第三章 遗传与基因工程[上学期]

第三章 遗传与基因工程
第一节 细胞质遗传
教材分析
本章教材是学生在高中生物必修课中学习了有关遗传学基本知识的基础上讲述的。其中《细胞质遗传》是对必修教材中细胞核遗传部分知识的补充，可以使学生全面认识遗传物质是由核内和质内两部分构成，同时也为下面章节讲述细胞质中的遗传物质——质粒埋下了伏笔，《基因的结构》、《基因表达的调控》可以使学生对基因及其表达机理在高二基础上取得更深一层的认识和理解。而《基因工程简介》在本章中占有重要地位。由于基因工程技术是四大生物工程的核心技术，本章又是讲述四大生物工程内容的开篇，所以无论从其内容，还是从其所处的地位来看，本章教学内容对理解下面各章内容都具有重要作用。因此，本章是本册教材的重点。
第一节 细胞质遗传
教学目标
1．知识方面
（1）理解细胞质遗传的概念和特点以及形成这些特点的原因（识记）。
（2）理解细胞质遗传的物质基础是细胞质中的DNA（识记）。
（3）理解细胞质遗传在育种中的应用（知道）。
2．态度观念方面
（1）通过理解细胞核遗传与细胞质遗传的关系，使学生树立辩证唯物主义思想。
（2）结合我国科学家利用三系配套法培育出了小麦、谷子、水稻等优势杂交种的实例，特别是结合被世界同行誉为“杂交水稻之父”的袁隆平院士首创三系杂交水稻的实例，对学生进行创新精神和爱国主义教育，激发学生的民族自豪感，激励学生学习科学家孜孜不倦的探索精神。
（3）通过对细胞质遗传在育种中的应用的学习，培养学生将科学技术这“第一生产力”转化为直接生产力和现实生产力的STS意识。
3．能力方面
（1）通过对细胞质遗传特点及形成该特点原因的探究，培养学生观察、对比、分析、推理、归纳、综合等抽象思维能力。
（2）提高学生的探究能力和科学素养。
（3）培养学生搜集资料、处理信息的能力。
重点、难点分析
细胞质遗传的特点和形成这些特点的原因以及细胞质遗传在育种中的应用是本节的教学重点。
由于细胞质遗传在育种中的应用这部分内容涉及到了核质互作的遗传原理、杂种优势以及三系配套等一些专业性很强的与育种有关的知识，而这部分知识又是学生过去很少接触的，因此它是本节的教学难点。
教学模式
引导——探究式教学方法。
教学手段
主要应用影像逼真的投影片加强直观教学。
课时安排
二课时。
设计思路
在教学过程中，不是将知识直接传授给学生，而是采用引导——探究策略，创设情境，着眼于把学生领进探究知识的过程中去，让学生通过自己的观察、思考去探究知识的形成，在探究知识的过程中，启迪、训练学生的思维，帮助学生学会思考，点拨思路，引导方法，培养能力，使学生不仅感受到探索和成功的乐趣，而且受到科学态度、科学精神的熏陶，并增强STS意识。
教学过程设计
一、创设情景，导入新课
提到遗传，人们不会忘记遗传学之父——孟德尔，他以严谨求实的科学态度和正确的研究方法以及持之以恒的探索精神，发现了基因分离定律和基因自由组合定律，拉开了20世纪人类解开遗传之谜的序幕。尽管他的两大发现被埋没了30余年，但在他去世后的第16年——1900年，由于德国学者科伦斯等人的努力使孟德尔的科学发现重见天日。然而，就在9年之后，还是科伦斯的发现再一次对孟德尔的遗传定律提出了质疑。这到底为什么呢？
二、探究新知
（一）提供感性材料
1．利用投影片演示1909年德国植物学家兼遗传学家——科伦斯的紫茉莉质体遗传试验。
（1）简要介绍实验材料——紫茉莉。
紫茉莉的枝条一般是绿色的，因为它含有叶绿素的正常叶绿体。但这种植物存在着多种变异类型，如花斑植株，它的枝叶呈现出白绿相间的花斑状，有时在它的植株上还会出现三种不同的枝条——绿色的、白色的、花斑状的。为什么？科伦斯通过镜检发现：是由于紫茉莉的叶肉细胞中存在着不同种类的质体。绿色叶的细胞里含有的是有叶绿素的叶绿体；白色叶的细胞里不含叶绿体，而仅含没有色素的白色体，这种白化突变在自然界中可能是由某种因素引起的，如紫外线照射等；而花斑叶中含有三种不同的细胞：只含有叶绿体的细胞、只含有白色体的细胞、同时含有叶绿体和白色体的细胞，三种不同的细胞互相间隔存在，使得枝条呈现了白绿相间的花斑状。
（2）演示紫茉莉枝叶的性状遗传的杂交试验过程（参考教材P43表3-1，紫茉莉花斑植株的杂交结果），学生观察、思考。
2．结果是不是一种偶然？经过科伦斯的多次重复性试验，都得到了相同的试验结果。与此同时，德国科学家鲍尔发现天竺葵的叶色遗传也有相似现象。
3．针对以上两组感性材料，学生展开付论：为什么上述试验对孟德尔的遗传定律再次提出了挑战？孟德尔的一对相对性状和两对相对性状的豌豆杂交试验结果是怎样的？紫茉莉枝叶遗传的杂交试验与之相比有哪些主要不同？教师要适时引导学生回顾已有知识，通过对比使学生认识到，紫茉莉枝叶性状的独遗传特点是：一是F1并不表现出显性性状，而总是表现出母本性状。此时给出“母系遗传”的概念，二是F1的性状不会出现一定的分离比。再次强化学生已有知识与当前知识的矛盾冲突，使学生渴望知识的心理处于激发状态，以引发学生强烈的探索欲望。
（二）进行理性分析
按照从现象到本质，从感性到理性的认知规律，教师应适时抓住学生心理，引导学生复习和设疑提问，启发学生思维，发现科学本质。
1．性状受何物质控制？
基因是决定生物性状的基本单位。
2．基因分布于细胞的何种结构中？
基因是有遗传效应的DNA片断。 DNA主要存在于细胞核，少量存在于细胞质，如线粒体、叶绿体中。此处顺理成章地引出“核基因”和“质基因”的概念，并且分析比较核基因和质基因的主要区别：一是存在位置不同，二是存在方式不同。核基因在染色体上直线排列，而组成质基因的DNA并不与蛋白质结合，而是呈双链环状等形状单独存在。
在复习已有知识的基础上，教师要进一步设疑引导，既然细胞核与细胞质内都有可以控制性状的基因，今天遇到的紫茉莉与天竺葵枝叶的遗传与以前学习的豌豆、果蝇等性状的遗传要受谁的控制呢？富有探索性的问题使学生思维极为活跃。经回顾已有知识、讨论分析，学生一致认为孟德尔的遗传定律描述的是细胞核遗传，即细胞核内染色体上的基因控制的遗传。而前面已经分析了紫茉莉枝叶的遗传特点与细胞核遗传特点存在很大差别，那么，是不是不再受核基因的控制，而是受质基因的控制呢？学生大胆提出了假设：它们可能属于细胞质遗传。如果是细胞质遗传的话，细胞质遗传的物质基础应该是细胞质中线粒体、叶绿体等细胞质结构中的DNA，即质基因。那么，这种假设是否正确？引导学生进行以下探究。
3．是什么原因导致核基因和质基因遗传特点的不同呢？
（1）利用投影片出示教材P44图3-2“母系遗传与核遗传正、反交比较”，由学生讨论、交流、归纳：后代的核基因不论正交还是反交，总是父方与母方各提供一半，因此核基因型相同；而质基因在正交和反交时却出现明显的不同，因为受精时精子中只带有很少的细胞质，使得受精卵中的细胞质几乎全部来自于卵细胞，这样受细胞质内的遗传物质控制的性状实际上是由卵细胞传给后代的，因此会表现为母系遗传现象。这也初步证明了学生的假设是成立的，使学生感受到了成功的喜悦，增强了学习探索的信心。
（2）为什么以花斑紫茉莉为母本时，后代会产生三种不同的植株？引导学生分析得出：由于花斑紫茉莉的卵原细胞在减数分裂时，细胞质中的基因并不像核基因那样有规律地分离，而是随机地、不均等地分配到子细胞中去，因此会产生三种卵细胞，从而会产生三种不同的植株。这种随机性和不均等性就导致了细胞质遗传的第二个特点：后代不出现一定的分离比。
通过分析使学生再次确认，紫茉莉枝叶性状的遗传是细胞质遗传。从而认识到高二阶段学习的细胞核遗传并不是生物惟一的遗传方式，科伦斯对细胞质遗传现象的发现，是对孟德尔定律的挑战，更是对它的补充。与导言呼应，对导言中提出的质疑做出了解答。
三、归纳升华
教师要提供细胞核遗传和细胞质遗传的一些实例资料，并请学生阅读教材P46“线粒体DNA的重要作用”的资料，然后引导学生归纳。
1．生物体中绝大部分性状是受细胞核基因的控制，核基因确实是主要的遗传物质，而有些性状是要受到细胞质基因的控制。
2．细胞核遗传和细胞质遗传各自都有相对的独立性。这是因为，尽管在细胞质中找不到染色体一样的结构，但质基因与核基因一样，可以自我复制，可以控制蛋白质的合成，也就是说，都具有稳定性、连续性、变异性和独立性。
3．细胞核遗传与细胞质遗传相互影响，很多情况是核质互作的结果。虽然细胞核遗传与细胞质遗传都有相对的独立性，但这并不意味着二者没有丝毫关系。因为细胞核和细胞质都是细胞的重要组成部分，共同存在于一个整体中，它们之间必然是相互依存、相互制约，不可分割的。它们控制的遗传现象也必定相互影响，很多情况是核质互作的结果。此处为下一课时埋下伏笔。
四、知识反馈
学生独立完成下面表格，师主共同进行学习结果的评价。
比较 细胞核遗传 细胞质遗传
物质基础 　 　
表现性状 　 　
杂交后代性状比例 　 　
减数分裂形成的子细胞中遗传物质的分配 　 　
通过对比练习，再一次使学生对细胞核遗传和细胞质遗传各自特点进行归纳总结，培养学生概括、归纳知识的能力，使学生在归纳和概括的过程中把所学的知识系统化、条理化。使学生学会归类、对比的学习方法。
五、布里作业
1．全体学生完成书后习题。
2．对于那些对生物学科兴趣浓、学有余力的学生，请他们通过书刊杂志、网络等途径搜集“袁隆平和杂交水稻”的有关资料，这样，不仅可以给学生提供更多的参与机会，而且可以培养学生搜集资料、处理信息的能力，并为下一课时的顺利进行做好铺垫。
我国是泱泱农业大国，但耕地面积仅仅占世界的10％，却要养活占世界22％的人口，粮食问题一直是困绕在中国人民，乃至世界人民心头的难题。经过长期的实践与探索，人们终于发现，“杂种优势”可以大幅度提高粮食产量。什么是“杂种优势”？它为什么能大幅度提高农作物的产量？这样从实际问题入手，可以使学生充分认识到所学生物学知识在生产、生活和社会实践中的广泛应用价值，从而激发学生的学习兴趣，调动学生的学习动力。
一、探究新知
（一）杂种优势
教师要采用层层递进的方法，提出一系列探索性问题，引导学生分析、归纳、理解杂种优势有关知识。
1．杂种优势现象：学生自学，从教材中找出。
2．杂种为什么会表现出优势？引导学生回忆基因的自由组合定律在育种上的应用，讨论分析出很可能就是因为杂种可以集合双亲的有利基因而产生杂种优势，并且两个亲本的亲缘关系越远，携带的异质基因越多，杂种优势越明显。使学生对杂种优势的原理有初步理解。
3．杂种优势会不会稳定遗传？不会，根据遗传定律，杂种F1自交后会出现性状分离。
4．在农业生产上利用杂种优势育种所面临的难题是什么？要保持作物的杂种优势，必须年年配制第一代杂交种。
5．杂交育种的主要措施是什么？引导学生回忆盂德尔的杂交试验，讨论归纳出杂交育种的关键步骤就是人工去雄。
6．出示玉米和水稻植株的模式图，让学生比较雌雄同株异花植物和雌雄同花植物在花的结构和位置上的区别，使学生发现，对于玉米等雌雄同株异花植物，人工去雄还比较容易，但是，对于水稻、小麦等雌雄同花植物，花又很小，人工去雄就非常困难了。如何解决实际生产中的问题，让杂交育种工作变得简单易行呢？
此时可以先让学生做出大胆假设，培养学生的创新思维。然后，由 提出：针对如此大的难题，我国科学家是如何采取措施的？由此引出袁隆平和他培育杂交水稻的三系配套法，进入本节重点课题的探讨。
（二）三系配套法育种
1．学生主要按照以下几个方面进行资料交流。
（1）我国水稻育种专家——袁隆平在20世纪60年代有什么梦想？想利用雄性不育的“母稻”来生产出水稻的杂交种。
什么是雄性不育？植株的雄蕊发育不正常，不能产生可育的花粉，但是雌蕊正常发育，可以接受其他植株的花粉而产生种子，这种现象在遗传学上就被称为雄性不育。同种植物中具有可遗传的雄性不育性状的植株群体叫做雄性不育系。使用雄性不育系育种的优点是什么？免去大量的人工去雄工作，既节省劳动力，又保证杂交种的纯度。
这样他踏上的是一条前人没有走过的路。首要任务是必须找到雄性不育植株。
（2）何时何地他发现了雄性不育植株？
1964年7月5日午后2点25分，袁隆平终于发现了第一株天然雄性不育水稻。发现地点：安江农校水稻实验田。水稻品种：洞庭早籼。
1965年，“知识十汗水十灵感十机遇”，终于成全了袁隆平的第一份心愿。这一年，他通过对8 500多穗（加上去年总计达14 000多穗）扬花期稻穗的仔细观察，新找到了5株（加去年总共6株）天然雄性不育水稻，经测算，他得出水稻天然雄性不育的发生概率大约为三千分之一。
（3）袁隆平及其助手们利用在稻田里发现的雄性不育植株做了几千次的杂交试验，结果都不太理想，他们从中得到的启示是什么？如果用远源的野生雄性不育稻与栽培稻杂交，可能会取得较好的效果。
（4）远源的野生雄性不育稻是何时发现的？1970年，海南。
（5）第一批雄性不育杂交稻种是何时诞生的？1975年，经过103个单位，300多位专家的支持。打破了世界性的自花授粉作物育种的禁区，实现了历史性的突破。
（6）杂交水稻的优势是什么？我国是世界上一个产稻大国。多年来，水稻播种面积在5亿亩左右。近年来，全国杂交水稻每年种植面积为0．153亿ha上下，约占全国水稻总面积的50％，而产量却占稻谷总产量的近60％，平均增产20％，每年增产的稻谷可养活6 000万人口。从这些材料可以看出，杂交水稻可以明显提高产量。除此以外，杂交水稻还有生长健壮、整齐，抗逆性强等优点。所以，杂交水稻技术已经在世界上几十个国家得到了推广和应用。
通过材料的交流，不仅培养了学生的信息处理能力，而且对学生进行了创新精神和爱国主义教育，激发了学生的民族自豪感，激励了学生学习科学家孜孜不倦的探索精神。
2．探究三系配套杂交育种原理
（1）雄性不育现象发生的原理—— 利用投影片讲述。
①雄蕊是否可育，是由核基因和质基因共同决定的。
核基因：可育基因R对不育基因r是显性。
质基因：可育基因为N，不育基因为S
②核基因和质基因的关系：细胞质的可育基因N可使花粉正常发育，细胞核的可育基因R能够抑制细胞质不育基因S的表达。
③结果：
（2）引导学生探究在利用雄性不育系培育杂交种的过程中遇到的两大重要问题。
①如何解决雄性不育系的自身留种问题？
要保持杂种优势，必须年年配制第一代杂交种，这样就年年需要不育系，而雄性不育系不能自花传粉，在杂交过程中只能做母本。用什么品种做父本，可以让不育植株上结出种子，而且又能保持雄性不育的特点呢？引导学生利用上节课学习的细胞质遗传和细胞核遗传知识推导出保持系的基因型是N（rr），并推导出不育系与保持系的杂交结果仍是S（rr）。另外需要对学生说明，保持系不仅要使不育系所产生的后代始终是不育的，而且，保持系的其他性状也要与不育系完全相同，这样才能使不育系完全保持不变。
②如何得到雄性可育的杂交种？大田里使用的杂交种必须是雄性可育的，这样才能生产出粮食。以雄性不育系做母本，什么品种做父本才能使后代恢复可育呢？引导同学推导出恢复系的基因型。学生利用细胞质遗传和细胞核遗传知识，经过分析不仅可以推导出教材中给出的恢复系的基因型N（RR），还可能推导出教材中没有提供的恢复系基因型S（RR）（如右图）。
从右图的杂交过程可以看出，不论哪种恢复系与不育系杂交，结果都会得到具有杂种优势的S（Rr）基因型的植株。由此培养了学生的发散思维，同时对教材内容做了补充和完善。
小结：在杂交育种中，雄性不育系、雄性不育保持系、雄性不育恢复系配套使用，就是三系配套。我国科学家利用三系配套的方法培育出了小麦、大麦、谷子、玉米、水稻等许多优势杂交种，特别是在培育水稻优势杂交种方面，我国处于世界领先地位。
实际生产中怎么才能做到三系确实能够配套使 用？非常关键的一个问题就是要使三系植株间的天然 授粉顺利进行。如何使天然授粉顺利进行呢？学生讨论， 适时引导，使学生认识到，为了使天然授粉顺利进行，保持系、恢复系不仅要和不育系的花期一致，而且植株通常要比不育系的高一些，以便花粉顺 利地散落到不育系的花上，请学生观察教材第46页图，加强理解。
花期怎么才能一致？植株高矮又如何控制？引导学生联系激素有关知识讨论，提出建议，经对比分析一致认为以下方案可采纳：一是选种时要考虑到遗传性状符合要求；二是一旦种植后，由于环境等情况影响没有达到花期一致。高矮要求，怎么办？可以采取人为喷洒激素的方法改变。此时 出示资料。实践证明，通过使用不同浓度的赤霉素可以使植株的生长受到促进或抑制，从而调节植株的高矮和花期。这样设计，不仅使学生理论联系实际，还可以联系以前知识，更可以使学生不拘泥于教材，培养学生的发散思维。
（3）巩固练习。
①在一块稻田里，间行种植不育系和保持系，在不育系和保持系的植株上分别结出何种种子？其基因型分别为何种类型？
不育系没有花粉，花粉只能从保持系而来，因此不育系植株上结出的种子仍是不育系，保持系是一种自交情况，因此植株上结出的种子仍是保持系。
②在一块稻田里，间行种植不育系和恢复系，在不育系和恢复系的植株上分别结出何种种子？其基因型分别为何种类型？
与上题道理类似，不育系上结出的种子是杂交优势种S（Rr），恢复系上结出的种子仍是恢复系N（RR）。
③在一块稻田里，不育系、保持系和恢复系三种植株同时间行种植，结果又会怎样？
由于三系间行种植，不育系、保持系、恢复系分别都能既可以接受保持系的花粉，又可以接受恢复系的花粉，因此在不育系植株上可以得到基因型为S(rr)和S(Rr）的种子，保持系植株上可以得到N（rr）和N（Rr）的种子，恢复系植株上可以得到基因型为N（RR）和N（Rr）的种子。
通过此题使学生推想出在实际生产中配制杂交种时，一定要建立两个隔离区。一个是繁殖不育系和保持系的隔离区，交替种植不育系和保持系，在不育系植株上收获不育系种子，在保持系植株上收获保持系种子，达到同时繁殖不育系和保持系的目的。另一个是制杂交种的隔离区，交替种植不育系和恢复系，在不育系植株上收获可供大田使用的优势杂交种，在恢复系植株上收获恢复系种子，从而达到既制备了大量的优势杂交种，又繁殖了恢复系的目的。同时使学生再次感受实际生产操作的艰辛，而我们仅仅学的是三系配套杂交育种的基本理论。
二、知识拓展
杂交水稻世界第一，这是中国的骄傲，它的研究成功和大量推广，为解决我国粮食自给难题发挥了重要作用，创造了巨大的社会效益和经济效益。随着人们生活水平的提高，随着科学技术的发展，在杂交水稻等杂交育种方面，有什么新进展？同学有什么好的设想？请同学根据书后资料及课下搜集的资料，展开讨论交流。如学生会提出：
1．两系法杂交稻是我国独创的高新育种技术，是作物育种又一次重大革新。它与三系法相比，省略了三系法中的保持系，使程序简化，周期短，杂种优势更强，增产潜力更大。实践表明两系法杂交稻比现有的三系杂交稻增产5％～10％，同时米质更好。
2．打开水稻基因组这部天书。通过对水稻全基因组序列分析，可以获得大量的水稻遗传信息和全面地了解其遗传机理，并可获得大量用于农作物改良的有用基因。既有利于选择优良品种进行杂交育种，又便于利用目的性更强的基因工程育种。
3．可以采用航天诱变育种。在卫星、飞船上搭载植物种子，选育有利变异的种子育种。
通过资料交流和对未来的展望，使课堂氛围再次达到一个高潮，充分调动起学生学习的热情与动力，培养学生将科学技术这第一生产力转化为直接生产力和现实生产力的STS意识。
重点提示
1．引导—探究教学策略，目的不仅要教给学生科学知识，更要教给学生探索知识的方法。因此，在处理教材时，可以适当打破教材的顺序，先由学生感兴趣的科伦斯的试验导入，通过学生的观察和分析，发现细胞质遗传的两个特点，发现其与以前学的细胞核遗传的不同，这样前后知识的矛盾，引发学生更强烈的探究欲望，使学生更主动地去探究产生出这些特点的物质基础及原因，之后再由学生自己探究，发现归纳出细胞核遗传和细胞质遗传的概念。
2．关于三系配套育种，知识难度较大， 应该用丰富的资料与情感，感染学生，激发起学生的学习热情与探究欲望，减少学生心理上的抵触情绪，自然使知识由难变易；另外，紧紧抓住不育系核质互作特点及三系配套中不育系留种、育杂交种这两大问题为主线，可以使知识由繁化简。
3．对于一些抽象、难以理解的知识，如细胞质遗传和三系配套育种的机理， 应尽量采取直观教学手段，如绘制投影片，设计制作课件，搜集一些图片、照片等直观教具，以形象思维启迪学生的抽象思维，达到突破难点的目的。
板书设计
第二节 基因的结构
教学目标
1．知识方面
原核细胞的基团结构、真核细胞的基因结构（识记）；
人类基因组研究（知道）。
2.态度观念方面
正确认识人类基因组草图的价值及人类基因组计划的艰巨性，通过阅读分析有关新闻报道，理解新闻工作者必须具备广博的知识，否则会误导公众。
3．能力方面
提高阅读生物专业英文资料的能力，利用已有的生物学知识能够辨析新闻的真实性与宣传的可靠性。
重点、难点分析
重点：原核细胞和真核细胞的基因结构以及基因结构中非编码区上的RNA聚合酶结合位点的作用。
教学模式
小组讨论探究学习。
课时安排
一课时
教学手段
实物投影仪，印制相关的文字资料。
设计思路
21世纪是生物技术的世纪，其中基因的概念频繁出现在各种媒体中，学生已经可以通过互联网接触到较多的关于生物技术与基因的英文原版资料，学生也具备了较高的英文阅读能力，因此笔者尝试提供给学生有关的英文资料，提高其兴趣与阅读能力，这样教材就成了其可资借鉴的中文资料。学生只有更加认真地阅读教材，并与英文资料相比较，才能较好地理解英文资料。补充较多的资料可以帮助学生复习关于DNA与基因。 DNA的转录与翻译的知识，增加课堂内的信息量。教师应提出具体的教学目标，也能较好地保证教学效果。
关于人类基因组计划应给学生一个科学的概念，不能满足于报纸上的宣传，不能仅让学生有一个含糊的了解，要纠正媒体宣传上的某些错误，要让学生了解基因组计划的艰巨性，充分估计人类基因组计划完成以后对人类生活可能造成的影响，理性思考科学进步的意义与价值。
重点提示
1．基因是有遗传效应的DNA片段，此中遗传效应是指能转录为mRNA，继而翻译为蛋白质，或转录为核糖体RNA、转运RNA的功能。
2．原核生物的基因结构包括编码区与非编码区（即调控序列）。
3．编码区上游的非编码区中有重要的RNA聚合酶结合位点。
4．真核生物的基团结构与原核生物的基因结构基本相似，只是编码区是间隔的、不连续的，可编码蛋白质的序列（即外显子）被不能编码蛋白质的序列（即内含子）隔开。而且外显子序列在整个基因中所占的比例较小。
5．关于人类基因组计划要明确：研究对象是人体的22对常染色体和两条性染色体上的全部基因，研究内容是得到四张图，启动时间是1990年，共有美英法德日中六个参与国，我国承担其中1％的测序任务。2000年6月26日颁布的基因组草图不等于人类基因组的全部碱基序列。
6．了解我国科学家除了积极参与国际人类基因组的研究外，还积极开展水稻与家猪基因序列的研究以及中华民族基因组若干位点基因结构的研究。
[教师活动]引导学生复习。
1．基因的概念，何谓遗传效应？
2．基因的分子结构。
3．思考：唾液淀粉酶和胃蛋白酶的基因存在于人体的什么细胞中？为什么细胞含基本相同的基因，但只有唾液腺细胞中合成唾液淀粉酶、胃腺细胞中合成胃蛋白酶呢？
能明白基因的结构不仅包括能转录成信使RNA的片段，还应具有调控序列。
[教师指导学生活动］提供材料，学生分组讨论这些资料。
材料一
人类基因组计划是人类历史上第一次由全世界各国不分大小、不分强弱，所有科学家一起执行的科研项目。实施人类基因组计划伊始，发达国家具有远见的科学家即号召全球各个国家的政府都重视这一项目，并号召全世界科学家共同参与，建议所有的进展、所有的数据、所有的实验资源应随时公布于众，让全世界所有国家兔费享用。在实施过程中，各国科学家精诚合作、共享材料、共享数据，共同攻关。这在人类自然科学史上，是史无前例的。人类基因组计划与另两个有全球性意义的项目，即曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划相比，更显示了人类的谐同与进步，自（http://）
材料二
人类基因组计划（Human Genome Project， HGP）
也称人类基因测序计划，主要目标是完成对人类的基因组的所有碱基序列的测定，阐明人体中全部基因的位置、结构、功能、表达、调控方式及致病突变的全部信息。自（http：//）
材料三
20世纪70年代的人类疾病的“基因论”之说，无疑是人类基因组计划的主要思路。不仅疾病与基因有关，人类的生存、出生、生长都与基因有关，都与DNA的序列有关。正如著名的诺贝尔奖获得者、意大利的杜伯克在他发表的一篇文章，即后来被称为“人类基因组计划”的“标书”之中写的：人类的DNA序列是
人类的真谛。这个世界上发生的一切，都与之息息相关。……正如杜伯克说的：既然大家都知道基因的重要性，那我们就只有两种选择，一是“零敲碎打”，大家都去“个体作业”，去研究自己“喜欢”的，认为是重要的基因。而另一种选择呢？则是前所未有的大胆说法：从整体上来搞清楚人类的整个基因组，集中力量先认识人类的所有基因。自（http：//）
资料四
1989年美国成立“国家人类基因组研究中心”。诺贝尔奖获得者、 DNA分子双螺旋模型提出者沃森（J．waston）出任第一任主任。1990年，历经5年辩论之后，美国国会批准美国的“人类基因组计划”于同年10月1日正式启动。美国的人类基因组计划总体规划是：拟在15年内至少投入30亿美元，进行对人类全基因组的分析。此计划在1993年作了修改，其主要内容包括：人类基因组的基因图构建与序列分析；人类基因的鉴定；基因组研究技术的建立；人类基因组研究的模式生物；信息系统的建立。此外，还有人类基因组研究的社会、法律与伦理问题，交叉学科的技术训练，技术的转让，研究计划外延等共9方面的内容。自（http：//）
资料五：人类基因组草图也仅仅是草图
1990年首先在美国启动的“人类基因组计划”是为了测定组成人类基因组的核苷酸序列。人类基因组大约由30亿个碱基对组成，打个比方，就像是一部由30亿个由ATCG四个字母交替组成的大书。这个计划的目的，就是要知道这四个字母的排列顺序。但是由于技术的原因，在测序之前，需要先把这本书撕成许多个片断分别阅读，然后再把这些片断拼接起来恢复成一本完整的书。所谓完成了“工作草图”，这仅仅指的是初步把这些片断拼凑了起来，里面还有空白和错误，并不是一本完整准确的书。
即使在两三年以后得到了完整的书，也绝不意味着就读懂了这本书。知道了基因组序列并不是就破译人类基因的奥秘。人类基因组绝大部分是没有功能意义的DNA序列，只有少部分是有意义的，包括了大约十万个基因。在获得基因组完整序列之后，下一步的工作，是把其中的全部基因找出来。只有找到了这十万个基因，了解了其编码的蛋白质的结构和基本功能以及基因调控的机制，才可以说初步破译了人类基因的奥秘，这是极其艰巨的工作，目前已从基因组序列找出来的人类基因已有三万多个，但是能跟被编码的蛋白质对上号的，也不过数千个。最乐观的估计，没有几十年的时间，不可能初步完成这项破译，而如果要把所有蛋白质的相互关系研究透彻，那要花上更长久的时间。
即使到了这个遥遥无期的时刻，也绝不意味着我们完全掌握了人类遗传的奥秘。人类基因组计划是源于一个并不恰当的观念，以为存在着一种典型的纯粹的人，可以用少数几个人（塞来拉公司用的是5个不同种族的人）的基因组来代表人类基因组。但是人类的遗传有着无限多的变异性。基因的变异远多于蛋白质的变异，并不存在一本单一的基因标准“密码本”。如果将某些个特定个体的遗传当成了人类遗传的标准而忽视了人类遗传的多样性，是极其危险的。
人类基因组的完整序列，无疑能成为遗传学研究的重要工具，至少，它有助于我们更快速地鉴定、克隆人类基因，特别是那些已先在别的生物中发现的基因。但是，人类基因组序列所起的作用是相当有限的。就像一张地图，它能给旅行者带来很大的便利，却不能保证就能达到目的地。何况还存在着无数不尽相同的地图。人类基因组序列的获得，只是全面破译人类遗传奥秘的起点，而不是结束。自《叩问基因时代的争论》方舟子著 P35。
资料六：六国科学家公布人类基因组细节研究成果
新华网华盛顿2月11日专电（记者吴伟农）人类基因计划、美国塞莱拉遗传信息公司、美国《科学》杂志和英国《自然》杂志联合宣布，继科学家去年绘制成功人类基因组工作框架图之后，他们又绘制出了更加准确、清晰、完整的人类基因组图谱，对人类基因的面貌有了新的发现：
一、基因数量少得惊人。一些研究人员曾经预测人类约有14万个基因，但塞莱拉公司将人类基因总数定在2．6383万到3．9114万个之间。如果最终确定出的基因数在这个范围内，比如3万个左右，那么，人类只比果蝇多大约1．3万个基因。塞莱拉公司的科学家测出的序列准确地覆盖了基因组的95％，并已经确定了所有基因的2/3，平均测序精度为99．96％。
二、人类基因组中存在“热点”和大片“荒漠”，人类基因组序列中所谓的“荒漠”就是包含极少或根本不包含基因的部分，基因组上大约1／4的区域是长长的、没有基因的片段。基因密度在第17、第19和第22号染色体上最高，在X染色体，第4、第18号和Y染色体上相对贫瘠。
三、35．3％的基因组包含重复的序列。这意味着所有这些重复序列，即原来被认为的“垃圾DNA”应该被进一步研究。事实上，第19号染色体57％是重复的。除了重复片段，科学家还鉴定了210万个人与人之间不同的基因序列，这些序列被称为“单核苷酸多态性”，它们通常是无害的。
四、地球上人与人之间99．99％的基因密码是相同的。研究发现，来自不同人种的人比来自同一人种的人在基因上更为相似。在整个基因组序列中，人与人之间的变异仅为万分之一。
在谈到这一发现的意义时，《科学》杂志总编肯尼迪说，塞莱拉科学家揭示的人类基因组面貌是一项出色的成就，它代表了所有迄今完成的最准确的人类基因组，也为人类医学新发展提供了崭新的、激动人心的前景。
[学生活动]学生分组阅读、讨论上述资料。
[教师活动]教师提出具体问题，并用实物投影仪投射在大屏幕上。
1.人类基因组计划于哪年启动？耗资多少？有哪些国家参与？
2.人类基因组计划的研究对象是什么？
3.耗此巨资意义何在？我国有什么必要参与其中？
4. 2000年6月26日宣布的“人类基因组草图”完成的是什么？是不是如同《中国青年报》（2000年6月27日）所言“人类基因密码破译”？
5.某报道说，当某科学家被记者问到，以后是否可能用转基因技术创造出从事特殊服务的“新人类”，如不吃不拉埋头苦干的转基因奴隶时，他断言“这是可能的！”（《南方周未》2000年7月7日）你的意见呢？
6.由于人类基因组计划的实施，某科学家预言：“不久的几年内，人们将看到一份描述人类自身的说明书，它是一本完整地讲述人体构造和运转情况的指南，届时危害人类健康的5 000种遗传病以及与遗传密切相关的癌症、心血管疾病、关节炎、糖尿病、高血压、精神病等，都可以得到早期诊断和治疗。你同意此种说法吗？
板书设计
第三节 基因表达的调控
教学目标
1．知识方面
原核生物基因表达的原理（理解）；
真核生物基因表达调控的复杂性及其在细胞分化中的重要作用（知道）。
2．态度观念方面
理解生命是个有序的系统。
3．能力方面
初步培养阅读有关基因表达内容的英文材料能力，理解丰富的生物科学知识有助于学生阅读生物专业英文原版资料。
重点、难点
原核生物基因表达调控的原理既是本节的重点也是难点
教学模式
小组讨论探究学习。
教学仪器
实物投影仪。
课时安排
一课时。
设计思路
对于本节内容，教材中的表述比较清晰，学生阅读后基本上能够理解，只是需要 引导学生利用模式图，并用语言讲清乳糖操纵子的作用机制。
引用大学课本中的有关英文资料，可以促使学生认真看书。由于资料中很多是生物专业词汇，一般的英汉字典查不到，因此要完成 制订的学习目标，必须仔细看中文教材，这样中英对比，学生会认识很多生物专业词汇，提高生物学与英语学习的兴趣与效率，而且学生也会体会到丰富的各学科知识极有利于英语的阅读水平提高。
对于教师而言，也试图用这种方式尝试进行双语教学。
要点提示
1．虽然生物的每个细胞中都有一整套基因，但是这些基因并不是同时都在表达。单细胞的细菌，也能够根据环境的变化，开启和关闭某些基因，以迅速合成它需要的蛋白质，停止合成它不需要的蛋白质，从而体现出对环境的适应。
2．强调基因的概念是有遗传效应的DNA片段。对遗传效应的理解应是能够编码蛋白质，或者能够转录为mRNA（核糖体RNA）、tRNA（转运RNA）。因此虽然operator译为操纵基因，但它不能转录为任何RNA，因此不应该叫做基因，有的书中叫操作子，比较合适。
3．调节基因能够编码阻抑物蛋白，它也有自己的调控序列。
4．帮助学生理清乳糖操纵子的结构及其作用：即调节基因和结构基因可转录并编码蛋白质；而启动子上有RNA聚合酶的结合位点， RNA聚合酶识别此位点并与之结合；操纵基因则可以与阻抑物结合而阻止RNA聚合酶与启动子的结合，从而阻止转录的进行；乳糖等诱导物可以与阻抑物蛋白结合使之构象改变，失去与操纵基因结合的能力，从而开始转录过程。操纵基因是门，阻抑物蛋白是锁，乳糖等诱导物是钥匙。
5．真核生物基因表达的调控比原核生物复杂得多，主要表现在也有调控序列，能调控结构基因的转录（转录水平的调控）；并要对初级转录产物即前体RNA进行剪切（切去内含子转录的序列）、拼接（将外显子转录的序列连接起来）等复杂的加工（转录后调控）；转录和翻译过程的时空差别（细胞水平的调控）；不同细胞中基因的选择性表达（个体发育水平的调控）。
板书设计
一、原核生物基因表达的调控
乳糖操纵子
二、真核生物基因表达的调控
1.转录过程受到很多因素的调控
2.对前体RNA加工：剪切与拼接、转移
3.转录和翻译存在时空上的差异
4.基因的选择性表达
第四节 基因工程简介
教学目标
1．知识方面
（1）基因工程的概念（知道）。
（2）基因操作的工具和基本步骤（知道）。
（3）基因工程所取得的成果以及发展前景（知道）。
2．态度观念方面
（1）通过学习基因操作的工具和基本步骤，形成结构与功能相统一的基本观点。
（2）通过学习了解基因工程的发展前景及成果，培养理论联系实际的良好学风。
（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，培养学生的爱国主义热情，树立在学习上努力刻苦的决心。
3．能力方面
（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）通过对基因操作基本步骤的学习，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。
（5）通过引导学生在网上的探究活动，改变学生传统的学习方式，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。
重点、难点分析
1．教学重点及分析
（1）基因操作的工具和基本步骤。
（2）基因工程在医药卫生方面的重要作用。
（3）基因工程在农牧业方面取得的成果及前景。
对于基因操作的工具，需要通过教师的启发引导，使学生理解基因操作是在分子水平上进行的操作，从而使学生形象地理解操作工具的重要性及各种工具的作用；对于基因工程的基本步骤，要求学生在掌握四大基本步骤的基础上，从基因结构的角度，理解每一步骤实施的基本过程和原理。
对于基因工程在医药卫生和农牧业方面的成果与前景，主要是使学生掌握大量的基因工程应用方面的信息，了解诸方面的应用实例，通过对基因工程最新成果的了解，拓展学生的知识领域，开阔学生的思路，激发学生对生物学知识的兴趣，挖掘学生的学习潜力。
2．教学难点及分析
（1）限制性内切酶和运载体的作用。
（2）提取目的基因的方法和目的基因导入受体细胞的途径。
（3）基因诊断和基因治疗的原理。
对于限制性内切酶和运载体的作用，要在看懂课本示意图的基础上，理解限制酶的特异性及特定的碱基序列，从结构上掌握运载体，尤其是质粒的有关知识，为理解基因操作的基本步骤打下基础；对于提取目的基因的方法和目的基因导入受体细胞的途径，在教学过程中要使学生将抽象静止的过程理解为动态的过程，注意区分各种方法之间的区别和优势，注意区分易混的概念，并指导学生理解有关基因操作方面的前沿技术，同时也可以启发学生搜集资料，激发学生的生物学兴趣。
对于基因诊断和基因治疗的原理，要使学生在对比的基础上，理解二者的区别及各自的应用实例，也可让学生搜集大量的资料，扩展学生的知识范围，通过对资料实例的分析理解二者的区别。
教学模式
探究式、资源式教学模式。
教学手段
普通学校可充分利用教材中的插图和照片，通过学生观察理解本节内容。也可以利用挂图和自制幻灯片。有条件的学校可利用录像资料或计算机辅助教学，制作相应的多媒体课件，将抽象静止的过程变为动态直观的过程，便于学生理解。也可以采用网络信息技术，将大量的信息和资源放在相关的网页中。让学生在例览的同时获得知识，即锻炼了观察思维能力，也培养了学生良好的自学能力。
课时安排
三课时。
设计思路
本节内容包括两个主要方面：一是基因工程的基本内容，二是基因工程的成果与发展前景。
1．对于基因工程的基本内容而言，既是学生进入高中以来第一次接触到的生物工程方面的有关内容，又是生物工程中四大主要工程的重点和难点，其知识内容比较抽象和复杂，属于生物科学中的前沿科学。对于基因工程的知识学生理解和接受起来都十分困难，这就需要 根据不同学生的特点，根据教材对该知识的要求，引导学生通过多方面的观察和思考，锻炼学生处理和理解信息的能力。
对于基因工程的概念，教材中以两种形式进行表述：一是基本概念，二是通俗概念。这就要求教师从不同角度引导学生去积极理解生物工程概念的内涵，由此概括和简要地领会基因工程的基本内容，并为以后内容的展开、提出疑问埋下伏笔。
对于基因操作的工具， 要不断地设置疑问，一步一步地引导学生去理解各基因操作工具的特点和用途，同时辅以直观的教学手段（幻灯、挂图或制作多媒体课件）演示各基因操作工具的具体作用过程，使学生更直观简明地理解。
对于基因工程的基本步骤， 应引导学生在充分观察的基础上，掌握基因操作的四大基本步骤，可利用多媒体课件或书中的彩图让学生直观地掌握基本步骤的顺序，再通过不断质疑，指导学生理解每一步骤中的具体操作，尤其要理解和弄懂提取目的基因的方法和目的基因导入受体细胞的途径。
2．对于基因工程的成果与发展前景， 应充分利用计算机网络信息技术，进行网络环境下的信息化教学。在进行教学的过程中， 应指导学生测览相应的信息资料，并提出相应的问题或自主探究的课题；通过学生的例览和分析，归纳整理相应的信息，并对每个课题的内容进行总结；通过小组的讨论归纳，将每个课题的内容分别在组内交流，最后进行全体同学的交流和讨论。学生可以在网上提出相应的问题，教师或学生都可以参与其中进行交流和讨论。最后 对整节课的知识内容进行小结和归纳，并强调所要掌握的知识点。学生通过对基因工程的成果与发展前景的学习，获得大量的生物学科信息，开拓了学生的知识面，提高了对生物学科的兴趣。
教学过程
一、激发情趣、复习导入、引出新课
众所周知，对于大多数生物而言， DNA是主要的遗传物质，有遗传效应的DNA片段叫基因，生物之所以体现出各种形态是基因表达的结果。但是各种生物间的性状千差万别这是为什么呢？
提出问题，引导学生回答：生物体的不同性状是基因特异性表达的结果。
演示幻灯或利用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．人的胰岛日细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度。
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。
根据具体实例提出假设，引导学生思考，激发学生求知、探究的欲望，同时引出本节课题：第四节基因工程简介
二、讲授新课
1．基因工程的概念
对于基因工程的概念， 应在指导学生阅读教材的基础上，让学生理解基因工程概念的两种不同的表述方式（标准概念和通俗概念），并通过提问的方式指导学生找出概念中的关键词语，便于学生的记忆，最后由 归纳列表，引导学生独立完成。
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境 生物体外
操作对象 基因
操作水平 DNA分子水平
基本过程 剪切→拼接→导入→表达
结果 人类需要的基因产物
对于概念的学习，学生往往不够重视，但是生物学概念又是学生必须了解和掌握的。这就需要 能够利用多种方法，对抽象的概念进行简化和概括，以利于学生的理解和记忆，并为后面知识内容的讲授做好铺垫。
通过对基因工程概念的理解，我们知道其操作水平是在DNA分子水平，用普通的操作工具能够在如此微观的条件下操作吗？回答是不能。这就需要有专门的工具对DNA分子进行操作。
由基因工程的概念入手，提出相关的问题，引出基因操作的工具。
2．基因操作的工具
利用幻灯或多媒体课件演示基因工程培育抗虫棉的简要过程，同时提出讨论问题，进行分组讨论，最后交流讨论结果， 进行归纳总结。
思考题：在以上的基因工程培育抗虫棉的过程中，关键步骤或难点是什么？
经过学生的讨论和交流，教师对基因工程关键步骤归纳总结：（幻灯演示或多媒体课件演示）
关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取。
关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接。
关键步骤三：抗虫基因进入棉细胞。
通过对以上关键步骤的确定， 引导学生思考，使学生理解在关键步骤的完成过程中都要用到基因操作工具，并使学生形象地记忆“工具”的作用。（幻灯演示或多媒体课件演示）
关键步骤一的工具：基因的剪刀——限制性内切酶。
关键步骤二的工具：基因的针线——DNA连接酶。
关键步骤三的工具：基因的运输工具——运载体。
（1）基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）。
对于限制性内切酶的教学， 应在学生熟练掌握DNA分子结构的基础上展开。通过演示幻灯或多媒体动画，将限制酶的作用过程进行动态演示，使学生理解抽象的知识内容。最后教师要在学生直观理解的基础上指导学生归纳总结限制酶的知识要点。（可让学生在观察自学的基础上自主完成）
①分布：主要在微生物中。
②作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。
③结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。
④举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。
思考题：要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性未端？
（2）基因的针线——DNA连接酶。
从DNA的结构入手，利用幻灯或多媒体动画演示连接酶的连接部位，利用形象的比喻使学生更容易接受和理解。最后 指导学生归纳如下：（可让学生在观察自学的基础上自主完成。）
①连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板）。
②结果：两个相同的黏性未端的连接。
思考题：
用DNA连接酶连接两个相同的黏性未端要连接几个磷酸二酯键？
用限制酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？
（3）基困的运输工具——运载体
对于运载体的教学，应使学生形象地理解运载体的作用、种类及其所具备的条件，可通过教材中的示意图或多媒体演示使学生由浅入深逐步理解，指导学生归纳如下：（可让学生在观察自学的基础上自主完成）
①作用：将外源基因送入受体细胞。
②具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存。
具有多个限制酶切点。
具有某些标记基因。
③种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
④质粒的特点：质粒是基因工程中最常用的运载体。
最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。
存在于许多细菌及酵母菌等生物中。
质粒的存在对宿主细胞无影响。
质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
细胞染色体外能自主主复制的小型环状DNA分子。
思考题：
质粒上会存在某些标记基因，这些标记基因有什么用途？
要想将某个特定基因与质粒相连，需要用几种限制性内切酶和几种DNA连接酶处理？
第一课时的教学重点是使学生理解基因工程的概念和基因操作的工具。通过 适当的置疑，启发学生的思维，通过直观教学手段，将复杂的问题简化，并在教学中注意培养学生的自主学习能力、语言表达能力和文字归纳能力。同时在第一课时结尾提出疑问引导学生思考，为第二课时的进行埋下伏笔。
第二课时
一、复习巩固，引出课题
通过上节课的学习，学生基本掌握了基因工程的概念和操作工具，本节课利用提问方式开始，使学生的思路回到所学的内容中，为本节课的推进进行铺垫。
问题如下：（可利用幻灯或多媒体课件演示）
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？其主要作用是什么？
④基因的针线是什么？其主要作用是什么？
⑤基因的运输工具是什么？
⑥运载体必须具备的条件是什么？最常用的运载体是什么？
⑦质粒的结构是什么？
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，提出疑问：有了基因操作的工具后，对基因是如何进行操作的呢，从而顺利导入新课。
二、讲授新课
1．基因操作的基本步骤。
由于基因操作的基本步骤比较抽象和微观，理解起来有一定的难度，这就需要 将复杂的问题简化，使学生直观地理解抽象事物。在教学中为了使学生对基因操作的基本步骤有一个宏观的了解和认识，可以先让学生观看基因操作步骤的有关录像资料，在观看过程中教师要提出相应的思考问题启发学生思维，加深对基因操作步骤的理解。思考问题如下：（可以利用幻灯或多媒体课件演示）
①举例说明什么是目的基因。
②从供体细胞DNA中直接分离基因的方法叫什么？简要说出该方法的过程是什么。
③人工合成基因的方法有几种？其操作过程分别是什么？
④将目的基因与用限制性内切酶处理后的运载体混合，用DNA连接酶处理会出现几种结果？（只考虑两两结合）
⑤将含目的基因的重组质粒导入细菌受体细胞的过程中常用到哪种化学试剂？其作用是什么？
⑦在目的基因的检测过程中，检测的对象是什么？
学生通过观看录像资料，思考问题，对基因工程的步骤能够大体了解，对以上的问题能基本回答，但是对具体的操作步骤还不能从生物学角度上很透彻地理解。这就需要 引导学生阅读教材内容，从理论上理解有关知识，并使学生从生物学的专业知识角度出发，用生物学的专业术语准确地解答有关问题。这样不仅锻炼了学生的自我学习能力，而且也培养了学生生物学科的专业素养及用科学的语言解答实际问题的能力。
（1）提取目的基因
教师应在学生自学的基础上，让学生根据具体的实例理解目的基固的概念。同时可以启发学生利用所学知识思考，如何从DNA分子中提取目的基因。在学生讨论的基础上， 加以总结并利用多媒体课件演示目的基因的提取途径。
（2）目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）。
该内容的教学 最好采用多媒体课件辅助进行，将抽象静止的过程用动画做演示，将限制性内切酶及DNA连接酶的具体作用过程通过演示使学生加深理解。
思考题：目的基因与运载体结合的结果可能有几种情况？
在学生思考讨论的基础上，引导学生理解该问题。有三种情况：目的基因与目的基因结合，质粒与质粒结合，目的基因与质粒结合。
（3）将目的基因导入受体细胞。
可按以下形式归纳：
导入方法：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
导入过程：（运载体为质粒，受体细胞为细菌）
（4）的目的基因的检测和表达
对于该内容 应通过指导学生阅读教材有关内容使学生明确检测与表达的区别。可按以下形式归纳：
检测：通过检测标记基因的有无，来判断目的基因是否导入。
表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。
在第二课时的最后， 应让学生根据教材中的基因操作基本步骤示意图中所示的过程，试着复述基因操作的步骤，以检验学生对本课的理解和掌握程度。
对于第二课时的教学，有条件的学校也可以利用网络信息技术，在教学之前 将大量的资料和信息做成相关的网页，在教学中 提出相关的思考问题，通过学生自主的测览和搜索找出问题的答案，而且可以充分利用网络的便利进行网上的交流和反馈，使每位同学都能够将注意力集中在相关的问题上，使所有学生都能够参与到讨论和学习中。
第三课时
一、课前准备
由于本课时的内容是基因工程的成果与发展前景，属于基因工程的实际应用问题，所以教材中的大量内容是基因工程发展近几年的成果，相对其他章节来讲该内容比较新颖和超前，而且该内容是一个动态的知识体系，其内容不断地更新、发展和变化。如果按照以往的教学手段，必然导致学生对知识的机械记忆，不利于开阔学生的思路、发展学生的思维和素质能力的提高。因此本课打破原有的教学模式，尝试利用网络环境进行信息化教学。这就需要教师和学生做充分的准备。
1．教师准备：
（1）教师设计并参与制作计算机教学课件，在校园网上制作网页，查找大量资料，完善网页内容，建立内容丰富的“基因工程知识资源库”。
（2）熟练计算机系统、课件等的操作，为教学做好准备。
2．学生准备：
（1）学生预习教材，对教材中的内容做宏观的了解。
（2）利用课余时间，通过看书、看报及看电视，收集有关基因工程的成果与发展前景的资料或信息，也可以走访有关的专家学者了解该内容，有条件的学校可以请专家学者做有关基因工程知识的讲座。
（3）熟悉计算机的基本操作，为本课进行做准备。
二、具体教学过程
1．情境创设：
（1）教师活动：辅导学生操作计算机进入校园网并找到相关的网页，浏览本节课的有关内容。
（2）学生活动：进入相关的网页，按照自己的兴趣爱好浏览有关的资料和信息，进入学习情境。
2．确定课题：
（1）教师活动： 帮助学生确立自主研究的子课题：
①在医药卫生方面，基因工程有哪些应用和前景？
②在农吐业和食品工业方面，基因工程有哪些应用和前景？
③在环境保护方面，基因工程有哪些应用和前景？
④你想像中未来的基因工程会有怎样的发展趋势？
（2）学生活动：学生按照自己搜集的资料和兴趣爱好在 时协调下分成4个小组，每个小组分别确定一个子课题作为本组研究和讨论的中心内容，并且各小组研究的子课题内容不能重复。
3．自主探究：
（1）教师活动：作为学生的指导者、帮助者、咨询者和学习伙伴，在学生上网自主探究的过程中，给予必要的帮助和指导：
①在信息技术上，指导学生如何上网、浏览、搜索和网上交流讨论。
②在学生交流处理信息的过程中给予指导帮助。
（2）学生活动：以小组为单位，按照子课题的内容在网上搜索有关资料信息，同时可以将课前收集准备的有关资料在组内进行信息交流和讨论；在交流的过程中每个小组将信息归纳、整理，建构自己的知识框架，将知识内化；通过组内的交流和讨论，全组成员形成共识，将各子课题的研究成果进行概括的归纳总结，并可在网上公布。
4．交流协作：
（1）教师活动：
①组织4个小组进行组间交流，在参与交流的同时，对交流进行点评、导拨，以确保交流的正确性和有效性。
②在交流中教师组织学生讨论，可以打破组的界限使同学们各抒己见。
③在交流和讨论中， 可以将有代表性的学生网页，在学生发言时进行切换，供全体学生交流。
（2）学生活动：各小组围绕呈现不同侧面的情境所获得的认识，展开小组讨论、交流，形成分享式、合作式的学习方式，并学会利用网络知识解决实际问题，将知识外显化。在讨论交流中，每个学生的观点在和其他同学以及 一起建立的协商环境中受到考察、评论，同时，每个学生也对别人的观点、看法进行思考并做出反应。
5．归纳总结：
（1）教师活动：将学生对基因工程成果与发展前景讨论的结果进行总结，并将本节课的重点内容总结成板书（屏显），帮助学生理清知识体系。
（2）学生活动：通过本课的学习增长了见识，开拓了思路，学到了方法，调动了对生物学科的学习积极性。通过对本课知识体系的理解，对知识的掌握、技能的提高进行自我评价。
板书设计
一、原核生物基因表达的调控
乳糖操纵子
二、真核生物基因表达的调控
1.转录过程受到很多因素的调控
2.对前体RNA加工：剪切与拼接、转移
3.转录和翻译存在时空上的差异
4.基因的选择性表达
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