高中生物12基因基本操作程序—基因表达载体的构建教学设计新人教版选修3

基因工程的基本操作程序【教学目标】1.简述基因工程原理及基本操作程序。

2.尝试设计某一转基因生物的研制过程。

3.培养学生探索科学的严谨态度【教学重点】基因工程基本操作程序的四个步骤。

【教学难点】（1）从基因文库中获取目的基因。

（2）利用PCR技术扩增目的基因。

【教学过程】高考资源网复习：转基因抗虫棉培育的大致过程？引入：基因工程的基本操作程序：(一)、目的基因的获取目的基因：主要是指编码蛋白质的结构基因获取目的基因的方法：①从基因文库中获取（基因组文库，部分基因文库）②利用PCR技术扩增目的基因（变性，复性，延伸）原理：（DNA的复制）条件：（已知基因的核苷酸序列，四种脱氧核苷酸，一对引物，DNA聚合酶）方式：以（指数）方式扩增，即（n为扩增循环的次数）结果：（使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增）过程：a、DNA变性（90℃-96℃）：目的基因DNA受热变性，（氢键断裂），形成（DNA单链）。

b、退火（复性25℃-65℃）：系统温度降低，（引物）与（DNA模板）结合，形成局部双链。

c、延伸（70℃-75℃）：合成链在（DNA聚合酶）作用下进行延伸，合成与模板互补的DNA。

③通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成(二)、基因表达载体的构建基因表达载体的构建是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。

目的：使目的基因在受体细胞内稳定存在，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。

基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因、复制原点基因表达载体的构建过程：1.用一定的_______（限制酶）切割质粒，使其出现一个切口，露出____（黏性末端）。

2.用__________（同一种限制酶）切断目的基因，使其产生__________（相同的黏性末端）。

3.将切下的目的基因片段插入质粒的_____（切口）处，再加入适量_______ （DNA连接酶），形成了一个重组DNA分子（重组质粒）(三)、将目的基因导入受体细胞转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。

2019-2020年高中生物 1.2基因工程的基本操作程序教案新人教版选修3教学建议本节教学难点多,内容抽象,学生学起来具有一定的困难,因此建议采取化整为零、各个击破的教学策略。

例如,可以先解决为什么要分四个步骤的问题,再解决每一步骤的技术方法问题。

在突破每个难点、重点时,要注意加强教学媒体的运用,图文结合,使一些抽象的知识点“形象化”。

例如,在讲授利用PCR技术扩增目的基因时,可以先展示PCR反应原理的动态过程,让学生有个直观的认识,便于更好地理解。

同时在必修教材中学习过的一些知识可作为学习新知识的铺垫,所以在讲授新课之前可以先布置学生预习相关的内容。

比如说,目的基因的检测就与必修2中DNA指导蛋白质合成的过程相关联。

通过复习相关内容,学生就比较容易理解为什么要在三个层次上进行检测;而学习基因组文库时,若能联系必修2中人类基因组计划的内容,就可以让学生获得一些感性认识;还有在学习PCR扩增技术时,涉及了必修2中DNA复制的内容。

在课堂小结环节,建议通过安排学生设计某一转基因生物,将基因工程的操作程序有机地串联起来,从而加深对这一程序的认识。

例如,烟草是人类健康的“杀手”。

如果让它生产出人类需要的药物蛋白,应如何操作?通过这一实例引导学生结合目的基因从何而来,基因表达载体如何构建,如何导入烟草,如何检测药物蛋白产生与否等问题完成设计,可加深学生对基因工程原理的理解。

参考资料分子杂交技术分子杂交技术是基因工程中使用频率很高的一项技术,主要用于检测和鉴定,可以分为核酸分子之间的杂交和蛋白质分子之间的杂交。

常用的技术有下列三种。

1.Southern杂交——DNA和DNA分子之间的杂交。

目的基因是否整合到受体生物的染色体DNA 中,这在真核生物中是目的基因可否稳定存在和遗传的关键。

如何证明这一点,就需要通过Southern杂交技术。

基本做法:第一步,将受体生物DNA提取出来,经过适当的酶切后,走琼脂糖凝胶电泳,将不同大小的片段分开;第二步,将凝胶上的DNA片段转移到硝酸纤维素膜上;第三步,用标记了放射性同位素(或生物素)的目的DNA片段作为探针与硝酸纤维素膜上的DNA进行杂交;第四步,将X光底片压在硝酸纤维素膜上,在暗处使底片感光;第五步,将X光底片冲洗,如果在底片上出现黑色条带,则表明受体植物染色体DNA上有目的基因。

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。

高中生物 1.2基因工程的基本操作程序导学案新人教版选修31、简述基因工程原理及基本操作程序。

2、明确获取目的基因的方法。

3、掌握将目的基因导入受体细胞的方法。

4、掌握目的基因检测与鉴定的方法。

知识体系梳理一、目的基因的获取1、从基因文库中获取基因文库种类：。

2、利用PCR技术扩增目的基因(1)含义:是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。

(2)原理:④DNA双链复制。

(3)过程:第一步,加热至90~95 ℃ DNA解链为⑤单链;第二步,冷却至55~60 ℃,引物与两条单链DNA 结合;第三步,加热至70~75 ℃,热稳定DNA聚合酶(Taq酶) 从引物起始进行互补链的合成。

(4)特点: 指数形式扩增。

3、人工合成法:如果基因较小, 核苷酸序列又已知,可以通过用化学方法直接人工合成。

二、基因表达载体的构建1、组成:目的基因、启动子、终止子、标记基因。

2、功能: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;使目的基因能够表达和发挥作用。

3、启动子:位于基因的首端,是RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因转录出mRNA。

4、终止子:位于基因的尾端,功能是终止转录。

5、标记基因:鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将符合要求的受体细胞筛选出来。

三、将目的基因导入受体细胞1、转化:目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。

2、导入植物细胞的方法: 农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法。

农杆菌特点:易感染双子叶植物和裸子植物;Ti质粒上的T-DNA 可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA 上。

3、导入动物细胞的方法: 显微注射技术。

4、导入微生物细胞的常用处理方法:用Ca2+ 处理受体细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞。

四、目的基因的检测与鉴定1、检测及方法(1)检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因,采用DNA分子杂交技术。

“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。

基因工程的基本操作程序教学目标一、教学目标1.简述基因工程原理及基本操作程序。

2.尝试设计某一转基因生物的研制过程。

二、教学重点和难点1.教学重点基因工程基本操作程序的四个步骤。

2.教学难点〔1〕从基因文库中获取目的基因。

〔2〕利用PCR技术扩增目的基因。

三、教学策略本节是《基因工程》专题的核心，上承《DNA重组技术的基本工具》一节，下接《基因工程的应用》。

本节教学难点多，学生学习有一定的困难，因此建议采取化整为零、各个击破的教学策略。

1.加强预习环节，先解决为什么要分四个步骤的问题，然后解决每一步骤的技术方法问题。

为了突破难点及培养自学能力，在上节课结束时，可布置学生预习本节内容。

在上新课时，首先解决基因工程的基本操作程序为什么要分四个步骤，即分析每一步骤的必要性。

为什么要有“目的基因的获取〞这一步？建议引导学生看本专题题图中基因工程的概念：“基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，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。

〞可以说这既是概念，也是原理。

这里所说的“更符合人们需要〞，就是目的，那么更符合人们需要的那个基因就是目的基因了。

有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。

为什么要有“表达载体的构建〞这一步？单独的DNA片段──目的基因是不能稳定遗传的。

课文中谈到构建表达载体的目的是为了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，同时使目的基因能表达和发挥作用。

为什么要有“目的基因导入受体细胞〞这一步？教材指出含有目的基因的表达载体只有进入受体细胞，并且维持稳定和表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。

为什么要有“目的基因的检测与鉴定〞这一步？这是因为目的基因是否真正插入受体细胞的DNA中，是否能够在受体细胞中稳定遗传和正确表达，只有通过检测、鉴定才能得知。

在解决上述为什么基因工程操作程序分四个步骤的基础上，进入每一程序的有关技术和方法的学习。

基因工程的基本操作程序知识目标理解从基因文库中获取目的基因；描述PCR技术扩增目的基因的过程，了解其原理和条件；了解用化学方法人工合成目的基因。

能力目标(1)通过对书中插图、照片等的观察，学会科学的观察方法，培养观察能力。

(2)能利用课本以外的资料和信息解决课内学习中发现的问题，从而培养学生自主学习能力，为终身学习、后续学习打下坚实的基础。

(3)通过对基本概念、基本原理、科学方法的正确理解和掌握，逐步形成比较、判断、推理、分析、综合等思维能力，具备能运用学到的生物学知识评价和解决某些实际问题的能力。

(4)对于基因工程操作实例做到能理解、能介绍，从而培养学生对相关知识的理解能力及良好的语言组织表达能力。

情感目标通过了解现代先进生物学技术，让学生了解到生物技术给人类带来的贡献，通过把现在所学知识与社会相联系让学生感受到学习生物的重要意义。

激起学习的热情和愿望。

学情分析本次上课的学生是西安市周至县周至中学高二(9)班的学生，已具备了一定的探究能力、逻辑思维能力及推算能力。

重点难点从基因文库中获取目的基因；PCR技术扩增目的基因的过程。

教学过程【导入】教师引学生简要回顾转基因抗虫棉培育的思路。

学生回答：转基因抗虫棉培育思路为将从苏云金芽孢杆菌中提取到抗虫基因后转移至普通棉花体内，从而合成抗虫蛋白，形成转基因抗虫棉。

活动意图：学生通过回顾上一节课所学的基因工程的基本工具和基因工程概念的内容，进而说出本节课的学习内容。

引入新课——目的基因的教师以问题串的形式引导学生学习。

①根据以前所学的知识，首先想到的获取目的基因的方法是什么？学生回答：从其他生物体细胞内用限制性核酸内切酶切取所需要的含目的基因DNA片断。

活动意图：科学探究过程第一个是要发现问题。

问题使学生产生了强烈的求知解疑心理。

教师在教学过程中利用这一契机，提出紧扣主题的具有挑战性、探索性的问题，促使学生进行思考。

学生活动：先大致阅读课本后，初步了解获取方法的种类。

《基因工程的基本操作程序》教学设计一、教材分析《基因工程的基本操作程序》是人教版高中生物选择性必修3第3章第2节的内容，本节是本章的核心，具有承上启下的作用。

本节内容体现了前一节介绍的“分子工具”的综合运用，涉及的技术和操作流程又是后一节介绍的基因工程应用的基础。

本节教学难点颇多，分子水平的操作较为抽象，学生学习有一定的困难，削枝强干能降低他们学习的负担，提高学习的效果。

在阐明了培育转基因抗虫棉的四个基本步骤后，教材再推而广之，概括了基因工程的基本操作流程，并简单补充介绍了基因工程涉及的其他技术和方法。

二、学情分析从知识方面，学生在高一必修2《遗传与进化》中已经学习了理论基础，同时前一节介绍的“分子工具”也为本节课的学习奠定了基础。

学习本节课之后，能够阐述基因工程的基本操作流程，并了解基因工程涉及的其他技术和方法。

但本节课涉及的分子水平的操作程序较为抽象，需要通过模型建构化抽象为具体。

最后，通过“到社会中去”以及“练习与应用”等资料升华了学生的情感，引导他们以科学、理性的态度对待基因工程取得的成果。

三、教学目标1、阐明基因工程的原理和基本操作程序。

（生命观念）2、针对人类生产和生活中的需求，选取适当的基因工程的技术和方法，尝试设计获得干扰素的方案。

（科学思维、科学探究、社会责任）3、尝试构建模型，模拟PCR获取和扩增目的基因的过程（科学思维）4、通过建构模型来模拟基因表达载体建构的过程，直观的呈现单酶切所存在的问题并能通过分析提出相应的解决办法。

（科学思维）四、教学重难点教学重点：1. PCR的原理和过程2. 基因表达载体的结构组成和建构过程教学难点：1. 理解PCR技术获得目的基因的原理以及引物设计在PCR过程中的重要性2.如何选择合适的限制酶来切割目的基因和质粒以便于更好的构建基因表达载体五、教学方法情境化教学、模型构建法、讨论法、合作探究法六、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图新课导入干扰素在临床上被广泛用于治疗病毒感染性疾病及多种癌症，传统方法生产干扰素的产量极低。

1. 2基因工程的基本操作程序（第1课时）
一、学情分析
本节是《基因工程》专题的核心，上承《DNA重组技术的基本工具》一节，下接《基因工
程的应用》。

本节教学难点多，学生学习有一定的困难，会感觉知识点比较驳杂，学习和记忆比较吃力，因此采取化整为零、各个击破的教学策略进行学习，并针对知识点进行详细划分归类帮助学生更好地理清思路帮助记忆。

教学目标
1.知识与技能
简述基因工程的原理和技术
2.过程与方法
1、通过对书中插图、照片等的观察，学会科学的观察方法，培养观察能力。

2、通过对基因工程的基本操作程序的学习，使学生在理解步骤的同时，举一反三，对于其他
基因工程操作实例做到能理解、能介绍，从而培养学生对相关知识的理解能力及良好的语言表达能力。

3. 情感态度和价值观
通过引导学生在网上的探究活动，引导学生主动参与，乐于探究，培养学生收集和处理科学
信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。

一、教学重点
基因工程基本操作程序的四个步骤。

二、教学难点
（1）从基因文库中获取目的基因。

（2）利用PCR技术扩增目的基因。

三、教学方法
组织讨论法、多媒体教学法
四、课时类型及安排
新授课 3课时
教师活动学生活动教学意图
复习提问：
①基因工程的概念是什么？②基因操作的工具酶有几种？分别是什么？③基因的剪刀是什么？其主要思考，回答通过提问复习巩固旧知识，引
导学主在理解基因工程概念和
基因操作工具的基础上，提出
六、 板书设计
专题一 1.2基因工程的基本程序
一、基因工程步骤1.目的基因概念 2获取方法。