第六章 第二节 基因工程及其应用

教学课题
?第六章 第2节 基因工程及其应用
教学课时
1
主备教师
丁天宇
教学目标
1. 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）收集基因工程所取得的成果以及发展前景。（4）通过对书中插图、照片等的观察，学会科学的观察方法，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。
2.能力目标
（1）利用课本以外的资料和信息解决课内学习中发现的问题，培养自主学习能力。? （2）?通过制作模型的活动来模拟基因工程的操作过程，使学生在理解步骤的同时，切身体会基因工程的主要过程。???
（3）通过模拟听证会的活动，引导学生主动参与，乐于辩论、积极进行交流与合作，从而培养学生对团结、互助和协调的合作精神，训练学生思维的敏捷性、逻辑性、广阔性及创造性，开阔学生的视野，提高学生的自学能力和良好的语言表达能力。
3. 情感态度与价值观目标
(1) 关注转基因生物和转基因食品的安全性。
(2)? 进行角色扮演，使学生体验参与社会问题的讨论和决策的方法。
（3）通过学习了解我国基因工程的发展前景及成果，激发学生对于生物知识的兴趣，开阔学生的思路，养成学生的爱国主义热情，树立在学习上努力刻苦的决心。
教学重点与难点
1.教学重点
(1)基因工程的基本原理。
(2)基因工程的安全性问题。
2.教学难点
(1)基因工程的基本原理。
(2)转基因生物与转基因食品的安全性。
教学准备及手段
多媒体
教? 学? 流? 程
教 师 活 动
学生活动
动态修改部分
(一)预习检查、总结疑惑
检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。
（二）情景导入、展示目标。
演示多媒体课件列举几种生物的不同性状，如下：??? （1）青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素。??? （2）豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气。??? （3）人的胰岛素细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度。
〖讲述〗以上几种生物各自有其特定的性状，这些性状都是基因特异性表达的结果，但是人类能不能改造基因呢？能不能使本身没有某个性状的生物具有某个特定性状呢？例如，让禾本科植物能够固定空气中的氮气；让微生物生产出人的胰岛素、干扰素等药物。这样既节省了人力，又简化了生产，同时还不会对环境造成污染。这种设想能实现吗？回答是可以的。通过科学家们的不断努力，在20世纪70年代终于创立了一种能定向改造生物的新技术——基因工程。
（三）合作探究、精讲点拨。
探究一：基因工程的原理
教师利用“问题探讨”，提出问题，组织学生讨论、交流看法。
·为什么能把一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上？
·推测这种“嫁接”怎样才能实现？
·这种“嫁接”对品种的改良有什么意义？
【问1】杂交育种有哪些局限性？人类是否可以按照自己的意愿直接定向改变生物。
“你的想法很好，可是用什么样的方法才能实现你的设想呢？”
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。并用问题启发学生：“你能想像这种剪刀加浆糊式的’嫁接工作在分子水平的操作，其难度会有多大吗？”下面以EcoRI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是已发现的500多种限制性内切酶中的一种，它是一种从细菌中发现的能在特定位置上切割DNA分子的酶。它的特殊性在于，它在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，一旦找到就从G和A之间剪断（参考教科书插图6-3）。
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（参考教科书插图6-4）。这样“剪切拼接”就可以形成重组的DNA分子。
教师提出问题：
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？
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。（教科书图6-5）
教师用多媒体课件或与教科书插图6-6类似的示意图，简要归纳基因工程操作的基本步骤和大致过程。
启发学生思考：想像科学家在分子水平上进行这一操作的精确性。
多媒体展示探究思考题。
1.基因工程育种与杂交育种、诱变育种相比，主要优点是什么？其原理是什么？
2.限制酶有什么特点？
3.如果用同一种限制酶切割不同的DNA，产生的黏性末端的碱基之间有什么关系？
4．目的基因能否直接导入受体细胞？
5.切割运载体和目的基因往往是用同一种限制酶还是两种？为什么？
6.受体细胞有哪些？
7.基因工程的操作步骤？
探究二：基因工程的应用
教师： 首先请各小组汇报课前收集到的有关基因工程应用的事例资料。
提出疑问
学习新课
基因工程
4个人一组，发给所需材料，可将构建模型的文字指导（参见选修3《现代生物科技专题》P.6“重组DNA分子的模拟操作”），复印后发给各组。
质粒的特点：
·细胞拟核之外的小的环状DNA分子。
·借宿于细菌、霉菌、酵母菌等细胞里，对细胞的正常生活几乎没有影响。
·能够自主复制。
·可以容易地从细胞中取出或放入。
这些特点使它能够胜任运载体的工作，携带目的基因进入细胞。
分组汇报并交流课前收集资料的情况。
学生1：基因工程在农业上的应用主要表现在两方面：
（1）通过基因工程技术获得高产、稳产和具有优良品质的农作物。
（2）用基因工程的方法可培育出具有各种抗逆性的作物新品种。
学生2：基因工程在畜牧养殖业的应用
学生3：基因工程与医药卫生
（1） 用于生产基因工程药品
（2）用于基因诊断和基因治疗
①基因诊断 （展示DNA分子杂交过程的动画效果）
②基因治疗
学生4：基因工程在食品工业中的应用
?
教学
反思
巧妙布置预习作业，化“复杂”为“简约”。由于基因工程内容上的“高”与“新”，处理不好，会提高学习难度，令学生视高科技为畏途，致使教学流于形式。所以在课前以学生较为熟悉的转基因抗虫棉的培育过程案例为预习作业，使学生首先从整体上了解基因工的四个步骤，起到了突破难点及培养自学能力的目的。
板书
设计
基因的剪刀——限制性内切酶
基因操作的工具 基因的针线——DNA连接酶
一，基因工程 基因的运输工具——运载体
的基本内容 提取目的基因
基因操作的 目的基因与运载体结合
基本步骤 将目的基因导入受体细胞
目的基因的表达与检测
二．基因工程的应用
1、基因工程与作物育种
2、基因工程与药物研制
3、基因工程与环境保护