专题1 1.1 DNA重组技术的基本工具
一、学习目标及重难点
1、简述DNA重组技术所需的三种基本工具。
2、认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
学习重点：DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
学习难点：基因工程载体需要具备的条件。
二、学习过程
1、基因工程的概念
回答：什么是基因工程？
2、科技探索之路（基因工程是如何发展起来的？阅读课本P2—3页）
思考并回答：
（1）基因工程是在哪些学科的基础上发展起来的？
（2）哪些基础理论的突破催生了基因工程？
（3）哪些技术发明促进了基因工程的实施？
（4）你觉得，基因工程的诞生和发展能否离不开理论研究和技术创新？
3、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
思考并回答：
（1）从噬菌体侵染细菌的实验来看，细菌等单细胞原核生物容易受到自然界外源DNA 的入侵，那么这类原核生物之所以长期进化而不绝灭，有什么保护机制？由此可知，限制酶可以从哪些生物中分离出来？
（2）限制酶是如何切割DNA分子的？
（3）参考课本P4图1—2，指出限制酶能破坏那个磷酸二酯键。
（4）以EcoRI为例，画出限制酶切割后形成的末端。
4、DNA连接酶——“分子缝合针”
思考并回答：
（1）DNA连接酶是怎么分类的？
（2）DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事儿吗？有哪些区别？
（3）E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶作用效果一样大吗？为什么？
5、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
思考并回答：
（1）载体的作用是什么？为什么需要载体？把单独的DNA片段导入受体细胞不行吗？
（2）我们选用从霍乱弧菌中分离出来的质粒做载体，可以吗？为什么？
（3）我们能不能用肉眼直接观察到载体进入受体细胞？那如何鉴定呢？
（4）如果载体上没有限制酶切割位点，能否把目的基因运输进入受体细胞？
6、活动：模拟操作重组DNA分子
（分组进行；完成后小组之间进行交流）
工具名
种类作用
称
限制酶
DNA连接酶
载体
四、当堂检测
专题一1.2 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》是专题1《基因工程》的第二节，也是《基因工程》的核心，上承《DNA重组技术的基本工具》，下接《基因工程的应用》。本节课主要介绍了基因工程的基本操作程序的四个步骤，教学内容多，难点多，最好化整为零、各个击破。
二、教学目标
1．知识目标：
简述基因工程原理及基本操作程序。
2．能力目标：
尝试设计某一转基因生物的研制过程。
3．情感、态度和价值观目标：
（1）关注基因工程的发展。
（2）认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
三、教学重点和难点
1、教学重点
基因工程基本操作程序的四个步骤。
2、教学难点
（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
四、学情分析
本节课内容较多，难点较多，学生学习起来有一定困难，所以之前应该要求学生做好预习，尽量采用化整为零、各个击破的教学策略。
五、教学方法
1、学案导学：见学案。
2、新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习
六、课前准备
1．学生的学习准备：预习《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．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。
七、课时安排：2课时
八、教学过程
（一）预习检查、总结疑惑
检查学生落实预习的情况并了解学生的疑惑，使教学具有针对性。
（5）情境导入、展示目标
教师首先提问：
（1）什么是基因工程？（基因工程的概念）
（2）DNA重组技术的基本工具有哪些？（限制酶、DNA连接酶、载体）
（3）运载体需要具备哪些条件？（有一个或多个限制酶切割位点；有标记基因；能在受体细胞中稳定存在并自我复制或者整合到受体细胞染色体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制）
上节课我们学习了DNA重组技术的基本工具，本节课我们将继续学习《基因工程》的核心内容——基因工程的基本操作程序。我们来看本节课的学习目标。（多媒体展示学习目
标，强调重难点）
（三）合作探究、精讲点拨
学生每两人为一组（可以是同桌），结合教材，思考并回答学案上的问题。
1、目的基因的获取（想一想，为什么要有这一步？）
思考并回答：
（1）目的基因的获取方法有哪些？
（2）为什么要建立基因文库？怎么建立的？
（3）如何从基因文库中获取目的基因？
（4）为什么要建立cDNA文库？如何获取cDNA？
（补充真核生物基因与原核生物基因比较）
（5）PCR技术的原理是什么？
（6）如何获取引物？
（7）PCR技术扩增的过程是？
2、基因表达载体的构建
（1）为什么要构建基因表达载体？单独的DNA片段能不能稳定遗传？
（2）基因表达载体的构成包括哪些元件？
（绘制基因表达载体的模式图）
（3）什么是启动子、终止子？他们位于哪里？有什么作用？
（4）为什么要有标记基因？它的作用是？
3、将目的基因导入受体细胞
（想一想，为什么要导入受体细胞？在外界能不能维持稳定和表达？）
（1）什么是转化？
（2）将目的基因导入植物细胞的方法有哪些？最常用的方法是？哪些细胞可以作为受体细胞？（结合示意图，了解农杆菌转化法的基本过程）
（3）将目的基因导入动物细胞的基本操作程序是？要用到什么技术？哪些细胞可以作为受体细胞？
（4）早期的基因工程为什么选择原核生物作为受体细胞？
（5）大肠杆菌细胞最常用的转化方法是？
4、目的基因的检测与鉴定（为什么要检测和鉴定？）
（1）目的基因的检测与鉴定可以从什么水平来做？
（2）核酸杂交技术基本过程是？什么是探针？
（3）如何检测目的基因是否翻译出蛋白质？
（4）如何从个体生物学水平鉴定转基因抗虫棉？
1、反思总结、当堂检测（参考导学案）
教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。
（五）发导学案、布置预习
我们已经学习了基因工程的基本操作程序，课下大家做一下本节课的课后练习。下一节课，我们将学习基因工程的应用，大家做好预习。
九、板书设计
基因工程的基本操作程序
一、目的基因的获取
获取方法：
1、从基因文库中获取目的基因
7、利用PCR技术扩增目的基因
8、通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成
二、基因表达载体的构建
基因表达载体的模式图
三、将目的基因导入受体细胞
1、转化
2、导入植物细胞
3、导入动物细胞
4、导入微生物细胞
四、目的基因的检测与鉴定
1、分子水平
2、个体生物学水平
十、教学反思
本课的设计采用了课前下发预习学案，学生预习本节内容，找出自己迷惑的地方。课堂上师生主要解决重点、难点、疑点、考点、探究点以及学生学习过程中易忘、易混点等，最后进行当堂检测，课后进行延伸拓展，以达到提高课堂效率的目的。
本节课内容较多，建议2个课时完成。难点较多，所以要加强预习环节，另外教学媒体的利用，也有利于解决每一个程序中的技术难点。如在学习基因表达载体的构建时，要结合模式图，说明插入元件的位置及其作用；又如，学习目的基因导入的方法时，可以借用目的基因导入植物细胞的方法——农杆菌转化法以及相关的图，讲清具体方法。攻破一点后，再扩展到其它导入方法。
授课时，先解决为什么分四个步骤的问题，然后解决每一步骤的技术方法问题，再通过设计某一转基因生物，将基因工程的操作程序有机地串联起来。
专题一 1.3 基因工程的应用
一、学习目标
1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。
2.关注基因工程的进展。
3.认同基因工程的应用促进生产力的提高
二、学习重难点
1.重点：基因工程在农业和医疗等方面的应用
2难点：基因治疗
三、学习过程
Ⅰ、植物基因工程的成果：
植物基因工程技术主要用于提高农作物的能力，以及改良农作物的和利用植物生产等方面。
（一）抗虫转基因植物
1．杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、抑制剂基因、抑制剂基因、植物凝集素基因等。
2．成果：抗虫植物：棉、玉米、马铃薯、番茄等。
(二)抗病转基因植物
1．植物的病原微生物：、真菌和细菌等。
2．抗病基因种类
(1)抗病毒基因：病毒基因和病毒的复制酶基因。
(2)抗真菌基因：基因和抗毒素合成基因。
(3)成果：烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。
(三)抗逆转基因植物
1．抗逆基因：调节细胞基因使作物抗碱、抗旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因，使作物抗除草剂。
2．成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。
(四)转基因改良植物品质
1．优良基因：必需氨基酸的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有关的基因。
2．成果：转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。
Ⅱ、动物基因工程的成果
(一)提高动物的生长速度
1．生长基因：外源基因。
2．成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼。
(二)改善畜产品的品质
1．优良基因：肠乳糖酶基因。
2．成果：转基因牛含量少。
(三)转基因动物生产药物
1．基因来源：药用基因+ 蛋白基因+启动子。
2．成果：乳腺生物反应器。
(四)转基因动物作器官移植的供体
1．器官供体：抑制或除去抗原决定基因。
2．成果：利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官。
（五）基因工程药物
1．来源：转基因。
2．成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
Ⅲ、基因治疗
1．概念：把导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。
2．成果：将腺苷脱氢酶基因导入患者的淋巴细胞。
专题一 1.4 蛋白质工程的崛起
一、学习目标1.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。2.简述蛋白质工程的原理。
3.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
二、学习重点和难点
1.教学重点（1）为什么要开展蛋白质工程的研究？（2）蛋白质工程的原理。
2.教学难点蛋白质工程的原理。
三、学习过程
（一）、蛋白质工程崛起的缘由：
1、基因工程的实质：
2．蛋白质工程目的：
（二）、蛋白质工程基本原理
1．目标：2．原理：基因改造。
3．过程：
（三）、蛋白质工程的进展和前景
2.1．1《植物细胞工程的基本技术》学案
一、学习目标1、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。
2、尝试进行植物组织培养。
学习重点
1、植物组织培养的原理和过程
2、植物体细胞杂交的原则
学习难点植物组织培养的实验
三、反思总结.
本节学习了植物组织培养和植物体细胞杂交技术并尝试进行植物组织培养。
本节课的课堂上师生主要解决植物组织培养、植物体细胞杂交技术的过程、特点、以及学生学习过程中易忘、易混点等，最后进行当堂检测，课后进行延伸拓展，以达到提高课堂效率的目的。
2.1．2 植物细胞工程的实际应用
一、学习目标1、掌握微型繁殖和植物组织培养的联系
2、掌握作物脱毒、人工种子的制备过程和意义
3、了解单倍体育种和突变体的利用
1、学习重点植物细胞工程应用的实例
2、学习难点掌握作物脱毒、人工种子的制备过程
三、学习过程
1、微型繁殖与无性生殖
微型繁殖是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，实际上是无性生殖的一种。
在繁殖的过程中，细胞进行有丝分裂，因此亲、子代细胞内DNA相同，具有相同的基因，因此能保证亲、子代遗传特性不变。利用这种技术能高效快速实现种苗的大量繁殖。2、微型繁殖与作物脱毒、人工种子、单倍体育种
作物脱毒、人工种子、单倍体育种的培育过程均有采用微型繁殖的技术。作物脱毒主要是强调微型繁殖的取材一定是无毒（的如茎尖、根尖），才能繁殖出无毒的幼苗。
人工种子采用的还是微型繁殖的技术，但是只需培育得到胚状体、不定芽、顶芽和腋芽，包上人工种皮就可形成人工种子。人工种子与微型繁殖得到的幼苗一样能保持亲本的优良性状，另外还可不受气候、季节和地域的限制。
单倍体育种的优点是后代无性状分离，后代都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短育种年限。单倍体育种从本质上说属于有性生殖，这一点与微型繁殖有所区别。但单倍体育种首先要进行花药离体培养，采用还是微型繁殖的技术，然后用秋水仙素处理，获得纯合子。
四、反思总结.
在植物繁殖新途径的教学中，首先可由植物组织培养技术引入，让学生回忆植物组织培养技术的基本原理和过程，思考利用这些技术能做哪些工作？再逐一讲解微型繁殖技术，作物脱毒技术及人工种子。
2.2.1动物细胞培养和核移植技术
一、学习目标1．简述动物细胞培养的过程、条件及应用。
2．简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和应用前景。
学习重点：（1）动物细胞培养的过程及条件。
（2）用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。
学习难点：用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。
二、学习过程
[问题]动物细胞工程的常用技术手段有哪些？最基础的技术手段是什么？
动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等。最基础的技术手段是动物细胞培养。
探究一：动物细胞培养
1．概念要点有哪些？
2、动物细胞培养的过程：
（1）什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？
（2）如何打破接触抑制？
（3）细胞传代培养代数有什么特点？
3、动物细胞培养的条件：
4、延伸：
1、动物细胞培养液的主要成分是什么？较植物组培培养基有何独特之处？
2、为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料？
3、为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞？
4、动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成新个体？
探究二：动物体细胞核移植技术和克隆动物
1、为什么不能直接利用动物细胞培育动物体？
2、概念要点有哪些？
3、受体细胞为什么选用卵母细胞？
[思考]教材49页《讨论》
4、细胞胞核移植技术的意义是什么？
5、细胞核移植技术存在哪些问题？
（三）反思总结：植物组织培养和动物细胞培养的比较
植物组织培养动物细胞培养
原理细胞全能性
培养基性质液体培养基培养基特有成分蔗糖、植物激素
培养结果植物体细胞株、细胞系