基因表达载体构建教学设计

基因的表达教学设计方案【教学重点、难点、疑点及解决办法】1．教学重点：染色体、DNA和基因三者之间的关系和基因的本质。

2．教学难点：基因控制蛋白质合成的过程和原理。

3．教学疑点：（1）蛋白质和性状的关系。

（2）DNA的两条链都能转录吗？4．解决办法：（1）强调是重要的基本概念，引起学生重视。

（2）加强三者之间关系的举例与解析。

（3）配合图示（课本第12页图6－7）说明染色体和基因间的关系。

（4）重视学生阅读、理解和记忆。

（5）对遗传效应的内容要举例解释清楚。

（1）运用蛋白质合成示意图形象说明转录、翻译的场所、模板、原料、工具等；（2）对RNA和DNA的组成进行比较，RNA的种类及每种RNA的功能要举例讲清楚；（3）注意t RNA的反密码子和所携带的氨基酸的密码子不要混淆；（4）对3种碱基互补配对原则“要挑出来讲明用途”；（5）用电报的信息转换类比说明转录、翻译的概念。

（1）蛋白质与性状——举例说明不同的蛋白质结构就是不同的性状。

基因控制蛋白质的合成，就是控制性状。

（2）DNA的两条链都能转录吗？——不能。

对还有疑问的学生用DNA结构挂图或书中的插图讲解说明两条链方向不同。

（注：转录的只是其中一条链即35－55链，这在DNA的立体结构中已埋下伏笔）。

【课时安排】 2课时。

【教学过程】第一课时引言：DNA分子是怎样控制遗传性状的呢？现代遗传学的研究认为，基因是决定生物性状的基本单位。

那么，基因与DNA有什么关系呢？1．基因是有遗传效应的DNA片段讲述：每个染色体含有一个DNA分子，每个DNA分子有很多基因，基因是什么？（l）基因的概念：基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位，是有遗传效应的DNA片段。

此概念有三个要点：①基因是有遗传效应的DNA片段这就是说，基因是DNA的片段，但必须具有遗传效应（指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能）。

有的DNA片段属间隔区段，没有控制性状的作用，这样的DNA片段就不是基因。

新教材生物学人教版选择性必修3 生物技术与工程第3章第2节教学设计第3章基因工程第2节基因工程的基本操作程序第1课时获取目的基因与构建基因表达载体目录一、核心素养对接二、必备知识三、探究实践四、深化归纳五、应用创新第3章基因工程第2节基因工程的基本操作程序第1课时获取目的基因与构建基因表达载体一、核心素养对接1．结合实例，采用文字和图示方式说明基因工程的基本操作程序。

2．运用结构与功能观等观念理解PCR技术的过程、原理、条件等。

3．结合模式图说出基因表达载体的组成，并理解构建目的。

二、必备知识（一）培育转基因抗虫棉的四个步骤1．目的基因的筛选与获取。

2．基因表达载体的构建。

3．将目的基因导入受体细胞。

4．目的基因的检测与鉴定。

（二）目的基因的筛选与获取(第一步)1．目的基因(1)概念：用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。

(2)实例：培养转基因抗虫棉用到的目的基因是Bt抗虫蛋白基因。

2．筛选合适的目的基因(1)较为有效的方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。

(2)实例：在培育转基因抗虫棉之前，科学家不仅掌握了Bt基因的序列信息，也对Bt 基因的表达产物——Bt抗虫蛋白有了较为深入的了解。

(3)认识基因结构和功能的技术方法：测序技术、序列数据库、序列比对工具。

3．利用PCR获取和扩增目的基因(1)原理：DNA半保留复制。

(2)DNA复制所需的基本条件参与的组分在DNA复制中的作用解旋酶(体外用高温代替) 打开DNA双链DNA母链提供DNA复制的模板4种脱氧核苷酸合成DNA子链的原料DNA聚合酶催化合成DNA子链引物使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸(3)过程基于PCR的过程，请回答下列问题：①过程Ⅰ为变性，该阶段的温度为90 ℃以上，目的是使双链DNA解聚为单链。

②过程Ⅱ为复性，该阶段的温度为50 ℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。

③过程Ⅲ为延伸，该阶段的温度为72 ℃左右，该过程需要在耐高温的DNA聚合酶的作用下，利用4种脱氧核苷酸为原料，根据碱基互补配对原则从子链的3′端延伸合成新的DNA链。

《基因的表达》教案设计一、教学目标：1. 理解基因表达的概念和过程。

2. 掌握转录和翻译的基本原理。

3. 了解遗传信息的传递过程及其在生物体内的应用。

二、教学内容：1. 基因表达的概念：基因表达是指基因信息在生物体内转化为蛋白质的过程。

2. 转录：转录是指DNA模板上的遗传信息被复制成mRNA的过程。

3. 翻译：翻译是指mRNA上的遗传信息被翻译成蛋白质的过程。

4. 遗传信息的传递过程：DNA复制、转录、翻译和蛋白质的功能。

三、教学重点与难点：1. 教学重点：基因表达的概念、转录和翻译的过程及其意义。

2. 教学难点：转录和翻译的详细机制及其调控。

四、教学方法：1. 讲授法：讲解基因表达的概念、转录和翻译的过程。

2. 案例分析法：分析具体的遗传信息传递实例，加深学生对基因表达的理解。

3. 小组讨论法：分组讨论基因表达在实际应用中的例子，促进学生的思考和交流。

五、教学准备：1. 教学PPT：制作包含图文并茂的PPT，直观展示基因表达的过程。

2. 案例材料：收集相关的遗传信息传递实例，用于课堂分析和讨论。

3. 教学视频：准备相关的教学视频，用于辅助讲解和展示。

六、教学过程：1. 导入新课：通过一个简单的例子，如“为什么眼睛的颜色是由基因决定的？”引发学生对基因表达的兴趣。

2. 讲解基因表达的概念：介绍基因表达的定义和意义。

3. 讲解转录过程：详细解释DNA复制成mRNA的过程，包括启动、延伸和终止阶段。

4. 讲解翻译过程：详细解释mRNA被翻译成蛋白质的过程，包括起始、延长和终止阶段。

5. 分析遗传信息的传递过程：通过具体的实例，讲解DNA、mRNA和蛋白质之间的关系。

七、课堂互动：1. 提问环节：在讲解过程中，适时提问，检查学生对知识点的理解。

2. 小组讨论：分组讨论基因表达在实际应用中的例子，如基因编辑、基因治疗等。

3. 回答问题：鼓励学生积极回答问题，增强课堂互动。

八、课堂练习：1. 完成练习题：布置一些有关基因表达的练习题，让学生课后巩固所学知识。

“基因的表达”教案设计一、教学目标1.知识目标：理解基因表达的概念、过程和意义。

2.能力目标：能够运用所学知识解释基因表达过程中的现象和问题。

3.情感态度和价值观：培养对生物科学的兴趣，认识生命现象的本质，形成科学的价值观。

二、教学内容1.基因表达的概念：基因表达是指基因通过转录和翻译过程，将DNA中的遗传信息转化为蛋白质的过程。

2.基因表达的过程：转录和翻译是基因表达的两个主要过程。

转录是指DNA在RNA聚合酶的作用下，以DNA为模板合成RNA的过程；翻译是指以mRNA为模板，在核糖体上合成蛋白质的过程。

3.基因表达的意义：基因表达是生命活动的基础，通过基因表达，细胞能够合成各种功能蛋白，进而实现生物体的生长、发育、代谢等生命活动。

三、教学方法1.讲授法：通过讲授的方式，向学生介绍基因表达的概念、过程和意义。

2.讨论法：组织学生进行小组讨论，探讨基因表达过程中的现象和问题，加深对基因表达的理解。

3.案例分析法：通过分析具体的案例，让学生更加直观地了解基因表达的过程和意义。

四、教学过程1.导入新课：通过提问的方式，引导学生思考什么是基因表达，进而引出本课的主题。

2.讲授新课：首先介绍基因表达的概念，然后详细讲解转录和翻译的过程，最后阐述基因表达的意义。

3.巩固练习：通过练习题的方式，让学生巩固所学知识，加深对基因表达的理解。

4.归纳小结：对本课内容进行总结，强调基因表达的重要性和意义。

五、教学评价1.课堂表现：观察学生在课堂上的表现，评估他们对基因表达的理解程度。

2.作业完成情况：检查学生的作业完成情况，评估他们对基因表达的掌握程度。

3.小组讨论表现：观察学生在小组讨论中的表现，评估他们的合作能力和解决问题的能力。

4.期末考试成绩：通过期末考试成绩，评估学生对基因表达的掌握程度和应用能力。

集安市第一中学于洪梅
新课标人教版选修三基因工程专题既是对必修内容的延伸，同时也展示了基因工程领域的技术方法、研究热点及应用前景。

近几年高考中也多有涉及本领域最新研究成果的考点。

因此在设计本节课时，将考纲要求的内容进行了重新整合和适度拓展，力求巩固与提高结合，知识与能力并重。

一、复习目标
1．说明基因表达载体的构建过程及重要意义。

2．评述基因表达载体的组成、工具酶及标记基因的使用。

二、复习重点和难点
重点：1．基因表达载体的组成及作用。

2．获取目的基因的方法及适用范围。

3．标记基因与限制酶的应用。

难点：1．启动子的选择。

2．标记基因和限制酶的应用。

三、复习策略：
一条主线，步步设疑：以如何构建基因表达载体为主干，设置系列问题与学习活动，综合复习与之相关的理论内容。

为实现不同的教学目标，问题及活动设置分三种类型：
引导问题——激发学生学习兴趣，引发思考。

回顾问题——提示学生准确记忆，夯实基础。

学习活动——提高学生分析能力，拓宽视野。

五、板书设计
基因表达载体的构建
1．载体选择
目的基因
启动子
终止子 标记基因
3．工具酶
2．组成元件。

第1课时目的基因的获得、基因表达载体的构建图文，驾驭获得目的基因的两种方法。

2.结合教[目标导读] 1.阅读教材P72～74图4－11，理解基因表达载体的构建过程。

材P77[重难点击] 1.目的基因的含义与常用获得方法。

2.基因表达载体的构建。

3.大肠杆菌质粒的提取。

抑制疾病传播的转基因蚊子巴西等拉美国家深受致倦库蚊的危害。

致倦库蚊可携带多种病毒和寄生虫，能够传播脑炎、丝虫等传染病，而这些传染病常年在拉美国家肆虐。

为了抑制疾病的传播，巴西科学家培育出了一种转基因雄性致倦库蚊。

科学家在雄性致倦库蚊体内植入一种特别基因，当具该基因的转基因雄蚊与野生雌蚊交配时，这种基因可以进入雌蚊的基因组，并使雌蚊死亡，从而削减了该种蚊子的数量，达到抑制疾病传播的目的。

怎样才能最终得到转基因雄蚊呢？让我们一起来学习基因工程的基本操作程序吧！一、目的基因的获得1．目的基因：是指人们所须要的进行探讨的基因，如抗虫基因、抗病基因等。

2．获得目的基因的方法(1)化学合成法①概念：利用化学反应干脆合成基因。

②适用条件：已知核苷酸序列的、相对分子质量较小的目的基因。

③仪器：自动合成仪。

④缺点：成本昂贵，不适用于序列未知的目的基因。

(2)从基因组中干脆分别法——鸟枪法(如图所示)(3)扩增：在驾驭了目的基因的部分或全部信息后，可以设计引物，利用扩增仪(仪)干脆扩增目的基因。

(4)反转录法以为模板，借助反转录酶，通过仪合成与序列互补的片段，然后在聚合酶的作用下合成双链，从而获得所须要的目的基因。

如图表示基因工程中获得水稻某目的基因的不同方法。

据图分析：1．图示分别是哪种方法？是在体内还是体外进行的？答案三种方法分别是：反转录法、干脆分别法和化学合成法，都是在体外进行的。

2．三种方法都须要酶，分别是哪些酶？答案方法a须要反转录酶和聚合酶；方法b须要限制性内切酶；方法c须要聚合酶。

3．三种方法获得的目的基因的碱基对的排列依次都相同吗？答案不都相同。

“基因表达载体的构建”专题1 1.2基因工程的基本操作程序之基因表达载体的构建一、目的基因和运载体的连接二、利用标记基因筛选含目的基因的受体细胞 三、目的基因和启动子的相对位置关系 附件1：附件2：【教学反思】基因表达载体的构建是基因工程的关键步骤，空间想象难度大，科学理论和技术实践密切联系，思维跨度也大。

福州屏东中学学生程度一般，正因如此，处理不好会提高学习难度，令学生视高科技为畏途，导致教学流于形式。

本节课用微课和模型成功地化解了难点。

一方面基于学生课前微课的“先学”，学生对表达载体的构建有个整体的认识，然后以此为支架在课堂上填充和拓展内容，当学生在课堂上遇到相关问题时，能尽快到达 “最近发展区”，获得进一步的发展，使学生逐渐对细节有更丰富更具体的理解，这种先整体后局部的处理符合学生的认知规律。

基于微课的先学后教模式实质上是利用微课为学生创设一个情境，使学生带着思考和疑惑走进课堂，节省课堂的热身时间，从而使高效率大容量的课堂教学目标得以实现。

另一方面高二学生具有抽象思维，但是仍然需要感性知识，形象知识作为支持，所以教师精心设计纸质模型，基于教材原有的学习完“DNA 重组的基本工具”后的纸圈模拟活动，再设计了双酶切的活动，化微观为直观，一系列问题的发生都源自学生自己亲手构建的模型，从模型中发现问题，进而逐步由浅入深。

学生像科学家一样思考问题、解决问题，获得成功的体验。

由于是带着问题的探究模拟活动，使学生的课堂参与是形式之上思维的积极参与。

学生获得的体验是：基因工程这么高深的原理原来我也能想得到。

学生的纸质模型立体、科学、易操作，但不好展示，而教师利用不同颜色的磁贴，随着课程的逐步推进，简洁明了地逐步在黑板上呈现，让整个环节衔接自然，师生互动流畅。

直观的教学手段——模型构建，减轻了学生掌握这些知识的阻力，激发了学习积极性，使学生在轻松愉快的氛围中突破了重难点，强化了学生交流合作意识。

总之，作为教师，应该想学生之所难，积极探索有效途径，一堂成功的课不是展示教师的才智、形象、语言，更要通过学生的成功来反映。

“基因表达载体的构建”专题1 1.2基因工程的基本操作程序之基因表达载体的构建一、目的基因和运载体的连接二、利用标记基因筛选含目的基因的受体细胞 三、目的基因和启动子的相对位置关系 附件1：附件2：【教学反思】基因表达载体的构建是基因工程的关键步骤，空间想象难度大，科学理论和技术实践密切联系，思维跨度也大。

福州屏东中学学生程度一般，正因如此，处理不好会提高学习难度，令学生视高科技为畏途，导致教学流于形式。

本节课用微课和模型成功地化解了难点。

一方面基于学生课前微课的“先学”，学生对表达载体的构建有个整体的认识，然后以此为支架在课堂上填充和拓展内容，当学生在课堂上遇到相关问题时，能尽快到达 “最近发展区”，获得进一步的发展，使学生逐渐对细节有更丰富更具体的理解，这种先整体后局部的处理符合学生的认知规律。

基于微课的先学后教模式实质上是利用微课为学生创设一个情境，使学生带着思考和疑惑走进课堂，节省课堂的热身时间，从而使高效率大容量的课堂教学目标得以实现。

另一方面高二学生具有抽象思维，但是仍然需要感性知识，形象知识作为支持，所以教师精心设计纸质模型，基于教材原有的学习完“DNA 重组的基本工具”后的纸圈模拟活动，再设计了双酶切的活动，化微观为直观，一系列问题的发生都源自学生自己亲手构建的模型，从模型中发现问题，进而逐步由浅入深。

学生像科学家一样思考问题、解决问题，获得成功的体验。

由于是带着问题的探究模拟活动，使学生的课堂参与是形式之上思维的积极参与。

学生获得的体验是：基因工程这么高深的原理原来我也能想得到。

学生的纸质模型立体、科学、易操作，但不好展示，而教师利用不同颜色的磁贴，随着课程的逐步推进，简洁明了地逐步在黑板上呈现，让整个环节衔接自然，师生互动流畅。

直观的教学手段——模型构建，减轻了学生掌握这些知识的阻力，激发了学习积极性，使学生在轻松愉快的氛围中突破了重难点，强化了学生交流合作意识。

总之，作为教师，应该想学生之所难，积极探索有效途径，一堂成功的课不是展示教师的才智、形象、语言，更要通过学生的成功来反映。

第2节基因工程的基本操作程序一、教学目标（1）阐明基因工程的原理和基本操作程序。

（2）针对人类生产或生活中的某一需求，选取适当的基因工程的技术和方法，尝试设计获得某一转基因产品的方案。

（3）尝试进行PCR的基本操作并用电泳鉴定PCR的产物。

二、教学重点（1）基因工程基本操作程序的四个步骤。

（2）DNA片段的扩增及电泳鉴定。

三、教学难点（1）利用PCR获取和扩增目的基因。

（2）DNA片段的扩增及电泳鉴定。

四、课时安排2课时五、教学过程（一）新课导入展示抗虫棉与普通棉的对比图片。

转基因抗虫棉是如何培育出来的？下面我们来学习它的操作步骤。

培育转基因抗虫棉主要需要四个步骤：目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。

（二）讲授新课第1课时目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建一、第一步：目的基因的筛选与获取（1）目的基因：用于改变受体细胞性状或获取预期表达产物等的基因，这些基因主要是指编码蛋白质的基因。

（基因通常是指有遗传效应的DNA片段）改变受体细胞性状：如抗逆性、抗虫性、抗病性、生长迅速、品质优良。

获得预期表达产物：生产药物、毒物降解酶、工业用酶等。

（2）区分抗虫棉目的基因：来源：苏云金杆菌（Bt），原核生物苏云金杆菌伴孢晶体蛋白（Bt抗虫蛋白）：破坏鳞翅目昆虫的消化系统Bt抗虫基因（Bt基因）原理：Bt抗虫蛋白在碱性环境中被酶分解为多肽，多肽可以和昆虫肠上皮细胞膜上特异性受体结合，导致细胞膜穿孔，害虫死亡。

而人和牲畜胃呈酸性，Bt抗虫蛋白不能分解为相应的多肽，肠上皮细胞膜上也没有相应的受体。

所以对人和牲畜无害。

1、筛选合适的目的基因（1）方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选（2）实例：苏云金杆菌常用于制成生物杀虫剂，研究表明其杀虫作用与Bt基因有关，科学家已经了解了Bt基因的结构、功能以及其翻译产生的Bt抗虫蛋白的结构与功能。

（3）三大核酸序列数据库：GenBank（美国）、EMBL（欧洲）、DDBJ（日本）上面有许多生物的全基因组测序数据，以及一些研究清楚的基因的结构及功能注释，可以直接从中获得目的基因的序列以及它在染色体上的位置。

一、简述原核生物和真核生物基因表达调控的异同点，并说明基因表达调控与基因工程表达载体构建的关系。

1．原核生物和真核生物基因表达调控的共同点：（1）结构基因均有调控序列；（2）表达过程都具有复杂性，表现为多环节。

2．不同点：原核生物：（1）RNA聚合酶只有一种，其σ因子决定RNA聚合酶识别特异性；（2）操纵子模型的普遍性；（3）阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性（负性调节占主导）；（4）转录和翻译偶联进行；（5）转录后修饰、加工过程简单；（6）转录起始是基因表达调控的关键环节。

真核基因表达调控特点：（1）RNA聚合酶有三种，分别负责三种RNA转录，每种RNA聚合酶由约10个亚基组成；（2）活性染色质结构发生变化；（3）正性调节占主导；（4）转录和翻译分隔进行；（5）转录后修饰、加工过程较复杂；（6）转录起始是基因表达调控的关键环节。

3.由于基因的表达调控受到多种因子的影响，而构建基因工程表达载体时多是将真和生物的目的基因转入到原核生物载体上表达，所以应注意以下几点：（1）外源基因插入序列必须保持正确的方向和阅读框架。

其遗传密码不得缺失、遗漏、或错位及错码。

否则会导致编码错误的蛋白质分子，特别是目的基因序列内部应不含两端酶切位点的识别序列。

（2）插入的外源基因必须放在原核的启动子控制之下，也就是使原核的RNA 聚合酶能够识别插入的基因。

（3）外源基因必须能在大肠杆菌中进行有效转录（如无内含子），转录后的mRNA 在菌体必须相当稳定，并且能有效地进行翻译，转译的蛋白分子在菌体内不致于受菌体蛋白酶的降解。

二、目的基因功能和表达分析的意义是什么？目的基因功能与表达分析的主要环节有哪些？各有什么目的？这些环节与基因工程的主要环节有什么异同？1．意义：克隆的目的基因只有通过表达才能探索和研究基因的功能及基因表达调控的机理，明了其利用价值和途径。

2．主要环节：（1）目的基因的获得和加工：将得到的目的基因通过加工以期能连接到表达载体上并稳定表达；（2）载体的选择与加工：根据不同的实验目的和实验条件选择不同的载体，并对载体进行改造加工，使其满足高效连接的需要；（3）载体与目的基因的连接：即通过连接反应，将载体和目的基因连接形成重组DNA；（4）重组子导入受体细胞：通常将重组DNA导入大肠杆菌感受态进行扩增和筛选，以期得到大量的单一重组子，便于利用；（5）阳性克隆的筛选与鉴定：在连接产物中既有载体和目的基因的连接，也有载体自连、目的基因自连以及为发生连接的载体和目的基因，在转化过程中上述各种分子都会进入宿主细胞，所以需通过筛选鉴定出阳性克隆。