第一篇：人教版《基因工程的基本操作程序》教學(xué)設(shè)計

“基因工程的基本操作程序”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計 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》。對于基因工程，學(xué)生接觸得很少，文字描述中會感到抽象，為此，教材中采用形象化得呈現(xiàn)方式簡述了基因工程基本操作程序的四個步驟。例如，基因文庫中把基因組文庫比作國家圖書館，而把cDNA文庫比作某市圖書館，這樣便于學(xué)生理解和掌握。此外，在教材處理中還呈現(xiàn)主干，割舍枝杈，將非主干內(nèi)容以《生物技術(shù)資料卡》、《拓展視野》等方式呈現(xiàn)，做到有主有次?！?】 2 學(xué)情分析

學(xué)生經(jīng)過上一節(jié)的學(xué)習已經(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，具備學(xué)習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，學(xué)生的生物基礎(chǔ)知識較扎實，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)對學(xué)生來說難點較多，如果處理不好，會變成簡單的死記硬背。因此在教學(xué)過程中，應(yīng)在教師引導(dǎo)下適時加強學(xué)生解決問題和運用概念圖等生物學(xué)語言歸納結(jié)論等方面的能力。3 教學(xué)目標 3.1 知識目標

⑴簡述基礎(chǔ)理論研究和技術(shù)進步催化了基因工程 ⑵簡述基因工程的原理和基本步驟 3.2 能力目標

⑴學(xué)會運用概念圖總結(jié)基因工程的基本步驟及方法

⑵嘗試運用基因工程原理，提出解決某一實際問題的方案 3.3 情感態(tài)度與價值觀 ⑴關(guān)注基因工程的發(fā)展

⑵認同基因工程的應(yīng)用促進生產(chǎn)力的提高 4 教學(xué)重點與難點

4.1 教學(xué)重點 基因工程基本操作程序的四個步驟 4.2 教學(xué)難點

⑴從基因文庫中獲取目的基因 ⑵利用PCR技術(shù)擴增目的基因 5 教學(xué)整體思路

采用從“整體-部分-整體”的教學(xué)思路，首先引用基因工程案例使學(xué)生從整體上了解基因工程的四個步驟，其次采用分步探究的形式幫助學(xué)生理解各個步驟的原理、方法和過程，最后教師引導(dǎo)學(xué)生用概念圖將所學(xué)的知識從整體上再次整合?！?】 6 教學(xué)過程

教學(xué)環(huán)節(jié)

教師行為

學(xué)生活動

導(dǎo)入新課

1）出示我國有知識產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育圖解 2）質(zhì)疑：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉培育的四個關(guān)鍵步驟

3）根據(jù)學(xué)生回答補充還需檢測抗蟲基因是否已經(jīng)進入棉花植株，并由此引出基因工程的四部曲

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)入受體細胞，最后要重建轉(zhuǎn)基因植物

目的基因的獲取

教學(xué)環(huán)節(jié)

目的基因的獲取

1）提問轉(zhuǎn)基因抗蟲棉培育需要哪些工具 2）講授目的基因的概念

3）指導(dǎo)學(xué)生看書并質(zhì)疑：獲取目的基因總的來說有哪兩種方式

4）根據(jù)學(xué)生回答強調(diào)如果已知抗蟲基因核苷酸序列且序列較短小，可通過DNA合成儀直接進行人工合成

5）質(zhì)疑：如果對抗蟲基因的堿基序列完全不知，怎樣才能得到蘇云金芽孢桿菌體內(nèi)的抗蟲基因

6）針對學(xué)生回答引出基因文庫概念

7）指導(dǎo)學(xué)生看圖并歸納構(gòu)建基因文庫時的操作條件、應(yīng)用工具和過程

8）對學(xué)生回答給與肯定并強調(diào)構(gòu)建基因組文庫時應(yīng)注意兩點：1 每個受體菌DNA分子都包含一段不同的外源DNA片段；2 本方法適用于獲取原核細胞的基因 9）指導(dǎo)學(xué)生看書，說出部分基因文庫（cDNA）概念

10）教師補充如想知道一種生物在個體發(fā)育不同階段表達基因不同，應(yīng)構(gòu)建cDNA文庫

11）指導(dǎo)學(xué)生看書，質(zhì)疑：如何構(gòu)建部分基因文庫

12）引出如果已知抗蟲基因的一部分，則可通過PCR技術(shù)擴增目的基因 教師行為

13）指導(dǎo)學(xué)生看書質(zhì)疑：PCR技術(shù)擴增目的基因需要的條件 14）觀看PCR過程插圖，質(zhì)疑：PCR擴增的過程

15）列表比較利用PCR技術(shù)擴增目的基因與細胞內(nèi)DNA復(fù)制的異同 回憶舊知識并回答

看書并回答：從自然界已有的物種中分離和人工合成思考并回答：先獲取蘇云金芽孢桿菌的全部基因，再從中提取抗蟲基因

思考并回答：操作條件：對目的基因序列未知 應(yīng)用工具：限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶、載體

過程：從基因組中提取DNA→酶切、純化→與載體連接→侵染大腸桿菌→建立基因組文庫

看書并回答：只包含一種生物部分基因的文庫

看書并回答：提取某種生物發(fā)育某個時期的mRNA→反轉(zhuǎn)錄成互補DNA→與載體連接→侵染大腸桿菌→建立部分基因文庫

學(xué)生活動

看書并回答：模板、原料、引物、TaqDNA聚合酶

討論并回答：變性：90℃—95℃高溫下雙鏈DNA解鏈成單鏈；退火：55℃—60℃引物結(jié)合到互補DNA鏈；延伸：72℃Taq酶從引物起始進行互補鏈的合成；第2輪循環(huán)

學(xué)生獨立完成，教師給予指導(dǎo)

基因表達載體的構(gòu)建

1）引出基因表達載體的構(gòu)建是基因工程的核心及構(gòu)建基因表達載體的意義

2）質(zhì)疑：將生物的所有DNA直接導(dǎo)入受體細胞是否可行，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載體也應(yīng)具備復(fù)制原點、標記基因等條件，進一步明確基因表達載體最終要表達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子，如果要實現(xiàn)將編碼序列導(dǎo)入受體生物中并成功表達，基因表達載體還需哪些元件

6）提問：總結(jié)基因表達載體構(gòu)成，并說明各個元件的作用

思考并回答：1 該方法針對性差，完全靠運氣 不方便檢測，無法確定目的基因是否導(dǎo)入受體細胞

討論并回答：啟動子和終止子，它們分別位于目的基因的兩側(cè)

思考并回答：復(fù)制原點：控制復(fù)制起始的位點； 抗性基因：檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細胞； 多個限制酶切點：目的基因插入；

啟動子：位于基因首端；是RNA聚合酶識別和結(jié)合位點，驅(qū)動基因轉(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細胞

教學(xué)環(huán)節(jié)

將目的基因?qū)胧荏w細胞

1）引出轉(zhuǎn)化的概念，并強調(diào)轉(zhuǎn)化的最終目的是目的基因在受體細胞維持穩(wěn)定和表達 2）講授：將目的基因?qū)胫参锛毎腥N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 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)雱游锛毎械某Ｓ梅椒俺Ｓ玫氖荏w細胞

6）質(zhì)疑：培育轉(zhuǎn)基因動物時，受體細胞能否采用動物體細胞，為何采用受精卵

7）引出原核生物的特點，早期基因工程都用原核生物作受體細胞，質(zhì)疑：目的基因?qū)胛⑸锛毎捎玫姆椒?/p>

8）講授：怎樣篩選含外源基因的受體細胞，主要是應(yīng)用標記基因的插入失活特性，向?qū)W生展示圖，并配以習題

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 農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細胞，并且整合到受體細胞染色體DNA上 學(xué)生活動

討論并回答：將目的基因?qū)隩i質(zhì)?！D(zhuǎn)入農(nóng)桿菌→含重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細胞→植物組織培養(yǎng)→轉(zhuǎn)基因植物

看書并回答：顯微注射法，受體細胞是受精卵

思考并回答：動物體細胞沒有全能性，受精卵全能性高，并且營養(yǎng)物質(zhì)豐富

看書并回答：用Ca2+處理制備感受態(tài)細胞

聽講并根據(jù)習題理解

目的基因的檢測與鑒定

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：檢測與鑒定有何不同，基因工程成功的標志（提示學(xué)生應(yīng)用真核生物中心法則思考）

3）引出檢測分為DNA、mRNA和蛋白質(zhì)水平。強調(diào)檢測轉(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水平上的檢測應(yīng)用什么方法，探針是什么，如何標記，檢測如何操作

5）根據(jù)學(xué)生回答，補充探針還可以用地高辛和生物素標記。質(zhì)疑：DNA分子雜交原理 6）檢測目的基因是否轉(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外，還可以應(yīng)用個體生物學(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；檢測抗蟲棉染色體DNA上是否插入目的基因

看書并回答：檢測是分子水平上的，而鑒定是個體水平上的。成功標志是表達出人類所需蛋白質(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：堿基互補配對原則

思考并回答：轉(zhuǎn)基因生物mRNA與DNA探針雜交；原理：堿基互補配對原則

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)合整體水平上歸納總結(jié)

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，在整體上把握知識脈絡(luò)

見圖3 教學(xué)反思

1）巧妙布置預(yù)習作業(yè)，化“復(fù)雜”為“簡約”。由于基因工程內(nèi)容上的“高”與“新”，處理不好，會提高學(xué)習難度，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)習作業(yè)，使學(xué)生首先從整體上了解基因工程的四個步驟，起到了突破難點及培養(yǎng)自學(xué)能力的目的。2）巧妙運用插圖及多媒體技術(shù)，化“抽象”為“形象”。對于基因工程，學(xué)生接觸得少，只運用文字來教學(xué)會感到很抽象。如在講授如何構(gòu)建基因文庫時，教師會提供一幅非常形象的插圖，結(jié)合圖文提出相應(yīng)問題，誘導(dǎo)學(xué)生思考，從而把學(xué)習的注意力從簡單的死記硬背引導(dǎo)到分析、批判、創(chuàng)新等有利于學(xué)生終身發(fā)展的能力上來?！?】

第二篇：《基因工程的基本操作程序》的說課稿

一、說教材 ：

高中生物選修3第一章基因工程，是選修3整本書的重點，它是其它幾個章節(jié)的基礎(chǔ)。而其中基因工程的基本操作程序又是該章節(jié)的重中之重，是本專題的核心，是考試的重點和難點。上承DNA重組技術(shù)的基本工具，下接基因工程的應(yīng)用，難點多，內(nèi)容雜，較抽象，學(xué)生不易理解。

二、說教學(xué)目標：、知識目標：

嘗試分析某一轉(zhuǎn)基因生物的研制過程及基本操作程序。

2.情感態(tài)度目標：

①通過對基因工程原理及基本操作程序的理解，掌握理論聯(lián)系實際的樸實觀念以及對當今世界的前沿技術(shù)有更深刻的了解。

②通過對四步基本操作程序的具體操作技術(shù)的學(xué)習，增強學(xué)生愛科學(xué)，學(xué)科學(xué)的情感和建設(shè)祖國的社會責任感，并且建立起知識創(chuàng)造價值，知識為人類服務(wù)，使人類生活質(zhì)量更好的美好愿望。

3.能力目標：

通過讓學(xué)生了解世界最前沿技術(shù)，追蹤社會熱點，提高學(xué)生收集處理信息能力，提高學(xué)生語言表達能力和信息交流能力，培養(yǎng)學(xué)生的獨立動手能力和合作態(tài)度。

三、說教學(xué)重點、難點：

重點：基因工程基本操作程序的四個步驟。

難點：

1、用基因工程的方法使大腸桿菌生產(chǎn)出人的胰島素，如何設(shè)計。

2、目的基因與載體的結(jié)合。

四、說教法、學(xué)法 ：

教法：結(jié)合了直觀教具（圖片），多媒體教學(xué)，討論式的教學(xué)方法，由此體現(xiàn)教師的主導(dǎo)地位。

學(xué)法：在整個教學(xué)過程中，重要的是讓學(xué)生充分體現(xiàn)其自主性。讓學(xué)生通過閱讀課文，讓學(xué)生學(xué)會收集信息的能力，增強理解力。討論分析信息，讓學(xué)生用自己的話自主表達出來，培養(yǎng)學(xué)生語言表達能力。在討論、分析、綜合過程中，學(xué)生主動思考并得到其所需信息，培養(yǎng)歸納、比較、綜合能力。讓學(xué)生學(xué)生動手制作重組DNA分子，讓學(xué)生得到實踐，培養(yǎng)實際動手能力和團結(jié)協(xié)作精神。

五、說教學(xué)過程：

1.導(dǎo)課：

提問復(fù)習上節(jié)課DNA重組技術(shù)的基本工具內(nèi)容。

1、基因的剪刀是什么？其主要作用是什么？

2、基因的針線是什么？其主要作用是什么？

3、基因的運輸工具是什么？

指出：利用這些專用工具，怎樣完成基因工程呢？

2.引出課題：基因工程的基本操作程序

3.進入教學(xué)過程：

（1）設(shè)計問題情境，指導(dǎo)讀書：我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的抗軟化番茄，到底是怎樣獲得的呢？它要通過哪些步驟才能實現(xiàn)呢？

學(xué)生帶著問題自主閱讀課文，組織討論，得出基因工程的四點基本操作程序，通過這種學(xué)生自學(xué)和討論來概括本文的重點內(nèi)容——基因工程的基本操作程序。

這樣既可以讓學(xué)生增強閱讀能力，并可以提高分析、歸納其所得信息能力及交流能力。

（2）利用多媒體，展示資料，依次講授新課：

首先用多媒體展示基因工程的基本操作流程圖，了解基因工程的四點基本操作程序，然后講第一步驟：目的基因的獲取。先補充何為目的基因？人工合成目的基因的辦法：反轉(zhuǎn)錄法，化學(xué)合成的辦法。

其次：基因表達載體的構(gòu)建。講這點之前，讓學(xué)生模擬制作重組DNA分子，展示自己制作的重組DNA分子，各有幾個切割位點？露出幾個黏性末端？如何拼接上去？通過學(xué)生自己動手，模擬拼接，加深學(xué)生對基因表達載體的構(gòu)建的認識。最后，我再總結(jié)指出：基因表達載體的構(gòu)建過程，首先要用同一種限制性內(nèi)切酶切割質(zhì)粒和目的基因，再用DNA連接酶把互補的黏性末端連接。一個完整的基因表達載體由四個部分組成：啟動子，終止子，目的基因，標記基因。

最后在講目的基因?qū)胧荏w細胞是只講方法（借鑒細菌或病毒侵入細胞的途徑）和過程（運載體為質(zhì)粒，受體細胞為細菌等）。目的基因的檢測和表達主要講檢測（通過檢測標記基因的有無來判斷目的基因是否導(dǎo)入）和表達（通過特定性狀的產(chǎn)生與否來確定目的基因是否表達）。

六、說教學(xué)反思（略）

第三篇：《基因工程的基本操作程序》教案

專題一1.2 基因工程的基本操作程序

一、教材分析

《基因工程的基本操作程序》是專題1《基因工程》的第二節(jié)，也是《基因工程》的核心，上承《DNA重組技術(shù)的基本工具》，下接《基因工程的應(yīng)用》。本節(jié)課主要介紹了基因工程的基本操作程序的四個步驟，教學(xué)內(nèi)容多，難點多，最好化整為零、各個擊破。

二、教學(xué)目標

1．知識目標：

簡述基因工程原理及基本操作程序。2．能力目標：

嘗試設(shè)計某一轉(zhuǎn)基因生物的研制過程。

3．情感、態(tài)度和價值觀目標：

（1）關(guān)注基因工程的發(fā)展。

（2）認同基因工程的誕生和發(fā)展離不開理論研究和技術(shù)創(chuàng)新。

三、教學(xué)重點和難點

1、教學(xué)重點

基因工程基本操作程序的四個步驟。

2、教學(xué)難點

（1）從基因文庫中獲取目的基因

（2）利用PCR技術(shù)擴增目的基因

四、學(xué)情分析

本節(jié)課內(nèi)容較多，難點較多，學(xué)生學(xué)習起來有一定困難，所以之前應(yīng)該要求學(xué)生做好預(yù)習，盡量采用化整為零、各個擊破的教學(xué)策略。

五、教學(xué)方法

1、學(xué)案導(dǎo)學(xué)：見學(xué)案。

2、新授課教學(xué)基本環(huán)節(jié)：預(yù)習檢查、總結(jié)疑惑→情境導(dǎo)入、展示目標→合作探究、精講點撥→反思總結(jié)、當堂檢測→發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習

六、課前準備

1．學(xué)生的學(xué)習準備：預(yù)習《基因工程的基本操作程序》，初步把握基因工程原理及基本操作程序。

2．教師的教學(xué)準備：多媒體課件制作，課前預(yù)習學(xué)案，課內(nèi)探究學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案。

七、課時安排：2課時

八、教學(xué)過程

（一）預(yù)習檢查、總結(jié)疑惑

檢查學(xué)生落實預(yù)習的情況并了解學(xué)生的疑惑，使教學(xué)具有針對性。

（二）情境導(dǎo)入、展示目標 教師首先提問：

（1）什么是基因工程？（基因工程的概念）

（2）DNA重組技術(shù)的基本工具有哪些？（限制酶、DNA連接酶、載體）

（3）運載體需要具備哪些條件？（有一個或多個限制酶切割位點；有標記基因；能在受體細胞中穩(wěn)定存在并自我復(fù)制或者整合到受體細胞染色體DNA上隨染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制）

上節(jié)課我們學(xué)習了DNA重組技術(shù)的基本工具，本節(jié)課我們將繼續(xù)學(xué)習《基因工程》的核心內(nèi)容——基因工程的基本操作程序。我們來看本節(jié)課的學(xué)習目標。（多媒體展示學(xué)習目標，強調(diào)重難點）

（三）合作探究、精講點撥

學(xué)生每兩人為一組（可以是同桌），結(jié)合教材，思考并回答學(xué)案上的問題。

1、目的基因的獲?。ㄏ胍幌?，為什么要有這一步？）

思考并回答：

（1）目的基因的獲取方法有哪些？

（2）為什么要建立基因文庫？怎么建立的？

（3）如何從基因文庫中獲取目的基因？

（4）為什么要建立cDNA文庫？如何獲取cDNA？

（補充真核生物基因與原核生物基因比較）

（5）PCR技術(shù)的原理是什么？

（6）如何獲取引物？

（7）PCR技術(shù)擴增的過程是？

2、基因表達載體的構(gòu)建

（1）為什么要構(gòu)建基因表達載體？單獨的DNA片段能不能穩(wěn)定遺傳？

（2）基因表達載體的構(gòu)成包括哪些元件？

（繪制基因表達載體的模式圖）

（3）什么是啟動子、終止子？他們位于哪里？有什么作用？

（4）為什么要有標記基因？它的作用是？

3、將目的基因?qū)胧荏w細胞

（想一想，為什么要導(dǎo)入受體細胞？在外界能不能維持穩(wěn)定和表達？）

（1）什么是轉(zhuǎn)化？

（2）將目的基因?qū)胫参锛毎姆椒ㄓ心男?？最常用的方法是？哪些細胞可以作為受體細胞？（結(jié)合示意圖，了解農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的基本過程）

（3）將目的基因?qū)雱游锛毎幕静僮鞒绦蚴?？要用到什么技術(shù)？哪些細胞可以作為受體細胞？

（4）早期的基因工程為什么選擇原核生物作為受體細胞？

（5）大腸桿菌細胞最常用的轉(zhuǎn)化方法是？

4、目的基因的檢測與鑒定（為什么要檢測和鑒定？）

（1）目的基因的檢測與鑒定可以從什么水平來做？

（2）核酸雜交技術(shù)基本過程是？ 什么是探針？

（3）如何檢測目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)？

（4）如何從個體生物學(xué)水平鑒定轉(zhuǎn)基因抗蟲棉？

（四）反思總結(jié)、當堂檢測（參考導(dǎo)學(xué)案）

教師組織學(xué)生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進行當堂檢測。

（五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習

我們已經(jīng)學(xué)習了基因工程的基本操作程序，課下大家做一下本節(jié)課的課后練習。下一節(jié)課，我們將學(xué)習基因工程的應(yīng)用，大家做好預(yù)習。

九、板書設(shè)計

基因工程的基本操作程序

一、目的基因的獲取 獲取方法：

1、從基因文庫中獲取目的基因

2、利用PCR技術(shù)擴增目的基因

3、通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成

二、基因表達載體的構(gòu)建 基因表達載體的模式圖

三、將目的基因?qū)胧荏w細胞

1、轉(zhuǎn)化

2、導(dǎo)入植物細胞

3、導(dǎo)入動物細胞

4、導(dǎo)入微生物細胞

四、目的基因的檢測與鑒定

1、分子水平

2、個體生物學(xué)水平

十、教學(xué)反思

第四篇：高中生物 專題一《基因工程的基本操作程序》教學(xué)設(shè)計 新人教版選修31

《基因工程的基本操作程序》

教學(xué)目標

1.簡述基因工程原理及基本操作程序。2.嘗試設(shè)計某一轉(zhuǎn)基因生物的研制過程。3.培養(yǎng)學(xué)生探索科學(xué)的嚴謹態(tài)度 教學(xué)重難點 【教學(xué)重點】

基因工程基本操作程序的四個步驟?！窘虒W(xué)難點】

（1）從基因文庫中獲取目的基因。（2）利用PCR技術(shù)擴增目的基因。教學(xué)工具 多媒體 教學(xué)過程 復(fù)習提問：

1.DNA重組技術(shù)的基本工具有那些，各自的作用和特點是什么？ 2.我們所學(xué)過的育種方法有那些？其中基因工程育種有那些優(yōu)點？

導(dǎo)入：通過基因工程的概念我們可知,我們能夠應(yīng)用DNA重組技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)賦予生物以新的遺傳特征，但是無論是DNA重組技術(shù)還是轉(zhuǎn)基因技術(shù)都需要找到對我們有利的目的基因，我們該如何去尋找目的基因哪，目的基因又將如何連接到載體上哪，以及如何將載體導(dǎo)入受體？這些都是我們所要共同探究的問題!現(xiàn)在讓我們共同學(xué)習一下1.2基因工程的基本操作。

思考1.我們在前面提到的蘇云芽孢桿菌中的抗蟲基因、胰島素基因、干擾素基因等都可以作目 的基因?？墒且诤棋摹盎蚝Ｑ蟆敝校业教囟ǖ哪康幕蚩梢杂檬裁礃拥姆椒ê屯緩侥?？

2、基因工程的基本操作程序主要包括：、、新課教學(xué)：

基因工程的基本操作步驟主要包括：目的基因的獲?。换虮磉_載體的構(gòu)建；將目的基因?qū)胧荏w細胞；目的基因的檢測與鑒定。一．目的基因的獲取

1．目的基因：主要是指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。2．目的基因的獲取方法：

（1）從基因文庫中獲取

基因文庫：將含有某種生物不同基因的許多DNA片段，導(dǎo)入受體菌的群體儲存，各個受體菌分別含有這種生物的不同的基因。

構(gòu)建基因文庫的目的：為了在不知目的基因序列的情況下，便于獲得所需的目的基因。基因組文庫：含有一種生物的所有基因。

部分基因文庫（如cDNA文庫）：含部分基因，可由mRNA反轉(zhuǎn)錄而來。（2）利用PCR技術(shù)擴增目的基因

PCR：是一項在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。原理：DNA雙鏈復(fù)制

原料：模板DNA；RNA引物；四種脫氧核苷酸；熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）；離子 方法：DNA受熱變性解旋為單鏈、冷卻后RNA引物與單鏈相應(yīng)互補序列結(jié)合、DNA聚合酶作用下延伸合成互補鏈。特點：指數(shù)形式擴增 二．基因表達載體的構(gòu)建

1．目的：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在；可以遺傳給下一代；使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。

目的基因：

2．基因表達 啟動子：位于基因首端，RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，驅(qū)動轉(zhuǎn)錄基因

載體的組成 終止子：位于基因尾端，使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停下來

標記基因：鑒別受體細胞中是否含有目的基因

3．方法：同種限制酶分別切割載體和目的基因，再用DNA連接酶把兩者連接。目的基因與運載體結(jié)合（以質(zhì)粒為運載體）4．條件：同種限制酶、DNA連接酶、ATP（目的基因、啟動子、終止子、標記基因）三．將目的基因?qū)胧荏w細胞

轉(zhuǎn)化：目的基因進入受體細胞內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程。

① 導(dǎo)入植物細胞：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（表達載體導(dǎo)入農(nóng)桿菌，再讓農(nóng)桿菌感染植物細胞）將目的基因?qū)胧荏w細胞

②導(dǎo)入動物細胞：顯微注射法（將基因表達載體提純，用顯微儀注射到受精卵中）③導(dǎo)入微生物細胞：Ca2＋處理受體細胞成為感受態(tài)細胞，再進行混合。

提示：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的原理是利用農(nóng)桿菌（胞內(nèi)寄生菌）對植物的感染而把目的基因?qū)胧荏w細胞。

四．目的基因的檢測和鑒定

①檢測是否插入目的基因，利用DNA分子雜交技術(shù)，目的基因DNA一條 鏈（作探針）與受體細胞中提取的DNA雜交，看是否有雜交帶。

②檢測是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，利用DNA分子雜交技術(shù)，目的基因DNA一條鏈（作探針）與受體細胞中提取的mRNA雜交，看是否有雜交帶。

③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)?？贵w與蛋白質(zhì)進行抗原－抗體雜交，看是否有雜交帶。④還可以進行個體水平的鑒定，根據(jù)其性狀。

提示：①DNA分子雜交技術(shù)首先提取受體細胞中的DNA，然后高溫解成單鏈，再與同位素標記的DNA探針雜交；②抗原－抗體雜交所用到的抗體是用表達出的蛋白質(zhì)注射動物進行免疫，產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，并提取出而來的。將目的基因?qū)胧荏w細胞 課后小結(jié)

本節(jié)學(xué)習的基因工程的基本操作程序和方法是對轉(zhuǎn)基因植物、動物、微生物的概括。如果在本課將要結(jié)束時，做個練習，帶領(lǐng)學(xué)生結(jié)合設(shè)計某一轉(zhuǎn)基因生物的具體過程，可將基因工程操作程序有機地串起來，從而加深對這一程序的認識。例如，煙草是人類健康的“殺手”。如果讓它生產(chǎn)出人類需要的藥物蛋白，應(yīng)如何操作？通過這一實例引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合目的基因從何而來，表達載體如何構(gòu)建，如何導(dǎo)入煙草，如何檢測藥物蛋白產(chǎn)生與否等問題加以設(shè)計。可加深學(xué)生對基因工程原理的理解。不同學(xué)生會有不同的方法，讓學(xué)生通過相互比較，相互借鑒，達到相互學(xué)習的目的。學(xué)生在課下還可查閱《科學(xué)》雜志等參考讀物，了解科學(xué)家成功的做法。課后習題 1．基因工程的正確操作步驟是()①使目的基因與載體相結(jié)合 ②將目的基因?qū)胧荏w細胞

③驗證目的基因的表達是否符合特定性狀要求 ④提取目的基因

A．③②④①

B．②④①③ C．④①②③ D．③④①②

解析：選C。在基因工程操作中，首先要提取目的基因，然后使目的基因與載體結(jié)合，再將目的基因?qū)胧荏w細胞，最后是目的基因的檢測與表達。2．下列獲取目的基因的方法中需要模板的是()①從基因文庫中獲取目的基因 ②利用PCR技術(shù)擴增目的基因 ③反轉(zhuǎn)錄法 ④通過DNA合成儀利用化學(xué)方法人工合成DNA A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．②③

解析：選D。PCR技術(shù)利用的是DNA雙鏈復(fù)制原理。即將DNA雙鏈之間的氫鍵打開，變成單鏈DNA，作為聚合反應(yīng)的模板。反轉(zhuǎn)錄法是以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，先反轉(zhuǎn)錄形成互補的單鏈DNA，再合成雙鏈DNA。①④則均不需要模板。3．聚合酶鏈式反應(yīng)(PCR)是一種體外迅速擴增DNA片段的技術(shù)。PCR過程一般經(jīng)歷下述30多次循環(huán)：95℃下使模板DNA變性、解鏈→55 ℃下復(fù)性(引物與DNA模板鏈結(jié)合)→72℃下引物鏈延伸(形成新的脫氧核苷酸鏈)。下列有關(guān)PCR過程的敘述中不正確的是()A．變性過程中破壞的是DNA分子內(nèi)堿基對之間的氫鍵，也可利用解旋酶實現(xiàn) B．復(fù)性過程中引物與DNA模板鏈的結(jié)合是依靠堿基互補配對原則完成 C．延伸過程中需要DNA聚合酶、ATP、四種核糖核苷酸 D．PCR與細胞內(nèi)DNA復(fù)制相比所需酶的最適溫度較高

解析：選C。本題考查PCR擴增過程。解題的關(guān)鍵是要全面理解PCR擴增過程。DNA分子被破壞是指DNA分子被解旋成兩條長鏈，破壞的部位是連接兩條長鏈之間的氫鍵，方法有多種，用解旋酶、高溫等都可使DNA解旋。B項中引物有兩種，分別與模板DNA鏈3′端的互補序列互補配對。C項中的原料不正確，合成DNA的原料是四種脫氧核苷酸。PCR技術(shù)中DNA合成過程中的溫度在70～75℃。板書 1.2 基因工程的基本操作程序

一、目的基因的獲取

二、基因表達載體的構(gòu)建（基因工程的核心）

三、將目的基因?qū)胧荏w細胞

四、目的基因的檢測和鑒定

第五篇：高二生物選修三1.2基因工程的基本操作程序知識點

基因工程的工具

一．基因工程

1.基因工程的別名：基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)

2.操作對象：基因

3.操作水平:DNA分子水平

4.原理：基因重組

5.不同生物DNA能拼接的原因：DNA規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)

6.一種生物的基因可以在另一種生物體內(nèi)表達的原因：生物共用一套遺傳密碼子

二．DNA重組的基本工具

三種工具

限制酶

兩種工具酶

DNA連接酶

載體

1.限制酶（限制性核酸內(nèi)切酶）

（1）來源：主要來自原核細胞

（2）作用：識別和切割特定DNA序列

（不能識別切割RNA和單鏈DNA）

（3）限制酶作用與磷酸二脂鍵，不作用氫鍵。

（4）限制酶是一類酶而不是一種酶，不同限制酶識別不同的DNA序列，限制酶具有特異性。

（4）末端：

平末端

粘性末端

（5）單酶切缺點：使目的基因和載體自身環(huán)化

使目的基因反向插入載體中

（6）雙酶切的優(yōu)點：防止目的基因和載體自身環(huán)化

使目的基因和載體正確連接

（7）用同種酶處理載體和目的基因的原因：

切割后獲得的（粘性）末端相同。

2.DNA連接酶

（1）DNA連接酶連接的是磷酸二脂鍵，但不連接氫鍵。

（2）不具有特異性

（3）分類

E．coli

DNA連接酶（存在于大腸桿菌中）：

只連接粘性末端

T4DNA連接酶（存在T4噬菌體中）：

連接粘性末端和平末端，但連接平末端的效率低

3.載體

（1）載體的作用：

作為運輸工具將目的基因?qū)胧荏w細胞

攜帶目的基因在受體細胞內(nèi)大量復(fù)制

（3）具備條件

1)能在受體細胞中復(fù)制并穩(wěn)定存在2)有一個或多個限制酶切割位點，供外源DNA片段插入

3)具有標記基因，供重組DNA的選擇與鑒定

基因工程的基本操作程序

基因工程的基本操作程序主要包括四個步驟：

目的基因的獲取

基因表達載體的構(gòu)建（關(guān)鍵步驟）

將目的基因?qū)胧荏w細胞

目的基因的檢測與鑒定

一.目的基因的獲取

1.獲取目的基因常用的方法

（1）從基因文庫中獲取目的基因

（2）利用PCR技術(shù)擴增目的基因

（3）人工合成2.從基因文庫中獲取目的基因

基因組文庫

（1）基因文庫

部分基因文庫（如：cDNA文庫）

（2）基因組文庫與cDNA文庫的比較

基因組文庫中有啟動子，終止子，內(nèi)含子

cDNA文庫中沒有啟動子，終止子，內(nèi)含子

3.利用PCR技術(shù)擴增目的基因

（1）原理：DNA雙鏈復(fù)制

（2）條件：

要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物。

（3）原料：模板DNA，Taq酶，引物，三磷酸脫氧核苷酸（dNTP）

（4）過程：

變性：加熱至90～95℃，DNA解鏈；

退火：冷卻到55～60℃，引物結(jié)合到互補DNA鏈；

延伸：加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補鏈的合成。

（5）注意

引物需要滿足條件：

引物1和引物2結(jié)構(gòu)上不能互補，單個引物不能自身互補

引物GC含量高，則退火溫度高

三磷酸脫氧核苷酸轉(zhuǎn)變?yōu)槊撗鹾塑账徇^程中，脫去磷酸基團釋放高能磷酸鍵中能量。

二．基因表達載體的構(gòu)建

（基因表達載體的構(gòu)建是基因工程的核心）

1.目的：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。

2.組成：目的基因+啟動子+終止子+標記基因

目的基因：插入啟動子和終止子之間

啟動子

位置：基因的首端

功能：是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA

終止子

位置:基因的尾端

功能：終止轉(zhuǎn)錄

標記基因的作用：是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因

復(fù)制原點：起始復(fù)制

三．將目的基因?qū)胧荏w細胞

1.轉(zhuǎn)化的概念：

是目的基因進入受體細胞內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程。

2.受體細胞的選擇

動物：受精卵

受精卵具有全能性，能發(fā)育成完整的個體

植物：體細胞

植物的體細胞具有全能性，能發(fā)育成完整的個體

微生物：

原核（大腸桿菌）：繁殖快，多為單細胞，遺傳物質(zhì)相對較少

真核（酵母菌）：真核細胞具有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體，能對蛋白質(zhì)進行加工修飾

3.常用的轉(zhuǎn)化方法：

（1）將目的基因?qū)胫参锛毎?/p>

農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（用于雙子葉植物，裸子植物）植物細胞最常用的方法

基因槍法（常用于單子葉植物）

花粉管通道法

（2）

將目的基因?qū)雱游锛毎鹤畛Ｓ玫姆椒ㄊ秋@微注射技術(shù)

（3）

將目的基因?qū)胛⑸锛毎篊a離子處理

用Ca離子處理細胞的目的：

使大腸桿菌成為感受態(tài)細胞，更容易吸收重組DNA分子

4．注意

（1）受體細胞是植物細胞，需要經(jīng)過植物組織培養(yǎng)技術(shù)

（2）受體細胞是動物細胞，需要經(jīng)過早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植

顯微注射技術(shù)

早期胚胎培養(yǎng)

目的基因

受精卵

早期胚胎

胚胎移植

雌性動物的子宮

發(fā)育成具有新性狀的動物

5.重組細胞導(dǎo)入受體細胞后，篩選含有基因表達載體受體細胞的依據(jù)是標記基因是否表達。

6.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法

四．目的基因的檢測與鑒定

（1）分子水平鑒定

1.檢測

轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因

方法是采用

DNA分子雜交技術(shù)。

2.檢測

目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA

方法是采用核酸分子雜交技術(shù)

3.檢測

目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)

方法是采用抗原－抗體雜交技術(shù)

DNA分子雜交技術(shù)，核酸分子雜交技術(shù)原理為堿基互補配對原則，探針為放射性同位素標記的目的基因。判斷依據(jù)：是否出現(xiàn)雜交帶。

抗原抗體雜交技術(shù)原理為抗原抗體特異性結(jié)合，例如檢測受體細胞是否表達出胰島素，用胰島素抗體檢測

（2）個體生物學(xué)水平的鑒定

轉(zhuǎn)基因生物

檢測方法

觀察指標

抗蟲植物

接種害蟲

害蟲是否死亡

抗病植物

接種病毒（菌）

是否出現(xiàn)病斑

抗鹽植物

鹽水澆灌

是否正常生長

抗除草劑植物

噴灑除草劑

是否正常生長

獲取目的基因產(chǎn)物的轉(zhuǎn)基因生物

提取細胞產(chǎn)物與天然產(chǎn)品進行功能活性比較

細胞產(chǎn)物功能活性是否正常

一植物基因工程

1.抗病轉(zhuǎn)基因植物所采用的目的基因：

病毒外殼蛋白基因，病毒的復(fù)制酶基因，2.抗真菌轉(zhuǎn)基因植物所采用的目的基因：

幾丁質(zhì)酶基因，抗毒素合成基因

二．動物基因工程

1.將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，獲得的轉(zhuǎn)基因牛能表達出腸乳糖酶，腸乳糖酶能將乳糖分解成半乳糖，從而降低牛奶中的乳糖含量。

2．乳腺生物反應(yīng)器

顯微注射

早期胚胎培養(yǎng)

藥用蛋白基因+乳腺蛋白基因的啟動子

受精卵

早期胚胎

胚胎移植

泌乳期

子宮

轉(zhuǎn)基因動物

分泌乳汁

提取藥物

（2）藥用蛋白基因前插入乳腺蛋白基因的啟動子，目的是使藥用蛋白基因只在乳腺組織細胞中表達

（3）膀胱生物反應(yīng)器的優(yōu)點

不受性別限制

不受個體發(fā)育時期的限制

3.器官移植

器官移植的兩大難題：器官短缺和免疫排斥

從供體角度降低免疫排斥：

1）向器官供體基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達

2）設(shè)法除去抗原決定基因

4.基因治療

基因治療是把正?；?qū)胗谢蛉毕莸募毎?，使正?；虻谋磉_產(chǎn)物發(fā)揮作用，原來的缺陷基因仍然存在。