3.1 重组DNA技术的基本工具 教案
文档属性
| 名称 | 3.1 重组DNA技术的基本工具 教案 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 17.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2025-04-17 17:44:55 | ||
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文档简介
人教版（2019）选择性必修三 生物技术与工程 第3章基因工程
第1节 重组 DNA 技术的基本工具
一、教学背景
《重组DNA技术的基本工具》是普通高中教科书选择性必修三《生物技术与工程》第三章《基因工程》中第一节的内容。课标设计本模块的目的重在“开拓学生的视野，增强科技意识，激发学生探索生命奥秘和热爱生物科学的情感”。本节的内容是建立在必修l教材中“酶的作用和特性”，必修2教材中“噬菌体侵染细菌的实验”、“DNA 的结构和复制”等相关内容的基础上的。引导学生建立新旧知识之间的联系，将有助于他们理解和掌握新知识。
二、学情分析
本节授课对象为高二学生，他们经过必修一、二和选择性必修一、二的学习，已经理解了“结构与功能观”、“物质与能量观”、“进化与适应观”，形成了一定的生命观念和科学思维。学生已经学习了“酶的作用和特性”，“噬菌体侵染细菌的实验”、“DNA的结构和复制”等相关内容。同时学生在平时的生活中，接触了较多的转基因产品。但是较为抽象的“重组DNA技术的工具”的知识点难免会比较难学。但我相信可以学生迎难而上，乐观学习。
教学目标及重难点
（一）教学目标
1.掌握基因工程操作的三种工具。
2.能够准确说出每一种操作工具的特点及用途。
3.培养获取新知的能力、分析和解决问题的能力。
4.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新，进而激发学生科技强国奋斗的精神。
（二）教学重点及难点
教学重点：能够准确说出每一种操作工具的特点及用途。
学习难点：
（1）DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
（2）基因工程载体需要具备的条件。
四、教学过程
（一）新课导入
以抗虫棉为例认识基因工程。提出本节课要解决的问题，即在基因工程的操作中需要用到哪些“分子工具”，从而引入本节课的学习。
解释“目的基因”、“受体细胞”、“目的基因的表达产物”，为后面的学习打好基础。什么是目的基因？比如这个例子中的毒蛋白基因是目的基因。简单来说，我们需要的基因就是目的基因。那么，什么是受体细胞？你想改造哪种细胞，那么对应的细胞就是受体细胞。最后，什么是目的基因的表达产物？表达产物就是相应的蛋白质。
总结基因工程的概念。
提问：同学们有没有想过，基因工程得以实现，它的理论基础是什么？不同来源的DNA为什么能组合成一个新的DNA？
总结DNA重组的理论基础：不同来源的DNA基本组成单位相同，并且都遵循碱基互补配对原则，再者DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。所以我们可以用工具将不同来源的DNA拼接成一个新的DNA。
5、提问：我们把重组DNA导入受体细胞中，它为什么能表达出蛋白质呢？
6、总结重组DNA能在受体细胞表达的理论基础：
1）基因是控制生物性状的结构与功能单位
2）遗传信息传递都遵循中心法则
3）生物界几乎共用一套遗传密码
（二）新课讲授
过渡：接下来我们具体来看看重组DNA技术用到了哪些基本工具？
1、通过展示图片复习DNA的结构：磷酸酯键和磷酸二酯键、DNA的方向问题、5’端和3’端的命名等。
2、图片展示一段含有目的基因的DNA，如何取出目的基因，引出第一种工具：限制性内切核酸酶──“分子手术刀”
3、以限制酶EcoRI为例，介绍限制酶的来源、命名、识别序列、切割位点以及结果。其中引用了教材关于限制酶命名的说明。
4、图片展示一段EcoRI的识别序列，介绍回文序列。解释在GA之间切割，实际上是切割这两个脱氧核苷酸之间的磷酸酯键，同时氢键自发断裂，得到两段DNA，引导学生观察DNA片段露出的碱基，引出末端的种类。
5、动画演示EcoRI和SmaI这两种限制酶的切割过程，对比归纳出两种末端的由来以及两种酶识别序列、切割位点的不同。
6、巩固练习：观察对比四种限制酶，找到异同点，补充同尾酶的定义。让学生理解，不同限制酶也可能切割产生相同的黏性末端。
7、引入第二种工具：分子缝合针——DNA连接酶
呈现DNA连接酶的概念，说明它的作用位点和结果。辅以图片说明DNA连接酶和限制酶的联系。
8、表格展示两种DNA连接酶，分析比较两种的异同点。点名所谓的“缝合”，其实就是恢复磷酸二酯键。
9、设疑：提到DNA连接酶，有的同学会想到DNA聚合酶。它们是一回事吗？观察两者作用的示意图，找出异同点。DNA聚合酶可以沿着3’端把游离的脱氧核苷酸一个一个地加上去，加一个就形成一个磷酸酯键。总结DNA连接酶是连接两个DNA片段，恢复两个磷酸二酯键。DNA聚合酶是催化一个个游离的脱氧核苷酸连接，形成许多磷酸二酯键。
10、引入第三个工具：分子运输车——运载体。解释说明要把外来的基因转入受体细胞中，这是很困难的，所以需要一个运载体。介绍常用的运载体——质粒，说明它的定义。重点介绍复制原点的作用。另外，补充动植物病毒和噬菌体。说明噬菌体就是细菌病毒。
11、设疑：质粒能作为运载体，有哪些优点呢？
①质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点，便于外源DNA片段，也就是目的基因插入；
②有复制原点，这样可以在受体细胞中自我复制，或者可以整合到受体细胞的DNA上；
③要含有标记基因，供重组DNA的筛选。
12、图片展示三种工具，小结。
13、巩固练习。
①加强学生对标记基因，如抗生素抗性基因的理解以及标记基因对重组质粒的筛选。
②关于限制酶的选择，加深理解为何用同一种限制酶，选择限制酶应考虑哪些因素。
14、呈现教材的思考讨论，让学生课后动手操作，制作重组DNA模型。通过动画演示两段DNA被限制酶EcoRI切割的过程，理解产生的黏性末端相同，并体会DNA连接酶在此过程中的作用。回答剪刀代表限制酶，透明胶条代表DNA连接酶，从而加深对限制酶和DNA连接酶的理解。
（三）总结
DNA重组技术的基本工具
一、限制性核酸内切酶------“分子手术刀”
1.来源；2.作用特点；3.识别序列的特点；4.作用产物
二、DNA连接酶-----“分子缝合针”
1.种类；2.作用
三、基因进入受体细胞的载体----“分子运输车”
1.作用；2.种类；3.载体具备条件
第1节 重组 DNA 技术的基本工具
一、教学背景
《重组DNA技术的基本工具》是普通高中教科书选择性必修三《生物技术与工程》第三章《基因工程》中第一节的内容。课标设计本模块的目的重在“开拓学生的视野，增强科技意识，激发学生探索生命奥秘和热爱生物科学的情感”。本节的内容是建立在必修l教材中“酶的作用和特性”，必修2教材中“噬菌体侵染细菌的实验”、“DNA 的结构和复制”等相关内容的基础上的。引导学生建立新旧知识之间的联系，将有助于他们理解和掌握新知识。
二、学情分析
本节授课对象为高二学生，他们经过必修一、二和选择性必修一、二的学习，已经理解了“结构与功能观”、“物质与能量观”、“进化与适应观”，形成了一定的生命观念和科学思维。学生已经学习了“酶的作用和特性”，“噬菌体侵染细菌的实验”、“DNA的结构和复制”等相关内容。同时学生在平时的生活中，接触了较多的转基因产品。但是较为抽象的“重组DNA技术的工具”的知识点难免会比较难学。但我相信可以学生迎难而上，乐观学习。
教学目标及重难点
（一）教学目标
1.掌握基因工程操作的三种工具。
2.能够准确说出每一种操作工具的特点及用途。
3.培养获取新知的能力、分析和解决问题的能力。
4.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新，进而激发学生科技强国奋斗的精神。
（二）教学重点及难点
教学重点：能够准确说出每一种操作工具的特点及用途。
学习难点：
（1）DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
（2）基因工程载体需要具备的条件。
四、教学过程
（一）新课导入
以抗虫棉为例认识基因工程。提出本节课要解决的问题，即在基因工程的操作中需要用到哪些“分子工具”，从而引入本节课的学习。
解释“目的基因”、“受体细胞”、“目的基因的表达产物”，为后面的学习打好基础。什么是目的基因？比如这个例子中的毒蛋白基因是目的基因。简单来说，我们需要的基因就是目的基因。那么，什么是受体细胞？你想改造哪种细胞，那么对应的细胞就是受体细胞。最后，什么是目的基因的表达产物？表达产物就是相应的蛋白质。
总结基因工程的概念。
提问：同学们有没有想过，基因工程得以实现，它的理论基础是什么？不同来源的DNA为什么能组合成一个新的DNA？
总结DNA重组的理论基础：不同来源的DNA基本组成单位相同，并且都遵循碱基互补配对原则，再者DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。所以我们可以用工具将不同来源的DNA拼接成一个新的DNA。
5、提问：我们把重组DNA导入受体细胞中，它为什么能表达出蛋白质呢？
6、总结重组DNA能在受体细胞表达的理论基础：
1）基因是控制生物性状的结构与功能单位
2）遗传信息传递都遵循中心法则
3）生物界几乎共用一套遗传密码
（二）新课讲授
过渡：接下来我们具体来看看重组DNA技术用到了哪些基本工具？
1、通过展示图片复习DNA的结构：磷酸酯键和磷酸二酯键、DNA的方向问题、5’端和3’端的命名等。
2、图片展示一段含有目的基因的DNA，如何取出目的基因，引出第一种工具：限制性内切核酸酶──“分子手术刀”
3、以限制酶EcoRI为例，介绍限制酶的来源、命名、识别序列、切割位点以及结果。其中引用了教材关于限制酶命名的说明。
4、图片展示一段EcoRI的识别序列，介绍回文序列。解释在GA之间切割，实际上是切割这两个脱氧核苷酸之间的磷酸酯键，同时氢键自发断裂，得到两段DNA，引导学生观察DNA片段露出的碱基，引出末端的种类。
5、动画演示EcoRI和SmaI这两种限制酶的切割过程，对比归纳出两种末端的由来以及两种酶识别序列、切割位点的不同。
6、巩固练习：观察对比四种限制酶，找到异同点，补充同尾酶的定义。让学生理解，不同限制酶也可能切割产生相同的黏性末端。
7、引入第二种工具：分子缝合针——DNA连接酶
呈现DNA连接酶的概念，说明它的作用位点和结果。辅以图片说明DNA连接酶和限制酶的联系。
8、表格展示两种DNA连接酶，分析比较两种的异同点。点名所谓的“缝合”，其实就是恢复磷酸二酯键。
9、设疑：提到DNA连接酶，有的同学会想到DNA聚合酶。它们是一回事吗？观察两者作用的示意图，找出异同点。DNA聚合酶可以沿着3’端把游离的脱氧核苷酸一个一个地加上去，加一个就形成一个磷酸酯键。总结DNA连接酶是连接两个DNA片段，恢复两个磷酸二酯键。DNA聚合酶是催化一个个游离的脱氧核苷酸连接，形成许多磷酸二酯键。
10、引入第三个工具：分子运输车——运载体。解释说明要把外来的基因转入受体细胞中，这是很困难的，所以需要一个运载体。介绍常用的运载体——质粒，说明它的定义。重点介绍复制原点的作用。另外，补充动植物病毒和噬菌体。说明噬菌体就是细菌病毒。
11、设疑：质粒能作为运载体，有哪些优点呢？
①质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点，便于外源DNA片段，也就是目的基因插入；
②有复制原点，这样可以在受体细胞中自我复制，或者可以整合到受体细胞的DNA上；
③要含有标记基因，供重组DNA的筛选。
12、图片展示三种工具，小结。
13、巩固练习。
①加强学生对标记基因，如抗生素抗性基因的理解以及标记基因对重组质粒的筛选。
②关于限制酶的选择，加深理解为何用同一种限制酶，选择限制酶应考虑哪些因素。
14、呈现教材的思考讨论，让学生课后动手操作，制作重组DNA模型。通过动画演示两段DNA被限制酶EcoRI切割的过程，理解产生的黏性末端相同，并体会DNA连接酶在此过程中的作用。回答剪刀代表限制酶，透明胶条代表DNA连接酶，从而加深对限制酶和DNA连接酶的理解。
（三）总结
DNA重组技术的基本工具
一、限制性核酸内切酶------“分子手术刀”
1.来源；2.作用特点；3.识别序列的特点；4.作用产物
二、DNA连接酶-----“分子缝合针”
1.种类；2.作用
三、基因进入受体细胞的载体----“分子运输车”
1.作用；2.种类；3.载体具备条件