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6-2 基因工程及其应用教学设计教材分析1. 教学内容分析高中生物必修2遗传与进化模块第6章从杂交育种到基因工程是整本书的一个重点内容。
而该章的第2节基因工程及其应用中，基因工程的原理及基本操作程序又是该章节的重中之重，在本章中起到承上启下的作用，上承DNA重组技术的基本工具，下接基因工程的应用，难点多，内容杂，较抽象，学生不易理解，学好这部分内容对学生从遗传与变异角度理解生命活动至关重要。
2. 课程标准要求搜集生物变异在育种上应用的事例。
关注转基因生物和转基因食品的安全性。
教学目标（三维教学目标）【知识目标】1、简述基因工程的基本原理。
2、举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。
3、关注转基因生物和转基因食品的安全性。
【能力目标】进行转基因生物和转基因食品安全性的资料搜集和分析。
【情感目标】1、关注转基因生物和转基因食品的安全性。
2、讨论从杂交育种到基因工程这一科技发展历程中，科学、技术和社会的相互作用。
教学重点：1、基因工程的基本原理2、基因工程的操作过程教学难点：1、基因工程的基本原理2、基因工程的操作过程教学策略或方法：从对杂交育种及诱变育种的特点总结入手，结合“问题探讨”，引入基因工程的概念，将重点放在引导学生了解基因工程的基本原理和大致过程上。
在教学过程中，结合学生熟悉的具体事例来讲述，并安排学生制作模型来模拟基因工程的操作过程，使学生切身体会基因工程“剪、拼、接、转”的主要过程。
本节课的侧重点是基因工程的原理，因此在教学深度上定位于学生了解基因工程的过程和方法，不必引入过多的专业术语和详细的操作技术。
通过本节课的学习，学生应了解基因工程所用到的“工具”和基因工程的大致过程。
教学方法为讲述法、讨论法教学用具：黑板、粉笔、多媒体课件教学板书：基因工程一、概念：二、步骤：1、提取目的基因；2、目的基因与运载体的结合；3、将目的基因导入受体细胞；4、目的基因的检测和表达。
三、工具：基因剪刀——限制性内切酶基因针线——DNA连接酶基因的运载体——质粒、噬菌体、动植物病毒等。
——————————新学期新成绩新目标新方向——————————《基因工程及其应用》说课稿一、说教材1．教材的地位和作用《基因工程及其应用》是人教版生物必修2第六章第二节内容。
本节的教学内容是在学生对基因有一定的理解的基础上，引入基因工程，让学生了解基因工程在生活中的运用，激发学生的求知欲。
在教学内容的组织上体现了学科内在逻辑性与学生认识规律的统一。
这一节主要讲述了基因工程的原理、基因工程的应用以及转基因生物和转基因食品的安全性三个方面的内容。
基因工程的原理既是学生进入高中以来第一次接触到的生物工程方面的内容。
为了避免与《现代生物科技专题》模块中基因工程的内容重复，教材没有过多地展开介绍。
其地位更是由《课程标准》上的了解层次上升为《考试说明》上的理解层次，其重要性显而易见。
2.教学目标根据本教材结构和内容分析，结合着学生的认知结构及其心理特征，我制定了以下的教学目标：(1)、知识目标：掌握基因工程的概念、原理及安全性问题；基因操作的工具及其操作过程。
(2)、能力目标：培养学生分析、推理、归纳、总结的能力。
(3)、情感目标：培养学生实事求是的科学态度，从微观到宏观，从现象到本质的科学的研究方法；培养学生严谨的学习态度和思维习惯。
3.说教学的重、难点本着高二新课程标准和考试大纲，在吃透教材基础上，我确定了以下教学重点和难点(1)、教学重点基因工程的基本原理及安全性问题、基因操作的工具，基本步骤及其应用。
(2)、教学难点基因工程的基本原理，基因工程的应用及其安全性。
4.课程资源的开发及有机整合：本节课安排2课时，应当充分利用学生已有的知识经验和网络条件学习本课知识。
二、说学法：本节课的授课对象是高二的学生，此年龄段的学生求知欲望强，因为本节知识难度不是很大，学生将通过多种途径，如：观察、阅读、思考、分析、讨论、实践等等，来开展学生之间的协作学习和自主学习，形成以学生为主体的教学模式。
三、说教法围绕本节课的教学目标、教学重点和学生情况的分析，采用了观察法、演示法、讨论法、实践法等多种教学方法，积极创设一个可以让学生在轻松愉快的氛围中，去主动探求知识的过程。
第2节基因工程及其应用[学习导航] 1.结合教材图文，概述基因工程的基本原理和基本步骤。
2.结合具体实例，了解基因工程的应用及其安全性。
[重难点击] 基因工程的基本原理和基本步骤。
科幻电影《蜘蛛侠》中的男主角意外被转基因的蜘蛛咬伤，蜘蛛的基因整合到了他的基因上，并且在他体内表达，从而使他成了具有特殊本领的超级英雄。
现实中，我们已经运用类似的技术来改造生物的性状，获得人们所需要的品种，这就是基因工程。
一、基因工程的原理1．基因工程的概念(1)基因工程，又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。
通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
(2)基因工程是把一种生物的某种基因转移到另一种生物体的细胞内，基因的结构基本没有变化，只是位置发生了变化，所以应该属于基因重组。
2．基因工程的基本工具(1)限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶的作用特点是识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。
(2)DNA连接酶连接黏性末端或平末端脱氧核糖和磷酸之间的缺口。
(3)运载体①作用：将外源基因送入受体细胞。
②种类：质粒、噬菌体和动植物病毒等。
质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA 分子。
上面通常含有的抗性基因可以作为标记基因用于目的基因导入受体细胞的检测依据。
3．基因工程的操作步骤提取目的基因——目的基因：人们所需要的特定基因↓目的基因与运载体结合⎩⎪⎨⎪⎧ 用某种限制酶切割质粒用同一种限制酶切割目的基因加入DNA 连接酶质粒和目的基因结合形成重组 DNA 分子↓将目的基因导入受体细胞：主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法↓ 目的基因的检测与鉴定⎩⎪⎨⎪⎧ 检测：根据受体细胞中是否具有 标记基因，判断目的基因 是否导入受体细胞表达：受体细胞表现出特定的 性状，如棉花抗虫性状的 表现下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图回答。
1．能否利用人的皮肤细胞进行过程①？过程②特别需要的酶是哪一种？答案 不能，皮肤细胞中胰岛素基因不表达；过程②是逆转录，需要逆转录酶。
2．如何将A 和B 连接成C ？操作后的产物只有C 吗？答案 用同一种限制酶切割A 和B ，再加入DNA 连接酶，才能形成C 。
操作后的产物除了C ，还可能有A 与A 结合、B 与B 结合的产物。
3．如果要检测D 中是否含有C ，通常如何检测？答案 利用C 上的标记基因进行检测。
4．人的胰岛素基因能够在大肠杆菌细胞中表达的基础是什么？答案 所有生物共用一套遗传密码。
5．该方法和诱变育种相比，有什么优点？答案可以定向地改造生物的遗传性状。
知识整合胰岛素基因只在胰岛细胞中转录出mRNA；目的基因和运载体结合时，通常用同一种限制酶切割，再加入DNA连接酶；操作后的产物也有目的基因和运载体自我环化的产物。
基因工程可以定向地改造生物的遗传性状。
1．某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程的方法，将基因a与运载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。
结合图形分析下列有关这一过程的叙述，不正确的是( )A．获取基因a的限制酶的作用部位是图中的①B．连接基因a与运载体的DNA连接酶的作用部位是图中的②C．基因a进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞D．通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状答案 B解析限制酶和DNA连接酶均作用于磷酸二酯键，即①处，二者作用相反，分别是打开和连接该化学键；目的基因进入受体细胞后，会随着马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞，使之产生定向变异，从而改变其遗传性状。
2．如图所示为一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。
下列有关说法不正确的是( )A．X是能合成胰岛素的细菌细胞B．质粒具有标记基因和多个限制酶切点C．外源基因与运载体的重组只需要DNA连接酶D．该细菌的性状被定向改造答案 C解析根据图示，重组质粒导入的是细菌细胞，所以X是能合成胰岛素的细菌细胞，A正确；质粒作为运载体需要有多个限制酶切点以便转运多种目的基因，同时具有标记基因以便检测目的基因是否导入受体细胞内，B正确；基因与运载体的重组需要限制酶和DNA连接酶，C错误；基因工程的特点是能够定向改造生物的性状，D正确。
二、基因工程的应用及其安全性1．基因工程的应用(1)基因工程与作物育种①目的：获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种。
②实例：抗棉铃虫的转基因抗虫棉。
③意义：抗虫基因作物的使用，不仅减少了农药的用量，大大降低了生产成本，而且还减少了农药对环境的污染。
(2)基因工程与药物研制①实例：用基因工程方法生产胰岛素。
②过程：胰岛素基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌内获得成功的表达。
(3)基因工程与环境保护实例：利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油、处理工业废水等。
2．转基因生物和转基因食品的安全性1．你所知道的我国转基因成果都有哪些？答案我国科学家培育的转基因猪、牛、鸡、鲤鱼等，还有大批具有抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆等全新性状的农作物。
2．转基因抗虫玉米在环境保护上的重要作用是什么？此种转基因玉米独立种植若干代后是否会出现不抗虫的植株，为什么？答案减少了农药使用对环境造成的污染。
转基因生物独立种植若干代后，也会出现不抗虫的植株，因为玉米螟(玉米植株上的一种害虫)可能会发生基因突变，基因突变是不定向的，突变后的玉米螟可能对苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白不敏感。
3．转基因成果令人叹为观止，下列不是转基因成果的一项是( )A．抗虫棉花B．能清除石油污染的假单胞杆菌C．我国奶牛的主要品种——中国荷斯坦奶牛D．抗除草剂玉米答案 C解析转基因生物是指运用基因工程操作程序，即通过提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定等获得的含有外源基因的生物。
转基因生物包括转基因植物、转基因动物和转基因微生物。
抗虫棉花、能清除石油污染的假单胞杆菌、抗除草剂玉米都属于转基因成果。
我国奶牛的主要品种中国荷斯坦奶牛，是杂交育种技术的结果。
4．下列关于基因工程及转基因食品的安全性的叙述，正确的是( )A．基因工程经常以抗生素抗性基因作为目的基因B．通过转基因技术可获得抗虫粮食作物，从而增加粮食产量，减少农药使用C．通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种限制性核酸内切酶处理运载体DNAD．若转入甘蔗中的外源基因来源于自然界，则生产出来的甘蔗不存在安全性问题答案 B解析基因工程常以抗生素抗性基因作为标记基因；在基因工程的实验操作中一定要注意用同一种限制性核酸内切酶来处理含目的基因的DNA和运载体DNA，使它们产生相同的黏性末端；若转基因甘蔗中的外源基因来源于自然界，则仍可能存在食品安全、环境安全等安全性问题。
1．科学家们经过多年的努力创立了一种新兴生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是( )A．定向提取生物体的DNA分子B．定向地对DNA分子进行人工“剪切”C．在生物体外对DNA分子进行改造D．定向地改造生物的遗传性状答案 D解析基因工程就是通过对生物体的基因进行修饰改造，使之按照人们的意愿表现出人们所需要的性状，产生人类所需要的基因产物，可见基因工程的目的是定向改造生物的遗传性状。
2．如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步骤需用到的工具是( )A．DNA连接酶和解旋酶B．DNA聚合酶和限制性核酸内切酶C．限制性核酸内切酶和DNA连接酶D．DNA聚合酶和RNA聚合酶答案 C解析如图所示为目的基因与运载体结合过程，需要基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶和基因的“针线”——DNA连接酶。
此过程不涉及DNA复制，不需要DNA聚合酶和解旋酶。
3．一旦禽流感病毒与人类病毒重组，从理论上讲，就有可能在人与人之间传播该疾病。
届时，这种病毒就会成为人类病毒。
这里所说的重组与下列哪项本质相同( )A．基因工程B．太空育种C．单倍体育种D．多倍体育种答案 A解析不同类型的病毒重组实质是病毒间的基因转移和拼接，与基因工程本质是相同的，都是基因重组，只是基因工程是人为操作的，病毒之间的基因重组是自发的。
4．下列关于转基因生物与环境安全的叙述，错误的是( )A．重组的微生物在降解污染物的过程中可产生二次污染B．种植抗虫棉可以减少农药的使用量，对环境没有任何负面影响C．如果转基因花粉中含有毒蛋白或过敏蛋白，可能会通过食物链传递到人体内D．转基因生物有可能对生态系统的稳定性和人类的生活环境造成破坏答案 B解析种植抗虫棉虽然可以减少农药的使用量，但由于抗虫害的转基因作物的长期大量种植，会使目标害虫发生群体改变，产生抗性，更难杀灭。
5．酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可用于生产食品和药品等。
科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。
基本的操作过程如下：(1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传的变异的来源中属于____________。
(2)本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的运载体是____________。
(3)要使运载体与LTP1基因连接，首先应使用____________进行切割。
(4)切割完成后，利用____________将运载体与LTP1基因连接。
答案(1)基因重组(2)质粒(3)同一种限制酶(4)DNA连接酶解析(1)基因工程能克服远缘杂交不亲和的障碍，使原本不在一起的基因组合到一起，使生物具有特定性状，其原理为基因重组。
(2)运载体是取自大肠杆菌的质粒(见图)。
(3)(4)基因工程中的“剪刀”为限制酶，两个序列相同、能互补配对的黏性末端可用DNA连接酶“缝合”。
课时作业[学考达标]1．下图表示限制酶切割某DNA分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点是( )A．CTTAAG，切点在C和T之间B．CTTAAG，切点在T和A之间C．GAATTC，切点在G和A之间D．GAATTC，切点在C和T之间答案 C解析一种限制酶只能识别某种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。
该限制酶能专一性识别GAATTC的序列，并在G和A之间将这段序列切开。
2．下列关于限制酶和DNA连接酶的理解，正确的是( )A．其化学本质都是蛋白质B．DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键C．它们不能被反复使用D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶答案 A解析限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质；DNA连接酶连接的是两个DNA片段间相邻两个碱基间的磷酸二酯键；酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用；DNA聚合酶是在细胞内DNA分子复制时发挥作用的，不能替代DNA连接酶。
