3.2 基因工程的基本操作程序说课课件（共27张ppt）
文档属性
| 名称 | 3.2 基因工程的基本操作程序说课课件（共27张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 10.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-01-18 09:46:08 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
第3章 基因工程
高二生物组集体备课
3.2 基因工程的基本操作程序
01
02
04
05
03
06
C
ONTENTS
教学设计思路
点击此处添加正文
教学目标
点击此处添加正文
教学重难点
点击此处添加正文
教学过程
点击此处添加正文
教学反思
点击此处添加正文
目 录
教材分析
点击此处添加正文
本章教材分析
说教材
说学情
说目标
说重难点
说过程
3.2 基因工程的基本操作程序
说教与学
与本节内容对应的课程标准的“内容要求”是：阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导人受体细胞和目的基因及其表达产物的检测鉴定等步骤。
结合教材内容，确定本节的教学目标如下。
本节教材分析
说教材
说学情
说目标
说重难点
说过程
说教与学
教学目标
1.阐明PCR的原理，说出PCR反应所需的条件和PCR反应的过程。
2. 说出基因表达载体的组成。
3. 列举将目的基因导入植物细胞、动物细胞和微生物细胞的方法。
4. 列举检测与鉴定目的基因在受体细胞中是否稳定维持和表达其遗传特性的方法。
5.能够用流程图的形式概括出基因工程的基本操作程序。
6.针对人类生产或生活中的某一需求，能运用基因工程技术尝试设计获得某一转基因产品的方案。
重点
难点
说教材
说学情
说目标
说重难点
说过程
说教与学
（1）基因工程基本操作程序的四个步骤。
（2） DNA片段的扩增及电泳鉴定。
（1）利用PCR获取和扩增目的基因。
（2） DNA片段的扩增及电泳鉴定。
说教材
说学情
说目标
说重难点
说过程
说教与学
创设情境
了解转基因抗虫棉的应用价值；回顾所学知识，分析培育转基因抗虫棉的基本原理。
学习培育转基因抗虫棉的基本步骤
在问题串的引导下，理解每一步操作的必要性，结合图片、文献等资料学习相关的技术和方法。
拓展延伸
关注棉铃虫对转基因抗虫棉产生抗性的问题，了解科学家采取的应对措施。
教学设计思路
第1课时
培育转基因抗虫棉
设计方案
运用所学知识，尝试设计培育转基因抗冻番茄的方案。
学习基因工程涉及的其他技术和方法
结合教材的内容、科学家的实际研究工作等学习基因工程涉及的其他技术和方法。
梳理基因工程的基本操作程序并绘制流程图
关注棉铃虫对转基因抗虫棉产生抗性的问题，了解科学家采取的应对措施。
第2课时
培育转基因抗冻番茄
总结提升
一．复习旧知，引入新知
创设情境
说教材
说学情
说目标
说重难点
说过程
说教与学
一．复习旧知，引入新知
创设情境
说教材
说学情
说目标
说重难点
说过程
说教与学
（1）定义：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等相关的基因。
根据不同的需要，目的基因不同，主要是指编码蛋白质的基因。
如：与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。
资料：苏云金杆菌通过产生苏云金杆菌伴胞晶体蛋白（Bt 抗虫蛋白），破坏鳞翅目昆虫的消化系统来杀死棉铃虫。
科学家将“杀虫基因”转入棉花中，棉花产生Bt 抗虫蛋白抵抗虫害。
目的基因
一.目的基因的筛选与获取
1.目的基因
原核细胞 真核细胞
不同点 编码区是_____的 编码区是间隔的、_____的
相同点 都由能够编码蛋白质的________和具有调控作用的________区组成的 原核细胞与真核细胞的基因结构比较
（2）编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核细胞与真核细胞基因结构一样长吗？
连续
不连续
编码区
非编码
（1）非编码序列：
包括非编码区和内含子
【思考2】
一.目的基因的筛选与获取
1.目的基因
目的基因获取方法
利用PCR获取和扩增目的基因
一.目的基因的筛选与获取
2.目的基因的获取方法
从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选
通过DNA合成仪直接合成
从基因文库中获取
PCR是_______________的缩写，是一项根据___________
________的原理，在____提供参与DNA复制的_______与_________，对____________________进行________的技术；
PCR技术：
聚合酶链式反应
DNA半保
体外
各种组分
反应条件
目的基因的核苷酸序列
大量复制
全称
聚合酶链式反应
DNA半保留复制
体外（PCR扩增仪/PCR仪）
对目的基因的核苷酸序列进行大量复制
可以在短时间内大量扩增目的基因
一.目的基因的筛选与获取
2.目的基因的获取方法
(3)利用PCR获取和扩增目的基因
留复制
原理
操作环境
目的
优点：
PCR技术与生物体内DNA复制的比较
比较项目 生物体内DNA复制 PCR技术
区别 解旋方式
场所
酶
温度条件
合成对象
解旋酶催化
细胞内(主要在细胞核内)
DNA解旋酶、普通的DNA聚合酶等
细胞内温和条件
DNA分子
DNA在高温作用下变性解旋
细胞外(在PCR扩增仪内)
耐高温的的DNA聚合酶(Taq聚合酶)
需控制温度，在较高温度下进行
DNA片段或基因
联系
①模板：均需要脱氧核苷酸链作为模板进行物质合成
②原料：均为四种脱氧核苷酸
③酶：均需要DNA聚合酶进行催化
④引物：均需要引物，使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸
注：引物是一小段能与________的一段碱基序列________的___________。
用于PCR的引物有 种，长度通常为20~ 30个核苷酸。
DNA母链
互补配对
短单链核酸
3’
5’
DNA母链
3’
5’
DNA母链
3’
5’
引物
3’
5’
引物
2
受热变性
引物
耐高温的
DNA聚合酶
PCR技术
(1)过程：
(2)条件：DNA模板、分别与两条模板链结合的2种_______、四种______________、____________________。
引物
脱氧核苷酸
耐高温的DNA聚合酶
（3）结果：1个模板DNA分子经过n轮PCR，以_____方式扩增，可以扩增出 个DNA片段，共需要引物数量为 个。
指数
2n
2n＋1－2
【知识小结】
【典例】下图表示PCR的前三个循环，目的基因位于模板DNA分子中与两种引物所对应的位置之间，请据图回答下列问题：
(1)经过第几轮扩增后，扩增出的含有目的基因的DNA片段才不含黏性末端？比例是多少？
第3轮；1/4。
(2)PCR扩增的是完整的模板DNA分子吗？
不是，PCR扩增的仅仅是两种引物之间所对应的特定DNA片段。
(3)如果已知某目的基因的序列和结构，利用PCR筛选和扩增出该目的基因的关键是什么？
根据目的基因两端的核苷酸序列设计引物。
1.构建原因
① ;
② 。
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
2.基因表达载体的组成
当诱导物存在时，可以激活或抑制目的基因的表达。
终止子
启动子
目的基因
标记基因
复制原点
基因表达载体
（1）启动子：
一段有特殊序列结构的____片段。
DNA
①本质：
②位置：
位于基因的____，紧挨____________。
上游
转录的起始位点
③功能：
RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。
诱导型启动子：
（启动子≠起始密码）
二.基因表达载体的构建
核心步骤
终止子
启动子
目的基因
标记基因
复制原点
基因表达载体
（2）终止子：
①本质：
一段有特殊序列结构的____片段。
DNA
②位置：
位于基因的_____。
下游
③功能：
使转录在所需要的地方停下来。
（3）标记基因：
①作用：
便于重组DNA分子的筛选。
（4）目的基因：
②常见类型：
抗生素抗性基因、荧光蛋白基因等。
如Bt基因,能控制表达所需要的特殊性状。
（5）复制原点：
DNA复制的起始位点。
注意：目的基因必须插入到 与 之间。
启动子 终止子
（终止子≠终止密码）
1.转化
指目的基因进入受体细胞内，并在受体细胞内稳定维持和表达的过程。
2.转化的受体细胞
三.将目的基因导入受体细胞
受体细胞
将目的基因导入
植物细胞
将目的基因导入
动物细胞
将目的基因导入
微生物细胞
农杆菌转化法
花粉管通道法
——显微注射法
——Ca2+处理法
种类项目 植物细胞 动物细胞 微生物细胞
常用方法 农杆菌转化法； 花粉管通道法 显微注射法 Ca2＋处理法
受体细胞 体细胞 受精卵 原核细胞
转化过程 目的基因插入Ti质粒的T-DNA上→ 导入植物细胞→ 整合到受体细胞DNA中→表达 目的基因表达载体提纯→取受精卵→ 显微注射→ 受精卵发育→ 获得具有新性状的动物 Ca2＋处理细胞→
感受态细胞→
表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子
【小结】
三.将目的基因导入受体细胞
检查目的基因进入受体细胞后，是否稳定维持和表达其遗传特性；
2.检测内容及方法:
类型 检测内容 方法
分子水平的检测
个体生物学水平的鉴定
受体细胞的染色体DNA上是否插入了目的基因
目的基因是否转录出了mRNA
PCR等技术
目的基因是否翻译成蛋白质
抗原-抗体杂交技术
个体是否具有相应性状
病原体接种实验等
四.目的基因的检查与鉴定
1.目的:
3.个体生物学水平的鉴定具体方法举例
转基因生物 鉴定方法 成功标志
抗虫植物
抗病毒（菌）植物
抗盐植物
抗除草剂植物
获取目的基因产物的转基因生物
饲喂害虫（抗虫接种实验）
害虫死亡
病毒（菌）接种实验
未染病
盐水浇灌
正常生长
喷洒除草剂
正常生长
提取细胞产物与天然产品进行功能活性比较
功能、活性正常
四.目的基因的检查与鉴定
【课堂小结】
巩固练习
03
说教材
说学情
说目标
说重难点
说过程
说教与学
四．巩固练习
本节课的主要特点如下。
1. 教学主线清晰
本课的教学分别贯穿在两个大的情境中:第一节课以转基因抗虫棉的培育过程为主线;第二节课以转基因抗冻番茄的培育过程为主线。将学习的内容通过情境有机串联起来，有利于学生保持思维的连贯性，形成对基因工程基本操作程序的整体认识。让学生始终在情境中学习，还能够充分调动他们学习的积极性。另外，这两个大情境的素材都源于我国科学家的研究成果，还能使学生树立科技自信，增加国家认同感。
反思
2. 教学层次分明
虽然两节课的内容都涉及转基因植物的培育，但是两节课的教学层次明显不同。第一节课侧重于让学生认识基因工程的基本操作程序，对涉及的技术、方法的深度和广度并没有作过多的拓展。第二节课围绕技术和方法重点进行了补充，如详细讲授了PCR的原理和过程，介绍了什么是诱导型启动子、农杆菌转化法的原理和操作流程等。这样的设计由易到难、由浅到深，符合学生的认知规律，促进了学习效果的提高。
反思
第3章 基因工程
高二生物组集体备课
3.2 基因工程的基本操作程序
01
02
04
05
03
06
C
ONTENTS
教学设计思路
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教学目标
点击此处添加正文
教学重难点
点击此处添加正文
教学过程
点击此处添加正文
教学反思
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目 录
教材分析
点击此处添加正文
本章教材分析
说教材
说学情
说目标
说重难点
说过程
3.2 基因工程的基本操作程序
说教与学
与本节内容对应的课程标准的“内容要求”是：阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导人受体细胞和目的基因及其表达产物的检测鉴定等步骤。
结合教材内容，确定本节的教学目标如下。
本节教材分析
说教材
说学情
说目标
说重难点
说过程
说教与学
教学目标
1.阐明PCR的原理，说出PCR反应所需的条件和PCR反应的过程。
2. 说出基因表达载体的组成。
3. 列举将目的基因导入植物细胞、动物细胞和微生物细胞的方法。
4. 列举检测与鉴定目的基因在受体细胞中是否稳定维持和表达其遗传特性的方法。
5.能够用流程图的形式概括出基因工程的基本操作程序。
6.针对人类生产或生活中的某一需求，能运用基因工程技术尝试设计获得某一转基因产品的方案。
重点
难点
说教材
说学情
说目标
说重难点
说过程
说教与学
（1）基因工程基本操作程序的四个步骤。
（2） DNA片段的扩增及电泳鉴定。
（1）利用PCR获取和扩增目的基因。
（2） DNA片段的扩增及电泳鉴定。
说教材
说学情
说目标
说重难点
说过程
说教与学
创设情境
了解转基因抗虫棉的应用价值；回顾所学知识，分析培育转基因抗虫棉的基本原理。
学习培育转基因抗虫棉的基本步骤
在问题串的引导下，理解每一步操作的必要性，结合图片、文献等资料学习相关的技术和方法。
拓展延伸
关注棉铃虫对转基因抗虫棉产生抗性的问题，了解科学家采取的应对措施。
教学设计思路
第1课时
培育转基因抗虫棉
设计方案
运用所学知识，尝试设计培育转基因抗冻番茄的方案。
学习基因工程涉及的其他技术和方法
结合教材的内容、科学家的实际研究工作等学习基因工程涉及的其他技术和方法。
梳理基因工程的基本操作程序并绘制流程图
关注棉铃虫对转基因抗虫棉产生抗性的问题，了解科学家采取的应对措施。
第2课时
培育转基因抗冻番茄
总结提升
一．复习旧知，引入新知
创设情境
说教材
说学情
说目标
说重难点
说过程
说教与学
一．复习旧知，引入新知
创设情境
说教材
说学情
说目标
说重难点
说过程
说教与学
（1）定义：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等相关的基因。
根据不同的需要，目的基因不同，主要是指编码蛋白质的基因。
如：与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。
资料：苏云金杆菌通过产生苏云金杆菌伴胞晶体蛋白（Bt 抗虫蛋白），破坏鳞翅目昆虫的消化系统来杀死棉铃虫。
科学家将“杀虫基因”转入棉花中，棉花产生Bt 抗虫蛋白抵抗虫害。
目的基因
一.目的基因的筛选与获取
1.目的基因
原核细胞 真核细胞
不同点 编码区是_____的 编码区是间隔的、_____的
相同点 都由能够编码蛋白质的________和具有调控作用的________区组成的 原核细胞与真核细胞的基因结构比较
（2）编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核细胞与真核细胞基因结构一样长吗？
连续
不连续
编码区
非编码
（1）非编码序列：
包括非编码区和内含子
【思考2】
一.目的基因的筛选与获取
1.目的基因
目的基因获取方法
利用PCR获取和扩增目的基因
一.目的基因的筛选与获取
2.目的基因的获取方法
从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选
通过DNA合成仪直接合成
从基因文库中获取
PCR是_______________的缩写，是一项根据___________
________的原理，在____提供参与DNA复制的_______与_________，对____________________进行________的技术；
PCR技术：
聚合酶链式反应
DNA半保
体外
各种组分
反应条件
目的基因的核苷酸序列
大量复制
全称
聚合酶链式反应
DNA半保留复制
体外（PCR扩增仪/PCR仪）
对目的基因的核苷酸序列进行大量复制
可以在短时间内大量扩增目的基因
一.目的基因的筛选与获取
2.目的基因的获取方法
(3)利用PCR获取和扩增目的基因
留复制
原理
操作环境
目的
优点：
PCR技术与生物体内DNA复制的比较
比较项目 生物体内DNA复制 PCR技术
区别 解旋方式
场所
酶
温度条件
合成对象
解旋酶催化
细胞内(主要在细胞核内)
DNA解旋酶、普通的DNA聚合酶等
细胞内温和条件
DNA分子
DNA在高温作用下变性解旋
细胞外(在PCR扩增仪内)
耐高温的的DNA聚合酶(Taq聚合酶)
需控制温度，在较高温度下进行
DNA片段或基因
联系
①模板：均需要脱氧核苷酸链作为模板进行物质合成
②原料：均为四种脱氧核苷酸
③酶：均需要DNA聚合酶进行催化
④引物：均需要引物，使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸
注：引物是一小段能与________的一段碱基序列________的___________。
用于PCR的引物有 种，长度通常为20~ 30个核苷酸。
DNA母链
互补配对
短单链核酸
3’
5’
DNA母链
3’
5’
DNA母链
3’
5’
引物
3’
5’
引物
2
受热变性
引物
耐高温的
DNA聚合酶
PCR技术
(1)过程：
(2)条件：DNA模板、分别与两条模板链结合的2种_______、四种______________、____________________。
引物
脱氧核苷酸
耐高温的DNA聚合酶
（3）结果：1个模板DNA分子经过n轮PCR，以_____方式扩增，可以扩增出 个DNA片段，共需要引物数量为 个。
指数
2n
2n＋1－2
【知识小结】
【典例】下图表示PCR的前三个循环，目的基因位于模板DNA分子中与两种引物所对应的位置之间，请据图回答下列问题：
(1)经过第几轮扩增后，扩增出的含有目的基因的DNA片段才不含黏性末端？比例是多少？
第3轮；1/4。
(2)PCR扩增的是完整的模板DNA分子吗？
不是，PCR扩增的仅仅是两种引物之间所对应的特定DNA片段。
(3)如果已知某目的基因的序列和结构，利用PCR筛选和扩增出该目的基因的关键是什么？
根据目的基因两端的核苷酸序列设计引物。
1.构建原因
① ;
② 。
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
2.基因表达载体的组成
当诱导物存在时，可以激活或抑制目的基因的表达。
终止子
启动子
目的基因
标记基因
复制原点
基因表达载体
（1）启动子：
一段有特殊序列结构的____片段。
DNA
①本质：
②位置：
位于基因的____，紧挨____________。
上游
转录的起始位点
③功能：
RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。
诱导型启动子：
（启动子≠起始密码）
二.基因表达载体的构建
核心步骤
终止子
启动子
目的基因
标记基因
复制原点
基因表达载体
（2）终止子：
①本质：
一段有特殊序列结构的____片段。
DNA
②位置：
位于基因的_____。
下游
③功能：
使转录在所需要的地方停下来。
（3）标记基因：
①作用：
便于重组DNA分子的筛选。
（4）目的基因：
②常见类型：
抗生素抗性基因、荧光蛋白基因等。
如Bt基因,能控制表达所需要的特殊性状。
（5）复制原点：
DNA复制的起始位点。
注意：目的基因必须插入到 与 之间。
启动子 终止子
（终止子≠终止密码）
1.转化
指目的基因进入受体细胞内，并在受体细胞内稳定维持和表达的过程。
2.转化的受体细胞
三.将目的基因导入受体细胞
受体细胞
将目的基因导入
植物细胞
将目的基因导入
动物细胞
将目的基因导入
微生物细胞
农杆菌转化法
花粉管通道法
——显微注射法
——Ca2+处理法
种类项目 植物细胞 动物细胞 微生物细胞
常用方法 农杆菌转化法； 花粉管通道法 显微注射法 Ca2＋处理法
受体细胞 体细胞 受精卵 原核细胞
转化过程 目的基因插入Ti质粒的T-DNA上→ 导入植物细胞→ 整合到受体细胞DNA中→表达 目的基因表达载体提纯→取受精卵→ 显微注射→ 受精卵发育→ 获得具有新性状的动物 Ca2＋处理细胞→
感受态细胞→
表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子
【小结】
三.将目的基因导入受体细胞
检查目的基因进入受体细胞后，是否稳定维持和表达其遗传特性；
2.检测内容及方法:
类型 检测内容 方法
分子水平的检测
个体生物学水平的鉴定
受体细胞的染色体DNA上是否插入了目的基因
目的基因是否转录出了mRNA
PCR等技术
目的基因是否翻译成蛋白质
抗原-抗体杂交技术
个体是否具有相应性状
病原体接种实验等
四.目的基因的检查与鉴定
1.目的:
3.个体生物学水平的鉴定具体方法举例
转基因生物 鉴定方法 成功标志
抗虫植物
抗病毒（菌）植物
抗盐植物
抗除草剂植物
获取目的基因产物的转基因生物
饲喂害虫（抗虫接种实验）
害虫死亡
病毒（菌）接种实验
未染病
盐水浇灌
正常生长
喷洒除草剂
正常生长
提取细胞产物与天然产品进行功能活性比较
功能、活性正常
四.目的基因的检查与鉴定
【课堂小结】
巩固练习
03
说教材
说学情
说目标
说重难点
说过程
说教与学
四．巩固练习
本节课的主要特点如下。
1. 教学主线清晰
本课的教学分别贯穿在两个大的情境中:第一节课以转基因抗虫棉的培育过程为主线;第二节课以转基因抗冻番茄的培育过程为主线。将学习的内容通过情境有机串联起来，有利于学生保持思维的连贯性，形成对基因工程基本操作程序的整体认识。让学生始终在情境中学习，还能够充分调动他们学习的积极性。另外，这两个大情境的素材都源于我国科学家的研究成果，还能使学生树立科技自信，增加国家认同感。
反思
2. 教学层次分明
虽然两节课的内容都涉及转基因植物的培育，但是两节课的教学层次明显不同。第一节课侧重于让学生认识基因工程的基本操作程序，对涉及的技术、方法的深度和广度并没有作过多的拓展。第二节课围绕技术和方法重点进行了补充，如详细讲授了PCR的原理和过程，介绍了什么是诱导型启动子、农杆菌转化法的原理和操作流程等。这样的设计由易到难、由浅到深，符合学生的认知规律，促进了学习效果的提高。
反思