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一、知识目标

1、理解基因工程的概念和基本工具

2、了解基因操作基本步骤及基因工程应用

二、情感与态度目标

通过学习了解基因工程的应用，培养理论联系实际的良好学习习惯。

三、过程与能力方面
通过对视频、图片、照片等的观察，学会科学的观察方法，培养观察能力。

四、教学重点、难点

1、教学重点：基因操作的工具和基本步骤。

2、教学难点

限制性内切酶和运载体的作用及提取目的基因的方法和目的基因导入受体细胞的途径。 

五、教学方法

应PPT的视频、图片和文字相结合讲授新课。

六、教学过程

师:上课!

生:老师好!

师:同学好!请坐下。请同学们观看大屏幕的视频，阅读相关资料,思考相关问题。

[提问]：通过观看视频和阅读相关资料,你有什么样的启示或构想呢?请同学们思考一下。

师：哪位同学愿意先谈一谈？

生：是不是可以借助噬菌体培养出能合成胰岛素的大肠杆菌呢？

师：很好，(播放)有可能培养出能合成胰岛素的大肠杆菌！谈谈你为什么会这样的构想呢？

生：通过视频我们可以发现噬菌体能在大肠杆菌细胞内合成构成它的蛋白质外壳，如果将我们的DNA分子中胰岛素基因提取出来，将其整合到噬菌体的DNA分子上导入大肠杆菌细胞中，利用大肠杆菌细胞内原料、酶、能量等,不就有可能培养出能合成胰岛素的大肠杆菌呢？

师：这位同学的想法非常好！请同学们再思考一下,如果要实现这一构想关键步骤是什么呢？那同学愿意回答，请举手。

生：如何将胰岛素基因从人体细胞内提取出来？如何将胰岛素基因与噬菌体DNA分子连接起来?

师：同学们想的很好。如果要实现这一构想必须要考虑以下三个方面的问题：

1、如何将胰岛素基因从DNA分子中内提取出来？

2、如何将胰岛素基因与噬菌体DNA分子整合起来呢?

3、噬菌体会伤害大肠杆菌，如何解决这一问题呢？有没有其它更好的工具代替呢？

师：请同学阅读教材102，我们就一起学习第6章第二次《基因工程及其应用》，并思考以下问题：

1、什么叫基因工程?

2、基因工程的基本操作步骤有哪些?

师：什么是基因工程，哪一同学愿意先讲一讲？

生：基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，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。

师：回答的很好，请坐下！大家都知道DNA分子很小，可是如何才能修饰改造DNA分子呢？其实大自然早为我们准备好工具。现在我们一起学习基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶（边演示边讲解）。 限制性核酸内切酶，简称限制酶，主要分布在微生物体内。它是基因工程中重要的切割工具，并且在微生物体内能将外来的DNA分子切断，但对自己的DNA分子无损害。那么它如何切割DNA分子的呢？请大家注意看（请同学帮忙演示，教师讲解）：这是DNA分子的平面结构，外侧是磷酸与脱氧核糠交替构成DNA分子的基本支架，限制酶裂解磷酸二酯键，产生这样结构的DNA分子。请注意：这是一段单链DNA片段，我们称之为黏性末端。也就是说，限制酶裂解磷酸二酯键，产生具有黏性末端DNA分子。同其它酶一样限制酶也具有专一性即每一种限制酶只能识别特定核苷酸序列，在特定的切点切割DNA分子。请同学看一个实例：大肠杆菌细胞中的有一种限制酶(EcoRⅠ)能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。（演示）图中的DNA分子片段中有 GAATTC序列，加入该限制酶先识别该序列，然后在G和A之间切开，就会形成两个具有黏性末端的DNA片段，如图所示。

师：限制酶可以切割DNA分子，有没有可以将DNA分子连接起来的“针线”呢？当然有,将DNA片段连接起的“针线”就是DNA连接酶。DNA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，在连接的部位生成磷酸二酯键。请大家看大屏幕——DNA连接酶的作用过程。

师：用限制酶和DNA连接酶可以获得重组DNA分子。为让大家更的好理解，请同学按大屏幕的要求和课前准备的工具构建重组DNA分子模型。请按小组进行。

师：哪个小组的同学愿意展示构建好的重组DNA分子模型？做的非常好！请同学看大屏幕（演示）。将2个不同的，但含有相同序列的DNA分子用同一种限制酶进行切割后会产生具有相同黏性末端的DNA分子片段，然后将它们放在一起用DNA连接酶就能将其连接，形成重组DNA分子。

师：现在我们思考一下第三的问题，用限制酶和DNA连接酶可以将胰岛素基因与噬菌体DNA分子整合在一起，但噬菌体会伤害大肠杆菌，怎么办？其实可以运输目的基因的工具有许多种，统称为运载体。常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。其中质粒是最常的运载体，质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细胞内能够独立、自主复制、很小的环状DNA分子。请同学看图：大肠杆菌细胞中就含有许多质粒，质粒上具有很多的基因，特别一些抗性基因，在基因工程操作中具有很重要的作用。（等一会我们再学习。）

师：请大家思考一下如果要作为运载体至少具备什么样的条件呢？同学们回答的很好，现在我们一起总结一下：

1、能够在宿主细胞内复制并稳定保存；

2、具有多个限制酶切点以便与外源（目的）基因相连；

3、具有标记基因，便于进行筛选。刚刚我们提到的抗性基因就可以作为标记基因。（比如：）在普通培养基加入青莓素，普通大肠杆菌不能存活，而导入具有抗青莓素抗性基因质粒的大肠杆菌却可以含有青莓素的培养基中存活、繁殖，就可以筛选出成功导入重组质粒的大肠杆菌了，在以后的学习我们会深入的了解相关的知识。刚刚讲到质粒是最常见的运载体，为什么呢？就是因为质粒对受体细胞没有伤害。

师：现在基因工程操作所需要的基本工具都有了，那么基因工程操作步骤是怎样的呢？请同学阅读教材103,等一会请同学回答。

师：有没有不同意见，如果没有请同学们一起回答：

1、提取目的基因

2、目的基因与运载体结合

3、将目的基因导入受体细胞

4、目的基因的检测和表达

师：请同学们看基因工程操作的基本步骤示意图，思考填空。（演示）

师：那同学愿意回答，请举手。

生1：取出含有目的基因的DNA分子，用一定的限制性核酸内切酶进行切割，使其出现黏性末端切口。用同一种限制性核酸内切酶切断质粒，使其产生相同黏性末端。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）。        

师：回答的很好！请同学们注意！必须用同一种限制酶切，得到具有相同黏性末端的DNA片段，才用DNA连接酶连接从而得到重组质粒。关天基因工程的第三、第四步——将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测和表达。详见生物选修3专题1基因工程，请同学们课后先自学。

师：实现构想——归纳培养能合成人胰岛素大肠杆菌的基本思路！哪位同学愿意谈谈？

生：将人的胰岛素基因提取出来并整合到质粒上，形成重组质粒，然后将重组质粒导入到大肠杆菌的细胞中就可以培养出能合成胰岛素的大肠杆菌了。

师：回答的很好！通过基因工程培养出来的能合成胰岛素的大肠杆菌称为转基因大肠杆菌，以后，我们将由基因工程培养出来的生物统称为转因生物。现在转基因生物越来越多！请大家阅读教材104——基因工程的应用。

师：现在我们一起来简单的了解一下基因工程的应用。

1、基因工程与药物研制。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。例如：利用转基因大肠杆菌合成胰岛素。

2、基因工程与农作物育种

（边演示边讲解）用基因工程技术将抗病、抗虫、抗旱等优良基因导入性农作物细胞中，就可以培育一些具有优良性状的农作物品种，例如：抗虫棉等。

3、基因工程在环境保护方面应用也很多。

（边演示边讲解）比如：利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。师：有关基因工程的应用我们简单了解一下，详见生物选修3专题1基因工程，请同学们课后先自学。请下面我们做一道练习，请看大屏幕。

（演示）例1：基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业和改造沙漠方面显示了良好的前景,荷兰一家公司将大肠杆菌中的海藻糖合成酶基因导入植物(如甜菜、马铃薯等)中并获得有效表达，使“工程植物”增强了耐旱性、耐寒性的基本操作步骤是。

师：哪位同学愿意到黑板上将正确答案写出来？（请几位同学到黑板）。

生1：海藻糖合成酶基因的获取，目的基因与运载体结合，将目的基因导入受体细胞，目的基因的表达和检测。           

生2：基因通过转录、翻译合成蛋白质，体现出相应的性状

生3：酶基因转录生成mRNA翻译合成海藻糖合成酶。

师：我们一起看他们书写的答案，正确吗？（边看边讲解）。

师：同学们，通过学习我们了解了基因工程的基本知识，科学一把双刃剑,基因工程培养出来的生物对有人类来说是有利还有害呢?请同学们看课外作业：调查各类转基因食品，并讨论转基因食品的安全性,撰写一篇小论文。  

师：下课 ！      

七、课堂小结：（略）

八、教学反思：在实际教学中，我的教学目标从学生反映结果来看，并没有达到。原因其一是自身对于知识点的把握不够，其二是自己的教学技能不够，其三是基因工程这一章节的内容在高中生物课堂中较难。基因工程这一概念学生们在实际生活中很少接触，对于其操作步骤生涩。我在讲解过程中，虽然是从基因工程的操作工具的作用来诱发学生思考其操作步骤的，但是教学经验有限，想法是美好的，但是引发学生的思维过程是困难的。在教学过程中语言逻辑性不够，导致学生没有跟上我的思维。还有就是提问的方式和一个知识点与知识点的衔接话语没有把握到位。一个引发思考衔接话语，一个有效的提问方式，这些都是在今后的教学中值得我去摸索的。生物课堂是有趣味的，但是基因工程对于学生较为生涩，我应该如何才能让学生对于这么生涩的话题产生兴趣呢？虽然最开始我的引入是用新旧知识点的冲突引发学生趣味，但是很明显在实际教学中没有达到这个目的。可能跟我的教态有关系。