人教版高中生物必修二第六章第2节《基因工程及其应用》 教案

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第六章 第2节 基因工程及其应用

设计者：长治六中 宋庆丽

一、教材分析

1.教学内容分析

《基因工程及其应用》是人教版生物必修二第六章第二节的内容。包括以下三方面内容：基因工程的原理、基因工程的应用、转基因生物和转基因食品的安全性。其中基因工程的原理是本节内容的重点和难点，这部分内容又包括了基因工程的概念、工具、操作步骤 。只有在了解了基因工程的原理这部分内容的基础上才能更好地了解此项技术的应用，进而更深入的思考转基因生物及转基因食品的安全性。

基因工程是在杂交育种及诱变育种技术的基础上，不断探索研究出的取得突破性进展的新技术。是在分子水平上进行的操作技术，在高中阶段不可能直接让学生进行相关实验和操作，所以在教学中，应借助多媒体课件以图片及动画的形式来呈现这一动态过程。使学生能够更加直观的理解这样一个分子水平上的技术，在头脑中也能呈现这样一个动态的过程。本节课以基因工程操作步骤为主线，穿插基因工程工具的结构特点和功能及其概念，通过启发式的提问，及小组讨论的方法调动学生的学习兴趣以及思维。

2.课程标准要求

具体内容标准：关注转基因生物和转基因食品的安全性

二、教学目标 第 2 页 【知识目标】

1.简述基因工程基本原理。

2.描述基因工程的概念。

3.说出基因工程的工具、基本步骤。

【能力目标】

1.能根据老师的实例讲解以及在掌握基因工程工具、步骤的基础上能解决新的问题。

2.举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。

【情感目标】

1.在学习了基因工程的原理及应用的基础上，深入思考转基因生物及转基因食品的安全性，关注人类健康，上升到伦理方面的思考。

三、教学重点和难点

重点：（1）基因工程的概念；

（2）基因工程工具的特点和功能；

（3）基因工程的基本操作步骤。

（4）基因工程的应用及转基因生物和食品的安全性

难点：（1）基因工程工具的特点和功能

（2）基因工程基本操作步骤

四、教学课时 1个课时（40分钟）

五、教学方法

多媒体教学（借助PPT课件以图片和动态形式进行教学） 第 3 页 直观教学法 （通过课件和板书，让同学们直观感受基因工程的操作步骤，并进行一定的思考）

小组讨论法（通过小组讨论，能对所学的知识加以运用）

六、教学用具

多媒体、ppt课件、图片、高中生物必修二教材

七、教学板书：

第2节 基因工程及其应用

一、实例展示

“剪刀” —限制酶

工具 “针线” —DNA连接酶

“运输车”—运载体

二、基因工程的步骤

剪切 连接 导入 表达

三、基因工程的概念

基因工程的原理：基因重组

四、基因工程的应用

八、教学过程

教学程序 教师行为 学生活动 设计意图 第 4 页

导入

（2min） 同学们，上节课我们学习了杂交育种和诱变育种两种育种技术，虽然这两种育种技术广泛应用于我们的生产实践，但仍然存在很多的不足和局限。

比如说杂交育种年限长，而且仅限于同种物种间的杂交；诱变育种又有一定的盲目性。所以需要不断探索寻找新的方法，新的技术，更好的满足我们生产时间的需要。今天，我们就来学习一项新的技术—基因工程，看看这项技术取得了那些突破性的进展，又是怎样为我们人类所用的呢？

我们先看一下这样机组图片（PPT展示动物图片）大家见过这样的动物吗？能说出它们的名字吗？

这是我们人类大胆的想象，想象着将不同种动物结合在一起，形成这样奇奇怪怪的动物。当然，到目前为止，还没有见过这样的动物。

认真听，并回顾思考杂交育种和诱变育种的不足。

仔细观察图片并回答没有（感兴趣，惊奇)

通过巩固旧知引出新课，让学生明白，科学技术实在不足的基础上一步步改进和创新的。

通过图片来引起同学们的兴趣。激发学习热情。

那会不会出现像图片中那样将不同物种结合在一起形成新的物种，更好的为我们所用呢？我们一起看这样一则资料（资料展示，以往胰岛素的提取方法；而微生物可以分泌产物，繁殖速率又快）

设想：能不能让微生物也产生出人胰岛素这样很珍贵的药物？

经过多年努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程（DNA拼接技术）

下面通过一个实例我们一起跟随科学家的脚步，看看他们是怎样运用基因工程这项技术来使大肠杆菌产生出了人胰岛素的。（PPT一步一步展示，图文结合）

第一步，他们从组织细胞中提取仔细阅读资料，并联想二者之间会有什么联系，产生疑问。

跟随老师的引导进行思考。

跟着老师的思路，认真听并思考。

仔细看图，并听讲提高同学们分析资料的能力，并思考问题。

通过设想来引出基因工程，给同学们留下思考空间。

通过一步第 5 页

基因工程的工具、步骤、概念、原理

（25min） 出了人胰岛素基因。

第二步，用酶截取所提取的基因上的一段DNA片断。

第三步，从大肠杆菌中分离出了一种环状物质。

第四步，用另一种酶将截取的DNA片段和环状物质进行重组。

第五步，将重组物导入大肠杆菌

第六步，培养大肠杆菌克隆大量基因。

这就是科学家使大肠杆菌产生人胰岛素的大致步骤，其实这就是基因工程的大体程序。到现在为止大家对这个过程也有了一个清晰的了解，肯定大家也存在不少的疑惑。我们再回过头来看一下。

第二步时，用一种酶截取DNA片段，那这种酶究竟是一种怎样的物质，这就涉及到了我们基因工程的工具一，我们把它形象的称为“基因的剪刀”-限制性内切酶（限制酶），通过这样一个例子来看看它是怎样作用的（PPT展示EcoRI限制酶的作用序列）：EcoRI：它是限制酶的一种，可以专门识别DNA分子中含有的“GAATTC”这样的序列，一旦找到就可以从G和A之间剪断，形成两个互补配对的粘性末端。

限制酶：分布：主要在原核生物中；切点：磷酸二酯键；作用特点：特异性，一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。

现在请大家思考：被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？

第四步时，用另一种酶进行连接，那另一种酶又是什么呢，这就涉及到了第二种工具，我们把它形象的称为“基因的针线”-DNA连接酶,通过动画来展示DNA连接酶的作用方解，头脑中形成一条大肠杆菌产生人胰岛素的完整的思路过程。并提出一些疑问：第二步，所用的酶是什么酶？第三步的环状物质又是什么？它的作用是什么？等。

认真听讲，仔细看PPT，弄清限制酶切割的是哪个位点。

思考讨论并回答：具有形同的粘性末端，因为限制酶具有特异性。

一步的展示，将整个过程动态展现出来，更清晰，形象。

具体讲解整体中的各部分，让学生掌握的更透测，理解的更深刻。

动画展示酶的作用方式，让第 6 页 式。

连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。注意：DNA连接酶连接的是DNA骨架上的缺口，不是碱基间的氢键

第三步时，提到了环状物质，这种环状物质又有何用处呢，这就是基因工程的第三种工具，形象的将它称为“基因的运输车”-运载体。

运载体的作用：①将外源基因转移到受体细胞中去；②利用运载体在受体细胞内，对外源基因进行大量复制；

运载体必须同时满足三个要求：①具有一到多个限制酶的酶切位点,以便与外源基因连接；②能进入受体细胞并在受体细胞内稳定存在并能复制、表达；③具有标记基因,便于目的基因的筛选.

常用的运载体：质粒（质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子.）、噬菌体和动植物病毒等

现在大家已经知道了基因工程的三种必备工具，又通过刚刚的实例了解了基因工程的大体步骤，现在请以小组为单位讨论：基因工程的核心步骤。评价学生回答的并总结：

基因工程基本步骤：（1）获取目的基因；（2）目的基因与运载体结合；（3）将目的基因导入受体细胞；(4)目的基因的检测与鉴定

现在我们掌握了基因工程的工具、步骤，那大家能不能给基因工程下一个定义呢？请同桌相互讨论一

认真听讲并结合图片加以理解。

根据实例的大体步骤以及三种工具的，讨论，用自己的话，说出基因工程的核心步骤。

回顾基因工程的步骤，并用自己的话，定义基因工程。 学生更直观的理解。

适当的引导之后，让同学们自己总结步骤，用自己的话给基因工程下一个定义，可以培养他们的整合知识的能力，同时也能体现