公开课基因工程的诞生教案

《基因工程》实验教学教案一、实验教学目标1. 让学生了解基因工程的基本概念、原理和操作步骤。

2. 培养学生运用基因工程技术解决实际问题的能力。

3. 帮助学生掌握基因克隆、基因编辑等实验技能。

二、实验教学内容1. 基因克隆实验：让学生通过PCR扩增目的基因，并进行琼脂糖凝胶电泳分析。

2. 基因编辑实验：让学生利用CRISPR/Cas9系统对目标基因进行编辑，并通过PCR和琼脂糖凝胶电泳验证编辑效果。

3. 基因表达实验：让学生将目的基因插入到表达载体中，转化大肠杆菌，并通过IPTG诱导表达。

4. 抗原-抗体反应实验：让学生利用基因工程方法制备重组抗原，并进行抗原-抗体特异性反应检测。

5. 基因工程应用实例：让学生了解基因工程在生物制药、农业、环保等领域的应用。

三、实验教学方法1. 讲授法：讲解基因工程的基本原理、操作步骤和实验技巧。

2. 演示法：演示基因克隆、基因编辑等实验操作，让学生直观地了解实验过程。

3. 实践操作：让学生动手进行实验，培养实验操作能力和团队协作精神。

4. 讨论法：引导学生针对实验结果进行分析和讨论，提高解决问题的能力。

四、实验教学准备1. 教材和参考资料：准备《基因工程》等相关教材和参考资料，为学生提供理论支持。

2. 实验器材：准备PCR仪器、琼脂糖凝胶电泳设备、表达载体、大肠杆菌等实验所需的器材和试剂。

3. 实验指导：制定详细的实验步骤和操作指南，方便学生查阅。

五、实验教学评价1. 过程评价：评价学生在实验操作过程中的规范性和团队协作精神。

3. 应用评价：评价学生运用基因工程知识解决实际问题的能力。

4. 学生互评：鼓励学生互相评价，提高自我认知和沟通能力。

六、实验教学流程1. 实验前准备：讲解实验原理、目的和操作步骤，检查实验器材和试剂。

2. 实验操作：按照实验指导进行基因克隆、基因编辑等实验操作。

3. 实验结果分析：对实验结果进行分析和讨论，解释实验现象。

5. 实验总结：总结实验收获和不足，提出改进措施。

选修3 现代生物科技专题第一章基因工程一、课标内容：1．简述基因工程的诞生。

2．简述基因工程的原理及技术。

3．举例说出基因工程的应用。

4．简述蛋白质工程。

二、教学要求第一节工具酶的发现和基因工程的诞生第二节基因工程的原理和技术第三节基因工程的应用第四节基因工程的发展前景（选学）三．教学建议1．课时建议（共计5课时）（1）“第一节工具酶的发现和基因工程的诞生”教学重点是限制性核酸内切酶的作用及作用特点、DNA连接酶的作用、质粒在基因工程中的作用。

由于涉及到分子水平的生物技术，学生这方面基础相对薄弱，所以DNA连接酶的作用、质粒在基因工程中的作用是本节教学的难点。

本节核心概念较多，又是本章内容的开端，建议教师采用多媒体，设置问题串，采用讨论、讲授的方式，把学生引入内容情景，使学生在分析探讨相关问题的基础上，最后形成对基因工程工具酶的基本认识。

（2）“第二节基因工程原理和技术”教学重点和难点是基因工程的原理及基因工程的基本操作步骤。

本节内容的教学，建议在回顾上节课的限制性核酸内切酶、DNA连接酶及质粒等知识的基础上，引导学生观察基因工程基本操作步骤示意图，采用讨论、推理的方法，形成对基因工程的原理及技术的概括性认识。

（3）“第三节基因工程的应用”教学重点是基因工程与遗传育种、基因工程与癌症治疗以及设计一个用基因工程技术解决生活中的疑难问题的方案。

由于设计层次要求较高，学生平时练习机会较少，因此，“活动：设计一个用基因工程技术解决生活中的疑难问题方案”是本节的教学难点。

本节内容安排2课时（不包括活动1课时）。

第一课时是开展“设计一个用基因工程技术解决生活中的疑难问题方案”的教学活动。

建议先分组，组织学生讨论确定生活中的疑难问题，教师巡回指导，提醒学生注意选题的角度及可行性，然后开展全班交流，由学生说明选题理由，教师最后对各组的汇报做点评。

第二课时是在上一课时基础上展开。

由于本节课内容所涉及的领域进展迅速，建议教师积极引导和组织学生查阅有关资料，设置一些问题情景，组织学生开展口头交流、讨论等活动。

第1讲基因工程1.基因工程的诞生(Ⅰ）2.基因工程的原理及技术（含PCR技术）(Ⅱ）3。

基因工程的应用(Ⅱ）4.蛋白质工程（Ⅰ）1。

基因的结构与功能（生命观念)2。

基因工程的操作流程图及蛋白质的流程图等(科学思维）3。

基因工程的应用和蛋白质工程(科学探究）4.正确看待转基因生物与环境安全问题（社会责任）考点一基因工程的基本工具及基本程序1．基因工程的概念（1)概念：按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

(2)优点①与杂交育种相比：克服了远缘杂交不亲和的障碍。

②与诱变育种相比：定向改造生物的遗传性状。

2．基因工程的基本工具（1）限制性核酸内切酶(简称限制酶）。

①来源：主要来自原核生物。

②特点：具有专一性，表现在两个方面：识别——双链DNA分子的某种特定核苷酸序列.切割-—特定核苷酸序列中的特定位点。

③作用：断裂特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。

④作用结果错误!—错误!（2）DNA连接酶(3)载体①种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

②质粒的特点错误!③运载体的作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。

3．基因工程的基本操作程序（1)目的基因的获取①从基因文库中获取②人工合成错误!③利用PCR技术扩增（2）基因表达载体的构建—-基因工程的核心①目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用。

②基因表达载体的组成(3）将目的基因导入受体细胞①转化含义：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内遗传和表达的过程.②转化方法生物类型植物动物微生物受体细胞体细胞受精卵大肠杆菌或酵母菌等(4)目的基因的检测与鉴定4。

PCR技术(1)原理：DNA复制。

（2)前提：已知目的基因的一段核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。

（3）条件：DNA模板、引物、热稳定DNA聚合酶和4种脱氧核苷酸.（4)扩增过程变性温度上升到90～95 ℃左右，双链DNA解链为单链复性温度下降到55～60 ℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合延伸温度上升到70～75 ℃左右，Taq 酶从引物起始合成互补链,可使新链由5′端向3′端延伸（5）结果：上述三步反应完成后,一个DNA分子就变成了两个DNA分子,随着重复次数的增多，DNA分子就以2n的形式增加.PCR的反应过程都是在PCR扩增仪中完成的。

3.1 基因工程的诞生和发展教学设计-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3一、教学内容本节课主要内容来自人教版（2019）选择性必修3生物课本第5章第1节“基因工程”。

本节课主要介绍了基因工程的诞生和发展，包括DNA重组技术的产生、基因工程技术的应用和基因工程的发展前景。

其中，DNA重组技术的产生部分包括基因工程的定义、发展历程、基本原理和应用领域。

基因工程技术的应用部分包括基因治疗、基因编辑、基因农业等。

基因工程的发展前景部分则主要介绍了基因工程在未来可能的发展方向和挑战。

二、教学目标1. 理解基因工程的定义，掌握DNA重组技术的产生和发展历程，能够举例说明基因工程的基本原理和应用领域。

2. 能够运用基因工程技术的基本原理，分析和解决实际问题，如基因治疗、基因编辑等。

3. 了解基因工程在农业、医药等领域的应用，理解基因工程技术对人类社会的影响。

4. 能够关注基因工程的发展前景，理解基因工程在未来可能面临的挑战，如伦理、安全和生态等问题。

5. 培养学生的创新意识和实践能力，激发学生对基因工程领域的兴趣和好奇心，提高学生的科学素养。

三、教学难点与重点1. 教学重点：理解基因工程的定义，掌握DNA重组技术的产生和发展历程基因工程是现代生物科学的核心技术之一，其定义是指通过人工方法将特定的基因进行分离、转移和重组，以达到改造生物的目的。

学生需要掌握基因工程的基本原理，理解DNA重组技术的产生和发展历程。

例如，学生需要了解基因工程的发展历程，从1973年第一只转基因细菌的诞生，到1983年第一只转基因小鼠的诞生，再到2007年第一只转基因狗的诞生，基因工程的发展历程是一个不断探索和突破的过程。

2. 教学重点：能够运用基因工程技术的基本原理，分析和解决实际问题学生需要能够运用基因工程技术的基本原理，分析和解决实际问题。

例如，学生需要能够运用基因工程技术的基本原理，分析和解决基因治疗、基因编辑等实际问题。

基因工程教案教案标题：基因工程教学目标：1. 了解基因工程的定义、原理和应用领域。

2. 掌握基因工程的基本操作技术和实验方法。

3. 理解基因工程对人类社会和生态环境的影响。

4. 培养学生的科学素养和科学研究能力。

教学内容：1. 基因工程的定义和发展历程。

2. 基因工程的基本原理：DNA重组技术和基因转导技术。

3. 基因工程的应用领域：医学、农业、环境保护等。

4. 基因工程实验的基本操作技术：DNA提取、PCR扩增、限制酶切、凝胶电泳等。

5. 基因工程的伦理和社会问题。

教学步骤：1. 导入（5分钟）：- 通过展示基因工程在医学和农业领域的应用案例，引起学生对基因工程的兴趣。

- 提问学生是否了解基因工程，引发思考和讨论。

2. 知识讲解（15分钟）：- 介绍基因工程的定义和发展历程。

- 讲解基因工程的基本原理和技术：DNA重组技术和基因转导技术。

- 解释基因工程在医学、农业和环境保护等领域的应用。

3. 实验演示（20分钟）：- 展示基因工程实验的基本操作技术：DNA提取、PCR扩增、限制酶切、凝胶电泳等。

- 解释每个步骤的原理和操作方法。

- 强调实验操作的注意事项和安全措施。

4. 讨论和思考（15分钟）：- 引导学生讨论基因工程的伦理和社会问题，如基因改造食品和克隆技术。

- 分组讨论并汇报各组的观点和结论。

- 引导学生思考基因工程对人类社会和生态环境的影响，以及如何平衡科技发展与伦理道德的关系。

5. 总结和评价（5分钟）：- 总结基因工程的基本概念、原理和应用领域。

- 评价学生对基因工程的理解程度和参与度。

- 鼓励学生继续关注科技发展和伦理问题。

教学资源：1. PPT演示文稿，包括基因工程的定义、原理、应用案例和实验操作步骤。

2. 实验材料和设备：DNA提取试剂盒、PCR扩增仪、限制酶、琼脂糖凝胶等。

3. 基因工程相关的视频和文章资料。

教学评估：1. 课堂讨论和问答：通过提问学生对基因工程的理解和应用能力进行评估。

第一节基因工程【教学目标】1.知识与技能（1）举例说出基因工程的原理，并说明“工程菌”的培育过程。

（2）举例说出基因工程在工农业生产和医疗方面的应用。

（3）能正确认识转基因生物的安全性。

2.过程与方法通过调查活动和动画演示等方法探究基因工程在生产生活中的应用，提高信息整合能力。

3.情感态度和价值观通过学习基因生物技术及产品安全性对人类的影响，培养学生辩证看待生物技术的态度。

【教学重点】（1）“工程菌”的培育过程。

（2）基因工程的应用。

（3）转基因生物的安全性。

【教学难点】（1）基因工程的原理及大致操作过程。

（2）转基因技术和产品的安全性。

【课前准备】多媒体课件【课时安排】1课时【教学过程】一、导入新课播放视频：《美国科学家培育出首批转基因婴儿》据国外媒体报道：美国科学家成功培育出了世界首批转基因婴儿，这些健康宝宝在出生前都经历过一系列基因科学实验。

该事件在美国甚至在全球都激起了关于伦理的激烈争论，一方面体现了科学家希望通过改变人类生殖细胞基因培养出正常、健康的婴儿，另一方面有悖人类的伦理观。

关于转基因技术，你们都有哪些了解呢？这节课，我们就来学习基因工程及其应用。

二、新课学习在美国马里兰州有个小女孩，她体内的某个基因与正常人不同，无法合成有分解氨基毒素功能的酶，导致其免疫功能严重低下，只能生活在无菌的隔离帐内。

1990 年，当小女孩4 岁时，医生们用基因治疗的方法使她的病情大为缓解，由此她成为世界上接受基因治疗的第一人。

基因治疗是基因工程研究的一个重要方面，虽然目前还处于试验阶段，但它已经为我们展现了生物工程的美好前景。

视频：《基因工程与医学》（一）基因工程的原理基因工程的原理：各种生物的DNA 在组成方式上是相同的，基因蕴含的遗传信息在动物、植物和微生物之间也是相通的，一种生物的基因在另一种生物体内同样可以得到表达。

相关链接：质粒有些细菌除核区固有的遗传物质以外，其细胞质中还存在一种相对独立的环状DNA 分子，我们称之为质粒。

基因工程教案教学目标：1. 了解基因工程的基本概念、原理和应用；2. 掌握基因工程的实验技术和操作步骤；3. 培养学生的科学实验能力和创新思维。

教学内容：1. 基因工程的定义与发展历程；2. 基因工程的原理及其在生物学研究中的应用；3. 基因工程的实验技术及常用的操作步骤。

教学步骤：一、导入教师通过简单的例子引导学生思考基因工程的应用和作用，并激发他们对基因工程的兴趣。

二、基因工程的定义与发展历程1. 教师简要介绍基因工程的定义和基本概念，引导学生了解基因工程的发展历程；2. 学生通过阅读相关文献，了解基因工程的发展史，并进行小组分享。

三、基因工程的原理及其应用1. 教师详细讲解基因工程的原理，包括基因克隆、DNA重组和转基因等；2. 学生以小组形式，选择一个基因工程应用领域，进行深入研究并撰写小论文；3. 学生进行小组间的交流与讨论，分享不同领域的基因工程应用案例。

四、基因工程的实验技术与操作步骤1. 教师介绍基因工程的实验技术，包括PCR扩增、凝胶电泳、蛋白质表达等；2. 学生进行实验前的准备工作，包括实验器材、试剂的准备和实验流程的设计；3. 学生进行基因工程实验的操作，记录实验数据和观察结果；4. 学生通过小组讨论，总结实验操作中遇到的问题，并提出改进方案。

五、实践与创新1. 学生以小组为单位，自主设计并执行一个基因工程实验方案；2. 学生根据实验结果，撰写实验报告，并进行小组间的交流与评议；3. 鼓励学生展示他们的实验成果，并参加科学展览等相关活动。

六、总结与评价教师对整个教案进行总结和评价，鼓励学生展示他们在基因工程领域的学习成果，并鼓励他们继续深入研究和探索。

教学资源：1. 教科书和参考书籍；2. 实验室设备和材料；3. 计算机和互联网资源；4. 实验报告模板和评价表格。

教学评价：1. 学生小组间的讨论和分享；2. 学生的实验报告和实验数据记录；3. 学生在实践与创新环节的表现和成果；4. 教师的教学评价和学生的反馈。

《基因工程》实验教学教案一、实验背景基因工程是一种现代生物技术，通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

本实验旨在让学生了解基因工程的基本原理和操作步骤，掌握PCR扩增、DNA连接、转化等关键技术，并应用于实际问题的解决。

二、实验目标1. 理解基因工程的基本原理及操作步骤。

2. 掌握PCR扩增、DNA连接、转化等关键技术。

3. 学会分析实验结果，并能够对实验问题进行解决。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：DNA模板、引物、dNTPs、Taq酶、DNA连接酶、感受态细胞等。

2. 仪器设备：PCR仪器、凝胶成像系统、电泳仪、离心机、DNA提取仪、显微镜等。

四、实验内容与步骤1. PCR扩增目的基因：a. 设计引物，并进行合成。

b. 配置PCR反应体系，包括DNA模板、引物、dNTPs、Taq酶等。

c. 进行PCR扩增，观察扩增曲线。

d. 扩增产物进行琼脂糖凝胶电泳分析。

2. DNA连接：a. 准备连接反应体系，包括目的基因、载体、DNA连接酶等。

b. 将目的基因与载体连接，并进行转化。

c. 转化感受态细胞，筛选阳性克隆。

3. 转化与筛选：a. 配置转化反应体系，包括连接产物、感受态细胞等。

b. 进行转化，观察转化效率。

c. 筛选阳性克隆，并进行鉴定。

4. 实验结果分析：a. 分析PCR扩增产物，判断扩增效果。

b. 分析转化子，判断连接效果。

五、实验注意事项1. 实验操作过程中要严格遵循无菌操作原则。

2. 实验材料要进行质控，确保实验的准确性。

3. 实验过程中要记录详细的数据和观察结果，便于分析。

4. 实验结果要进行多次重复，以验证实验结果的可靠性。

六、实验拓展与思考1. 讨论基因工程在生物制药、农业、环保等领域的应用。

2. 分析基因工程所面临的伦理、法律和社会问题。

3. 探索基因工程技术在未来的发展趋势。

七、实验报告要求1. 报告内容：实验目的、实验原理、实验材料与仪器、实验步骤、实验结果及分析、实验拓展与思考等。

高中生物基因工程的教案
教学目标：
1. 了解基因工程的定义和历史背景；
2. 掌握基本的基因工程技术和方法；
3. 讨论基因工程在农业、医学、环境领域的应用。

教学内容：
1. 基因工程的定义和概念；
2. 基因工程的发展历程；
3. 基因工程技术：DNA重组技术、PCR技术、基因剪接技术等；
4. 基因工程在农业、医学、环境领域的应用。

教学过程：
1. 导入：通过展示基因工程在实际应用中的场景，引发学生的兴趣；
2. 讲解基因工程的定义和概念，以及发展历程；
3. 着重介绍基因工程的技术和方法，让学生了解基因工程的基本原理；
4. 讨论基因工程在不同领域的应用，比如转基因作物、基因治疗、环境修复等；
5. 组织学生展开讨论和思考，引导他们思考基因工程对社会的影响和伦理道德问题。

教学资源：
1. PPT
2. 视频资料
3. 案例分析
评价方法：
1. 听课记录
2. 小组讨论
3. 课堂互动
拓展活动：
1. 组织学生参观相关基因工程实验室或企业
2. 鼓励学生进行基因工程相关的研究项目
3. 开展基因工程主题的科普宣传活动
家庭作业：
1. 撰写基因工程的发展历程报告
2. 研究一个基因工程在农业、医学或环境领域的应用案例，并进行分享
师生互动：
教师能够倾听学生的想法和见解，鼓励他们表达自己的观点，并引导他们思考基因工程对未来的影响。

同时，教师要了解学生的学习需求，及时调整教学方法，提升教学效果。

第一节 工具酶的发现和基因工程的诞生一、工具酶的发现和基因工程的诞生1．基因工程概念：把一种生物的遗传物质(细胞核、染色体脱氧核糖核酸等)移到另外一种生物的细胞中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中表达。

2．基因工程的核心：构建重组DNA 分子(基因表达载体的构建)。

3．基因工程的主要理论基础 (1)DNA 是生物遗传物质的发现。

(2)DNA 双螺旋结构的确立。

(3)遗传信息传递方式的认定。

4．基因工程的技术保障：限制性核酸内切酶、DNA 连接酶和质粒载体的发现与应用。

二、基因工程的工具1．限制性核酸内切酶(又称限制酶)(1)概念：是能够识别和切割DNA 分子内一小段特殊核苷酸序列的酶。

(2)来源：主要来自原核生物。

(3)功能：能够识别双链DNA 分子的某种特定核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。

(4)结果：产生粘性末端或平末端。

2．DNA 连接酶(1)概念：是将具有末端碱基互补的2个DNA 片段连接在一起，形成重组DNA 分子的酶。

(2)作用：缝合DNA 片段，在基因工程中，可以将外源基因和载体DNA 连接在一起。

1.遗传工程泛指把一种生物的遗传物质移到另一种生物的细胞中，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中表达。

2．基因工程的核心是构建重组DNA 分子(基因表达载体的构建)，基因工程的基本原理是基因重组。

3．基因工程的技术保障是限制性核酸内切酶、DNA 连接酶和质粒载体的发现与应用。

4．限制性核酸内切酶是能够识别和切割DNA 分子内一小段特殊核苷酸序列的酶。

5．DNA 连接酶是将具有末端碱基互补的2个DNA 片段连接在一起，形成重组DNA 分子的酶。

6．质粒是基因工程的载体，可将外源基因送入宿主细胞。

(3)作用实质：形成核苷酸之间的磷酸二酯键。

3．目的基因的载体——质粒(1)概念：是能够自主复制的双链环状DNA分子。

(2)作用：质粒是基因工程中的载体，将外源基因送入受体细胞中。