景：例如科學(xué)家通過對(duì)胰島素的改造，已使其成為速效型藥品；用蛋白質(zhì)工程方法制成的電子元件，具有體積小、耗電少和效率高的特點(diǎn)，因此有極為廣闊的發(fā)展前景。
2.進(jìn)展：蛋白質(zhì)工程是一項(xiàng)難度很大的工程，目前成功的例子不多，主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)發(fā)揮功能必須依賴于正確的高級(jí)結(jié)構(gòu)，而它又十分復(fù)雜，而目前科學(xué)家對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)的了解還很不夠，要設(shè)計(jì)出更符合人類需要的蛋白質(zhì)還需要艱辛的探索。
閱讀教材，完成并回答問題。
通過閱讀教材獲得關(guān)于蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景的相關(guān)知識(shí)。
與老師一起做訓(xùn)練習(xí)題
見幻燈片
思考，討論試題
講練結(jié)合，鞏固知識(shí)點(diǎn)
板書設(shè)計(jì)：
第四節(jié)
蛋白質(zhì)工程的崛起
一.蛋白質(zhì)工程崛起的緣由
1.基因工程的實(shí)質(zhì)
2.基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)
3.蛋白質(zhì)工程的目的
二.蛋白質(zhì)工程基本原理
1.目的：對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì),滿足人類生產(chǎn)和生活的需要。
2.手段：改造基因
3.產(chǎn)物：得到了自然界沒有的蛋白質(zhì)
4.蛋白質(zhì)工程基本途徑：預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有氨基酸序列→找到對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）的過程。
5.原理：中心法則遺傳信息的逆推過程
。
三.蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景
1.進(jìn)展
2.前景
教學(xué)反思：
既然蛋白質(zhì)的功能是由DNA決定的，那么要制造出新的蛋白質(zhì)，就要改造DNA。所以蛋白質(zhì)工程的原理應(yīng)該是中心法則的逆推。我們應(yīng)當(dāng)敢于“反其道而思之”，自覺地運(yùn)用逆向思維方法。
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