高中生物：-11-DNA重组技术的基本工具(教案)人教版选修3.doc

1.1 DNA重组技术的基本工具

一、 教学目标
1. 知识与技能
（1）了解基因工程的基本概念。
（2）清楚基因操作的工具。
2. 过程与方法
（1）通过多媒体课件对基本概念、基本原理的学习，引导学生主动参与教学过程的探究活动，培养学生的获取新知的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。
（2）以具体事例讲述，学生制作模型，使学生切身体会基因工程“剪、拼、接、转”的主要过程。
3. 情感态度和价值观
（1）通过学习基因工程的概念，使学生认识到科学研究需要的严谨，激发为祖国而奋斗的精神。
（2）通过学习基因操作的工具，使学生树立结构与功能相统一的辩证唯物主义观念。
一. 教学重点
DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
二. 教学难点
基因工程载体需要具备的条件。
三. 教具准备
相应挂图，相关网络资料。
四. 课时安排
1课时
五. 教学过程
一．复习导入新课
教师活动：投影幻灯片，引导学生思考、分析讨论。
1．遗传的物质基础是什么？
2．生物体遗传的基本单位是什么？
3．为什么生物界的各种生物间的性状有如此大的差别呢？
4．生物的性状是怎样表达的？
5．各种生物的性状都是基因特异性表达的结果，那么，人类能不能改造基因呢？使原来本身没有某一性状的生物而具有某个特定的性状呢？
6．各种生物间的性状千差万别，这是为什么呢？
引导学生回答：生物体的不同性状是基因特异性表达的结果。
教师举例：
1．青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素
2．豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气
3．人的胰岛B细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度
教师提问：以上几种生物各有其特定的性状，这些性状都是基因特异性表达的结果。但是人类能不能改造基因呢？
在引导学生思考、探究的同时引出本节课题。
二、讲授新课
1．基因工程的概念：
课前布置学生自学教材上的知识内容，让学生理解基因工程的概念，并引导学生回答表中内容。
基因工程的别名
基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境
生物体外
操作对象
基因
操作水平
DNA分子水平
基本过程
剪切——拼接——导入——表达
结果
人类需要的基因产物

教师活动：投影问题引导学生讨论，引出基因操作的工具。
基因工程的操作水平是在DNA分子水平进行的，所以用普通的操作工具能够在如此微观的条件下操作吗？
2．基因操作的工具
教师活动：投影基因工程抗虫棉的简要过程。（见下表）

基因工程培育抗虫棉的简要过程
苏云金芽孢杆菌（有抗虫特性）
提取
抗虫基因
普通棉花（无抗虫特性）
棉花细胞（含抗虫基因）
与运载体DNA
拼接、导入
棉花植株（有抗虫特性）

学习探究1：在基因工程培育抗虫棉的过程中，关键步骤或难点是什么？
学生活动：分析、讨论，学生与教师共同对基因工程关键归纳总结。
关键步骤一：抗虫棉从苏云金孢杆菌细胞内提取。
关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA拼接。
关键步骤三：抗虫基因进入棉花细胞。
学习探究2：怎样才能在苏云金芽孢杆菌DNA分子中的众多基因中找到所需抗虫基因呢？又怎样将它从DNA长链中提取出来？又如何将提取出的抗虫基因与棉花细胞的DNA结合在一起呢？
引导学生探究、分析、总结：
（1）“分子手术刀”又叫基因剪刀——限制性内切酶
① 分布：主要在微生物中
② 作用特点：特异性，即识别特定的核苷酸序列，切割特定的切点。
③ 结果：产生黏性末端（碱基互补配对）。[补充：平末端]
播放投影幻灯片的实例。
限制酶切割DNA分子示意图
C
︱
G
A A T T
G
︱
C
T T A A
︱ ︱ ︱ ︱
黏性末端
T T A A
G
|
C
C
︱
G
A A T T

（2）“分子缝合针”又叫基因针线——DNA连接酶
① 连接部位：磷酸二酯键。
DNA连接酶作用示意图
C
︱
G
A A T T
G
︱
C
T T A A
︱ ︱ ︱ ︱
② 结果：两个相同的黏性末端的连接。

学习探究3：用DNA连接酶连接两个相同的黏性末端要连接几个磷酸二酯键？用限制性内切酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？
（3）“分子运输车”又叫基因的运输工具——基因进入受体细胞的载体
① 作用：将外源基因送入受体细胞。
② 具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点；具有某些标记基因。
③ 种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
④ 质粒的特点：
质粒是基因工程中最常用的运载体；
最常用的质粒是大肠杆菌的质粒；
是细胞染色体外能自我复制的小型环
状DNA分子；
质粒的大小只有普通细菌染色体的1%
左右；
存在于许多细菌及酵母菌等微生物中；
质粒的存在对宿主细胞生存没有决定
性的作用；
质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
（自身细胞中也可）
学习探究4：
1、质粒上会存在某些标记基因，这些标记基因有什么用途？
2、要想将某个特定基因与质粒相连，需要用几种限制性内切酶和几DNA连接酶处理？
课堂小结：基因工程的概念和的基本操作工具。
七、板书设计
专题一 1.1 DNA重组技术的基本工具
一、基因工程的概念
基因工程的别名
基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境
生物体外
操作对象
基因
操作水平
DNA分子水平
基本过程
剪切——拼接——导入——表达
结果
人类需要的基因产物

二、基因工程的基本工具
1、基因剪刀——限制性内切酶
⑴分布：主要在微生物中
⑵作用特点：特异性，即识别特定的核苷酸序列，切割特定的切点。
⑶结果：产生黏性末端（碱基互补配对）。[平末端]限制酶切割DNA分子示意图
C
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G
A A T T
G
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C
T T A A
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黏性末端
T T A A
G
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C
C
︱
G
A A T T

2、基因针线——DNA连接酶
⑴连接部位：磷酸二酯键。
⑵结果：两个相同的黏性末端的连接。

DNA连接酶作用示意图
C
︱
G
A A T T
G
︱
C
T T A A
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3、基因的运输工具——基因进入受体细胞的载体
⑴作用：将外源基因送入受体细胞。
⑵具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点；具有某些标记基因。
⑶种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
⑷质粒的特点。

用心 爱心 专心