中图版选修三基因工程的原理教案
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《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。
基因工程和蛋白质工程考纲要求:1、基因工程的诞生 I2、基因工程的原理及技术U3、基因工程的应用U4、蛋白质工程I来源学科网一、基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望,通过体外DNA重组和转基因技术,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
基因工程是在___________ 水平上进行设计和施工的,又叫做DNA重组技术。
(一)基因工程的基本工具[…1•“分子手术刀” 一一________________________________(1)来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的。
(2)功能:能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的______________ ,因此具有专一性。
(3)结果:经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式:_____________ 2.“分子缝合针” 一一_______________________(1)_________________________________ 功能:缝合(2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端,形成磷酸二酯键。
DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端,形成磷酸二酯键。
3.“分子运输车”-- -----------------(1)载体具备的条件:①能在受体细胞中复制并稳定保存。
②具有一至多个限制酶切点,供外源DNA片段插入。
③具有标记基因,供重组DNA勺鉴定和选择。
(2)最常用的载体是__」它是一种有自我复制能力的双链环状DNA分子。
(3)其它载体:噬菌体、动植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步:目的基因的获取1.目的基因是指:编码蛋白质的基因。
2.原核基因采取直接分离法获得,真核基因是人工合成法。
人工合成目的基因的常用方法有反转录法和化学合成法。
限制酶运载体直接分离法:供体细胞中的DNA> DNA片段一受体细胞一DNA片段扩增反转录法:逆转录合成mRNA —单链DNA —双链DNA化学合成法:根据已知的蛋白质的氨基酸序列,推测出相应的mRNA序列,推测出结构基因的核苷酸序列,再通过化学方法,合成目的基因。
专题一 1.1 DNA重组技术的基本工具1、教材分析《DNA重组技术的基本工具》是人教版生物选修三专题一《基因工程》的第一节,本节内容主要是介绍了DNA重组技术的三种基本工具,是学习《基因工程的基本操作程序》的基础和前提。
2、教学目标1.知识目标:(1)简述基础理论研究和技术进步催生了基因工程。
(2)简述DNA重组技术所需的三种基本工具。
2.能力目标:运用所学DNA重组技术的知识,模拟制作重组DNA模型。
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。
3、教学重点和难点1、教学重点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
2、教学难点基因工程载体需要具备的条件。
4、学情分析学生在必修课中已经学习过关于基因工程的基础知识,对于本部分内容已经有了初步了解,所以学习起来应该不会有太大的困难。
5、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6、课前准备1.学生的学习准备:预习《DNA重组技术的基本工具》,初步把握DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
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:1课时一、教学过程(一) 预习检查、总结疑惑。
检查学生落实预习情况并了解学生的疑惑,使教学具有针对性。
(二)情景导入、展示目标。
教师首先提问:A.我们以前在哪部分学习过基因工程?(必修二从杂交育种到基因工程)B.回想一下,转基因抗虫棉是怎样培育出来的?经过了哪些主要步骤?(实质是基因工程的基本操作程序:目的基因的获取,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)从这节课开始,我们将深入学习基因工程,今天我们来学习DNA重组技术的基本工具。
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。
优选资料上课时间年月日第课时总课时课题专题 1 基因工程授课 1.简述基础理论研究和技术进步催生了基因工程。
2.简述基因工程的原理及技术。
目标教重点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
材分难点基因工程载体需要具备的条件。
析教具授课设计抗虫棉培育过程教表达与学生方练习、谈论相学结合法教谈论:抗虫棉是利用什么手段培育的?需要什么工具?提示:利用转基因技术(基因工程);工具:限制酶、 DNA 连接酶、运载体等。
一、基因工程的看法以及工具学 1.看法 :指依照人们的梦想,进行严格的设计,并经过体外DNA 重组和转基因等技术,赐予生物以新的遗传特点,从而创立出更吻合人们需要的新的生物种类和生物产品,由于基因工程是在DNA 分子水平进步行和推行的,因此又叫做DNA 重组技术。
过 2.基因工程的工具:( 1)“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(简称限制酶)程①存在:原核生物中②作用:鉴别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列,并使每一条链中特定的部分的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
③形成的尾端种类:粘性尾端、平尾端。
( 2)“分子缝合针”——DNA 连接酶(作用于磷酸二酯键)(3)“分子运输车”——载体条件:①能在受体细胞中复制并牢固保存,对受体细胞无毒无害;②拥有一至多个酶切位点;③标记基因(一般为抗生素抗性基因,用来优选)。
种类:①质粒(最常用)②其他:λ 噬菌体的衍生物、动植物病毒等作用:携带外源 DNA 片段进入受体细胞。
特点:可在受体细胞中进行自我复制或整合到染色体DNA 上随染色体DNA 进行同步复制。
二、基因工程的基本操作程序:1.目的基因的获得:( 1)从基因文库中获得①基因文库的种类:(酵母菌为例)基因组文库:把某种生物基因组的全部遗传信息经过克隆载体储藏在一个受体菌克隆子集体中,这个集体即为这种生物的基因组文库。
cDNA文库:指某生物某一发育时期所转录的mRNA全部经反转录形成的CDNA片段与某种载体连接而形成的克隆的会集。
高中生物选修基因工程教案教学目标:1. 了解基因工程的基本概念和原理;2. 掌握基本的基因工程技术和方法;3. 了解基因工程在农业、医学等领域的应用;4. 培养学生的创新意识和实验能力。
教学内容:1. 基因工程的概念和发展历史;2. 基因工程的基本原理和技术;3. 基因工程的应用领域;4. 基因工程的伦理和风险问题。
教学步骤:第一课时:基因工程概念和原理1. 介绍基因工程的定义和发展历史;2. 讲解基因工程的基本原理和技术,如基因克隆、PCR等;3. 展示基因工程实验室和设备。
第二课时:基因工程技术和方法1. 介绍基因工程常用的技术和方法,如DNA重组、转基因等;2. 演示基因工程实验操作流程;3. 组织学生进行基因工程实验操作实践。
第三课时:基因工程在农业领域的应用1. 介绍基因工程在农业领域的应用,如转基因作物的开发和种植;2. 分析转基因作物的优势和劣势;3. 讨论基因工程对农业发展的影响。
第四课时:基因工程在医学领域的应用1. 介绍基因工程在医学领域的应用,如基因治疗和干细胞技术;2. 探讨基因工程在医学领域的潜在价值和挑战;3. 分析基因工程对医学进步的影响。
第五课时:基因工程的伦理和风险问题1. 讨论基因工程所涉及的伦理和道德问题;2. 分析基因工程可能存在的风险和挑战;3. 引导学生思考基因工程的未来发展方向。
教学评估:1. 学生课堂表现和参与度;2. 学生基因工程实验操作的能力和独立思考能力;3. 学生对基因工程应用和伦理问题的分析和思考能力。
教学资源:1. 教科书《高中生物选修基因工程》;2. 实验室设备和材料;3. 互联网和多媒体资源。
教学反思:通过本节课程的学习,学生不仅可以对基因工程有一个全面的了解,还可以培养其实验能力和创新意识。
同时,也能够引导学生思考科技发展所涉及的伦理和道德问题,培养学生正确的价值观和社会责任感。
愿本课程能激发学生对生物科学的兴趣,为其未来的学习和发展奠定基础。
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》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。
高中科学教案认识基因工程的原理与应用高中科学教案:认识基因工程的原理与应用导引:基因工程是一门前沿的科学领域,具有广泛的应用前景。
本教案旨在让学生了解基因工程的原理和应用,并引导学生思考其对生活和社会的影响。
一、基因工程的概念和定义(100字)基因工程是利用重组DNA技术,通过改变或合成特定基因序列,以创造、修饰和转移基因的工程技术。
基因工程使得人类能够直接干预生物的遗传信息,对生物体进行精准改造。
二、基因工程的原理(300字)1. 基因的截取和粘接基因工程主要通过DNA剪切酶酶切和DNA连接酶的作用,将目标基因片段从一个物种的基因组中截取出来,经过相应处理后,再粘接到另一物种的基因组上。
2. 基因的扩增和复制为了在实验室中对目标基因进行操作,科学家通常会使用聚合酶链式反应(PCR)技术,将少量基因分子扩增成大量基因子,以便进行后续实验研究。
3. 基因的转染和转化通过载体向目标生物体导入外源基因,使其被转录和翻译,产生新的蛋白质。
常用的转染和转化方法包括细菌转化、动物细胞转染和植物基因转化等。
4. 基因的表达和调控转基因生物中外源基因的表达需要适当的调控。
科学家通过引入启动子和调控元件,如促进子、抑制子等,来实现对基因表达的精确调控。
三、基因工程的应用领域(500字)1. 农业领域基因工程技术被广泛应用于农作物的改良和保护。
通过转基因技术,可以使农作物具备抗虫、抗病、耐旱等优良特性,提高农产品的产量和质量。
例如,转基因水稻的抗虫基因使其免受瘟疫虫的侵害,提高了产量。
2. 医学领域基因工程为医学疾病的预防和治疗提供了新的手段。
通过基因检测和基因诊断技术,可以早期发现遗传疾病的风险,帮助患者采取相应的预防措施。
此外,基因工程还可用于生产重组蛋白质药物、基因治疗和细胞治疗等,为疾病的治疗提供了更多选择。
3. 环境保护领域基因工程技术在环境修复和污染治理方面有广阔应用前景。
通过转基因微生物的应用,可以高效降解或吸收污染物,实现环境的可持续发展。
《基因工程》实验教学教案一、实验背景基因工程是一门应用生物学的分支,通过对基因的操作和重组,实现对生物性状的改良和功能的研究。
本实验教学旨在让学生了解基因工程的基本原理,掌握基因克隆、表达和检测的方法,培养学生动手实践能力和创新思维。
二、实验目标1. 了解基因工程的基本原理及实验步骤;2. 掌握PCR扩增、DNA提取、酶切、连接、转化等实验技术;3. 学会分析实验结果,提高学生解决实际问题的能力;4. 培养学生团队合作精神和创新思维。
三、实验内容1. 基因克隆:利用PCR扩增目的基因,并进行酶切、连接,将目的基因插入到载体中;2. 基因转化:将重组载体导入受体细胞,筛选转化成功的细胞;3. 基因表达:对转化成功的细胞进行诱导表达,检测目的蛋白的表达情况;4. 实验结果分析:分析实验数据,探讨实验过程中可能存在的问题,并提出改进措施;四、实验材料与仪器1. 材料:大肠杆菌、质粒、PCR试剂、酶切酶、连接酶等;2. 仪器:PCR仪器、电泳仪、离心机、恒温培养箱、显微镜等。
五、实验步骤1. 实验前的准备工作:了解实验原理,阅读相关文献,准备实验材料和仪器;2. 基因克隆:设计引物,进行PCR扩增,酶切目的基因和载体,连接目的基因与载体,转化大肠杆菌;3. 基因转化:将重组载体导入受体细胞,筛选转化成功的细胞;4. 基因表达:对转化成功的细胞进行诱导表达,检测目的蛋白的表达情况;5. 实验结果分析:分析实验数据,探讨实验过程中可能存在的问题,并提出改进措施;注意事项:1. 严格遵循实验步骤和操作规范,确保实验安全;2. 实验过程中遇到问题,及时与教师沟通,寻求帮助;3. 注重团队合作,共同完成实验任务。
六、实验教学安排1. 理论讲解:2课时2. 实验操作:4课时3. 实验结果分析与讨论:2课时七、实验评价1. 实验操作的正确性和熟练程度;2. 实验结果的准确性及分析的深度;4. 团队合作与沟通能力的展现。
高三生物学《基因工程》的教案一、教学目标1. 知识目标简述基因工程的基本原理。
说出基因工程的操作工具及作用。
概述基因工程的基本操作步骤。
2. 能力目标通过对基因工程操作步骤的分析,培养学生的逻辑思维能力。
通过小组讨论和案例分析,提高学生的合作学习能力和解决问题的能力。
3. 情感目标关注基因工程的发展,体会科学技术对人类生活的影响。
培养学生的创新意识和科学态度。
二、教学重难点1. 教学重点基因工程的基本原理和操作步骤。
基因工程的操作工具。
2. 教学难点基因工程中各种工具的作用及操作步骤的理解。
三、教学方法讲授法、讨论法、案例分析法、多媒体辅助教学法。
四、教学过程1. 导入新课通过展示一些基因工程的成果图片,如转基因抗虫棉、转基因大豆等,引出本节课的主题——基因工程。
提问学生对基因工程的了解,激发学生的学习兴趣。
2. 讲授新课基因工程的概念和基本原理讲解基因工程的定义,强调基因工程是在分子水平上进行的操作。
分析基因工程的基本原理,即基因重组。
通过实例说明基因工程是如何实现不同生物之间的基因转移和重组的。
基因工程的操作工具限制酶:介绍限制酶的来源、作用特点和作用结果。
通过图片和实例展示限制酶如何识别特定的核苷酸序列并切割DNA 分子。
DNA 连接酶:讲解DNA 连接酶的作用,即连接被限制酶切开的磷酸二酯键。
比较不同类型的DNA 连接酶的特点和用途。
运载体:介绍运载体的种类,如质粒、噬菌体和动植物病毒等。
分析运载体的作用,包括携带目的基因、在宿主细胞中复制和表达等。
基因工程的基本操作步骤目的基因的获取:讲解获取目的基因的方法,如从基因文库中获取、利用PCR 技术扩增目的基因等。
分析各种方法的优缺点和适用范围。
基因表达载体的构建:强调基因表达载体的组成部分,包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
讲解构建基因表达载体的过程和目的。
将目的基因导入受体细胞:介绍将目的基因导入不同受体细胞的方法,如农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法等。
第六章第二节基因工程
第一课时基因工程的原理
一、教学目标
(一)知识与技能:1、说出基因工程的概念。
2、概述基因工程的基本工具。
3、概述基因工操作的基本步骤。
(二)过程与方法:以具体实例讲述,利用教具,使学生体会基因工程“剪、拼、接、转”的主要过程。
(三)情感、态度与价值观:理解基因工程的出现使人类可以按照自己的意愿定向的改造生物,培育出新品种。
二、教学重难点
(一)重点:1、基因工程的基本原理。
2、基因工程的主要步骤。
(二)难点:基因工程的基本原理。
三、教学理念和设计思路
本节课不仅是简单地让学生记住基因工程的原理和步骤,而是要将探究性学习和教学方法整合其中,充分应用生活常识和前面学过的知识引导学生思考基因工程的原理和步骤。
四、学情分析
学生已经学习了关于基因的部分基础知识,通过大众媒体以及市面销售的食品中,对基因工程也有所关注,但是学生对基因工程的原
理、具体操作过程了解并不多。
再家还是那个基因工程是在分子水平上进行操作的,过程细微、抽象,因此,学生在基因工程的学习上会比较吃力,难以理解。
五、教学过程。
高中生物《基因工程的原理》教案一、教学目标1.简述基因工程的基本原理和过程。
2.通过对书中以及ppt课件中的插图、图片的观察,学会科学的观察方法,提高收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析问题和解决问题的能力。
3.激发对基因工程原理及应用的探究兴趣。
二、教学重难点重点:基因工程的基本原理和大致过程。
难点:基因工程的基本原理。
三、教学过程(一)新课导入多媒体展示图片,提问:你知道为什么能把人的基因“嫁接”到细菌上吗?你能推测出,这种基因的“嫁接”是怎么实现的吗?你能举出一些类似的,与你的生活关系密切的例子吗?通过设疑,导入新课。
(二)新课教学1.基因工程的概念学生交流讨论,师生共同总结基因工程的概念。
2.类比学习基因工程的基本工具:剪刀、针线、运载体教师用类比的方法引导学生思考基因工程的大致步骤和所需要的工具:剪刀、针线、运载体等。
教师指导,得出所用工具为基因剪刀、基因针线、基因的运载体。
3.以EcoR I为例,构建重组DNA分子模型,体会基因的剪切、拼接、缝合的道理。
教师交代清楚EcoR I是限制性内切酶,能在特定位置上切割DNA 分子的酶并且在DNA分子内部“下剪刀”,专门识别DNA分子中含有的“GAATTC”这样的序列,剪切G和A之间的链接。
用同一种限制性内切酶切割后的DNA片断其末端可以用连接酶来缝合。
这样“剪切拼接”就可以形成重组的DNA分子。
将学生分成4个人一组,发给所需材料,提出问题:(1)在制作模型时用到的工具(剪刀和不干胶)各代表什么?比较剪切后的DNA片断的末端切片,你发现有什么特点呢?(2)回顾在模型构建过程中,每一步的操作和所用到的工具以及形成的“产品”,你对重组DNA的操作有什么新的理解?4.通过图片或课件展示DNA分子转入受体细胞的过程,了解运载体及其特点。
教师启发学生思考重组后的DNA分子还需要特殊的搬运工具运载到受体细胞(如大肠杆菌、动植物细胞)中。
教师用图片或课件动画展示质粒的结构及特点。
第6章基因工程的原理一、教学目标【知识目标】简述基因工程的基本原理,了解基因工程所用到的工具和基因工程的大致过程【能力目标】通过制作模型并应用到学习中,培养学生丰富的想象力和创造力。
【情感态度价值观】培养严谨的科学态度,树立合作学习意识,体验合作学习的乐趣。
二、教学重点和难点1.教学重点:基因工程的基本过程及所用的工具。
2.教学难点:根据基因工程原理,利用大肠杆菌生产胰岛素三、教学方法:自主学习模型制作过程体验讲练结合四、教学课时:1五、教学过程教学内容教师组织和引导学生活动教学意图以目前国内反响最大的转基因玉米美国先锋玉米335,导出本节课的课题——基因工程听、思考创设情境一、基因工程的基本概念一)、限制出示导读提示,请快速阅读教材102-103页,回答下列问题,并画出关键词语。
1、基因工程概念、依据的原理和意义2、限制酶的作用、特点3、限制酶切割后的结果4、DNA连接酶作用5、基因的运载体的概念、作用、最常用的运载体有哪些?质粒主要存在于哪?6、基因工程操作步骤?(点评:绝大数学生通过看书可以总结出答案,老师巡视指导。
)学生思考、回答图解分析自主学习酶一)、基因的剪刀--限制酶以EcoRⅠ为例,说明限制酶切点及黏性末端模型构建:学生以小组为单位,以EcoRⅠ为例,构建重组DNA分子模型,体验DNA剪切拼接的重组过程。
方法:用纸板或硬纸剪成长方形,把老师给的碱基序列写上去,然后再写出对应链的碱基序列。
操作1:以EcoRⅠ切割该DNA分子,观察并叙述其结果。
操作2:以EcoRⅠ切割两个不同的DAN分子,观察并叙述其结果。
操作3:用不同的限制酶来切割相同的DNA分子,观察并叙述其结果。
教师要启发学生思考,你的每个动作都代表什么含义?教师引导:小组分析讨论,以上操作产生的结果说明了什么?师生共同总结:同一种限制酶切割不同的DNA,可以产生相同的黏性末端,相同的黏性末端可以碱基互补配对。
而不同的限制酶切割同一种DNA也会形成不同的黏性末端。
基因工程高中生物教案目标:让学生了解基因工程的基本概念和应用,培养学生对生物技术的兴趣和理解。
教学目标:1. 了解基因工程的定义和基本原理。
2. 掌握基因工程在农业、医学和工业领域的应用。
3. 能够分析基因工程对社会和环境带来的影响。
4. 能够展示基因工程的原理和应用。
教学过程:一、导入(5分钟)引导学生思考:什么是基因工程?基因工程有哪些应用?为什么基因工程能够对人类社会带来影响?二、讲解基因工程的定义和基本原理(15分钟)1. 介绍基因工程的定义和基本原理。
2. 示意图展示基因工程的过程和步骤。
三、讨论基因工程在农业、医学和工业领域的应用(15分钟)1. 分组讨论学生对基因工程的看法和应用。
2. 展示不同领域的基因工程案例,让学生了解基因工程的广泛应用。
四、分析基因工程对社会和环境的影响(10分钟)1. 讨论基因工程对社会和环境可能带来的影响。
2. 引导学生分析基因工程的利弊,以及如何平衡其应用。
五、展示基因工程的原理和应用(15分钟)1. 学生展示个人或小组制作的基因工程模型或海报。
2. 学生介绍自己设计的基因工程应用案例。
六、总结与评价(5分钟)1. 学生回顾本节课学习内容,总结基因工程的基本概念和应用。
2. 评价学生对基因工程的理解和表现。
作业:1. 完成一份关于基因工程的研究报告,包括定义、原理、应用和影响。
2. 设计一个基因工程应用方案,包括项目目标、过程和预期效果。
扩展:1. 邀请专业人士来讲解基因工程在现实中的应用和发展。
2. 参观相关机构或实验室,了解基因工程技术的具体操作过程。
反思:1. 学生对基因工程的理解和应用能力有待提高,需要进一步加强实践操作和案例分析。
2. 需要鼓励学生积极参与讨论,提高对基因工程的实践能力和创新思维。
第一节基因工程的原理
【教学目标】
知识与能力方面:[来源:Z。
xx。
]
简述基因工程所需三种基本工具的作用。
简述基因工程的原理及基本操作程序。
过程与方法方面:
尝试运用基因工程原理,提出一解决实际问题的方案。
情感态度、价值观方面:
关注基因工程的发展。
【教学重点】
基因工程所需三种基本工具的作用。
基因工程操作程序。
【教学难点】
基因工程操作程序。
【教学方法】
学生分组讨论展示与教师总结归纳相结合,将知识化整为零逐一解决。
【教学课时】
1课时
【教学过程】
(导入新课)师:观看课件所列两种普通玫瑰与“蓝色妖姬”的图片,思考培育“蓝色妖姬”
的方法?
生:可以通过基因工程。
师:“蓝色妖姬”最早来自荷兰是一种加工花卉。
它是用一种对人体无害的染色剂和助染剂
调合成着色剂,等白玫瑰(或白月季)快到花期时,开始用染料浇灌花卉,让花像吸水一样,将色剂吸入进行染色。
据花卉专家介绍,目前世界上极少有自然生长的蓝色玫瑰花,现在
市场上出售的“蓝色妖姬”都是人工染色后的产物。
比较正规的“蓝色妖姬”是在花卉的成
长期开始染色,颜色能均匀地附着在花瓣上,看上去比较自然;部分商贩直接将普通的白玫瑰花采摘后染成蓝色,颜色不自然,也容易掉色。
2008年11月1日闭幕的东京国际花卉
博览会上,全球首批真正的蓝玫瑰首次在公众面前亮相。
这种蓝玫瑰是转基因玫瑰,被植入
三色紫罗兰所含一种能刺激蓝色素产生的基因,花瓣因而自然呈现蓝色。
(提出问题)1.基因工程得以实现的条件是什么?
2.限制性内切酶有何特点?
3.DNA连接酶有何功能?
(学生活动)仔细阅读探究活动“走进基因工程”,分组讨论展示所得答案。
(总结归纳)1.限制性内切酶一一“基因手术刀”
①来源:有大肠杆菌等微生物体内提取而来;
②特点:识别特定的脱氧核苷酸序列,并在特异的位点上切割磷酸二酯键从而把双链DNA
分子切开;限制酶识别的序列大多数为回文对称结构,切割位点在DNA两条链相对称的位置,如下图
原理,可以提取出含杂质较少的
DNA
该种限制性内切酶特异性识别
GAATTC 并在GA 之间进行切割,切割后产生的参
差不齐的末端称为粘性末端。
3. DNA 连接酶一一“基因缝纫针”
连接被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键,使被同一种限制性内切酶 切割的粘性末端重新连接成
DNA 双链。
来源学科网来源学科网ZXXK
(提出问题)基因工程的操作程序如何?
(学生活动)仔细阅读课本,小组协作绘制基因工程的流程图。
(总结归纳)1.基因工程的概述
①概念:按照人们的意愿,将一种生物的基因在体外剪切,并与特殊的运载工具进行重新 组合,然后转入另一种生物的体内进行扩增,并使之表达产生所需蛋白质的技术。
②意义:能够打破生物种属的界限,在分子水平上定向改造生物的遗传特性。
2. 基因工程的一般程序
目的基因的获得T 重组载体的构建T 重组载体的转化和筛选T 目的基因的表达和鉴定
3. 获取目的基因的方法
①目的基因:基因操作的外源基因 ②获取方法:直接分离法和人工合成法 直接从基因组中获取最常用的方法是
“鸟枪法”,即用限制酶将完整的 DNA 随机切成许多
片段,然后用某种检测方法挑选出所需要的基因。
如用“核酸探针法”
性同位素标记的DNA 单链,具有非常特异的脱氧核苷酸序列,能与 人工合成法主要有两种反转录法和化学合成法。
反转录法流程为:
DNA (目的基因);化学合成法流程为:氨基酸序列T 基因序列T 合成目的基因。
4. 构建重组载体的运载工具一一载体
① 条件:能在受体细胞中复制;具适宜的限制酶切割位点,供外源 DNA 片段插入;具有标
记基因,便于选择含有载体的细胞;对受体细胞无害。
② 类型:质粒、噬菌体或其它一些病毒,最常用的是质粒。
5. 重组载体的构建
用限制性内切酶对质粒切割,从而产生一个切口,用同一种限制性内切酶切割目的基因, 以产生相同的粘性末端,再通过
DNA 连接酶连接,就可以形成重组载体。
[来…。
m]
6. 重组载体的转化和筛选
① 转化方法:基因枪法、显微注射法和花粉管通道法。
受体是动物细胞时最常用的是显微注射法,是植物细胞时常用基因枪法。
② 筛选:利用载体上的标记基因,借助选择培养基进行筛选。
7. 目的基因的表达和鉴定
① 基因工程成功的标志:目的基因表达,进而产生相应的性状。
② 鉴定:检测转化的生物有没有显示出目的基因控制的性状, 如鉴定转基因抗虫棉是否成功, 可以直接让害虫吞噬转基因棉花的叶片,如果害虫死亡则操作成功,否则操作失败。
①实验原理:
DAN 不溶于酒精溶液,但细胞中的许多其他物质可以溶于酒精溶液。
利用这一
8.探究活动:尝试
DNA 的提取与鉴定
[来源:学科网ZXXK]
来源学科网ZXXK]
,核酸探针是用放射
DNA 互补链结合。
[来源学科网ZXXK
mRNT 单链DNA >双链
DNA 遇二苯胺(沸水浴)会被染成蓝色,因此,二苯胺可以作为鉴定 DNA 勺试剂。
②实验程序:
材料准备(新鲜菠菜和体积分数为 95%勺勺酒精溶液,冷冻处理)T 研磨(冰上操作过滤 T 离心T 加冷酒精T 鉴定(沸水浴) 【板书设计】 所需工具
•限制性内切酶:来源、特点 -DNA 连接酶来源学科网
因
工
程J 的、
概念:定向改 造 直接分 离法 ----- 鸟枪法 厂目的基因的获得彳 匚人工合成法一一人工合成法、反转录法 重组载体的构建一一载体(条件、类型) [来源:学_科_网]
操作程序■ 重组载体的转化和筛选
''-目的基因的表达和鉴定 转化方法
,鉴定方法 -基因枪法
-显微注射法 花粉管
通道法 【随堂练习】 1 •有关基因工程的叙述正确的是
A •限制酶只在获得目的基因时才用
B .重组质粒的形成是在细胞内完成的
C •质粒都可作为载体
D •蛋白质的结构组成为合成目的基因提供资料 2 •基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计,在基因操作的基本步骤中,不进行碱基
互 补 配 ( ) A.人工合成目的基因 C.将目的基因导入受体细胞 3.在基因工程中用来修饰改造基因的工具是 A.限制酶和 DNA 连接酶
C.限制酶和运载酶 3. 下图所示为限制酶切割某 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. CTTAAQ 切点在
B. CTTAAQ 切点在
C. GAATTC 切点在
D. GAATTC 切点在 4. 下列哪【 ( ) A.具有某些标记基因 C.能够在宿主细胞中复制
[来源:学.科.网Z.X.X.K ]
B.目的基因与运载体结合 D.目的基因的检测表达 B.限制酶和水解酶来源学科网
D. DNA 连接酶和运载酶 :C 和T 之间 :G 和A 之间
:G 和 A 之间 :C 和T 之间 项叙述不 (
A
i i i A h G I 1 i 1
G 的条件
载体必须具备 B
. D.
决定宿主细胞的生存 有多个限制酶切点
5.1979年,科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的在大肠杆菌体内
表达成功。
请根据图回答问题:
(1)此图表示的是采取________________ 合成基因的方法获取_______________________ 基因的过程。
(2)图中①DNA是以 __________________ 为模板,________________ 形成单链DNA在酶的作用下合
成双链DNA从而获得了所需要的基因。
(3)图中②代表的是__________________ ,在它的作用下将质粒(_____________ DNA切出 _______________ 末^端
[来源:学§科§网]
(4)图中③代表_____________________________ D NA含_______________________________ 。
(5)图中④表示将_______________________ 。
⑤表示________________________ D NA随大肠杆菌的繁殖
而进行________________________ 。
答案:1.D 2.C 3.C 4.B
5.(1)人工原胰岛素目的
(2 )原胰岛素mRNA逆转录
(3)特定的限制性内切酶环状黏性
(4)重组原胰岛素基因
(5)将目的基因导入受体细胞重组扩增
【布置作业】
完成学案及课本练习题
【教学反思】
基因工程在必修中已近有所体现,学生已有初步的认识,在学习中应以学生自学讨论为主,大胆放手给学生,学
DNA分子重组,并且
大肠杆菌
生兴趣高涨,学习积极性很高,效果较为理想!。