生物：1.1《基因工程的原理》教案（中图版选修3）
文档属性
| 名称 | 生物：1.1《基因工程的原理》教案（中图版选修3） |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 78.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 浙科版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2009-07-18 22:20:00 | ||
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文档简介
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第一节 基因工程的原理
【教学目标】
知识与能力方面：
简述基因工程所需三种基本工具的作用。
简述基因工程的原理及基本操作程序。
过程与方法方面：
尝试运用基因工程原理，提出一解决实际问题的方案。
情感态度、价值观方面：
关注基因工程的发展。
【教学重点】
基因工程所需三种基本工具的作用。
基因工程操作程序。
【教学难点】
基因工程操作程序。
【教学方法】
学生分组讨论展示与教师总结归纳相结合，将知识化整为零逐一解决。
【教学课时】
1课时
【教学过程】
（导入新课）师：观看课件所列两种普通玫瑰与“蓝色妖姬”的图片，思考培育“蓝色妖姬” 的方法？
生：可以通过基因工程。
师：“蓝色妖姬”最早来自荷兰 ( http: / / baike. / view / 6323.htm" \t "_blank )是一种加工花卉。它是用一种对人体无害的染色剂和助染剂调合成着色剂，等白玫瑰 ( http: / / baike. / view / 817931.htm" \t "_blank )（或白月季）快到花期时，开始用染料浇灌花卉，让花像吸水一样，将色剂吸入进行染色。 据花卉 ( http: / / baike. / view / 8660.htm" \t "_blank )专家介绍，目前世界上极少有自然生长的蓝色玫瑰花，现在市场上出售的“蓝色妖姬”都是人工染色后的产物。比较正规的“蓝色妖姬”是在花卉的成长期开始染色，颜色能均匀地附着在花瓣上，看上去比较自然；部分商贩直接将普通的白玫瑰花采摘后染成蓝色，颜色不自然，也容易掉色。2008年11月1日闭幕的东京国际花卉博览会上，全球首批真正的蓝玫瑰首次在公众面前亮相。这种蓝玫瑰是转基因玫瑰，被植入三色紫罗兰所含一种能刺激蓝色素产生的基因，花瓣因而自然呈现蓝色。
（提出问题）1.基因工程得以实现的条件是什么？
2.限制性内切酶有何特点？
3.DNA连接酶有何功能？
（学生活动）仔细阅读探究活动“走进基因工程”，分组讨论展示所得答案。
（总结归纳）1.限制性内切酶——“基因手术刀”
①来源：有大肠杆菌等微生物体内提取而来；
②特点：识别特定的脱氧核苷酸序列，并在特异的位点上切割磷酸二酯键从而把双链DNA分子切开；限制酶识别的序列大多数为回文对称结构，切割位点在 DNA 两条链相对称的位置，如下图
该种限制性内切酶特异性识别GAATTC并在GA之间进行切割，切割后产生的参差不齐的末端称为粘性末端。
3.DNA连接酶——“基因缝纫针”
连接被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，使被同一种限制性内切酶切割的粘性末端重新连接成DNA双链。
（提出问题）基因工程的操作程序如何？
（学生活动）仔细阅读课本，小组协作绘制基因工程的流程图。
（总结归纳）1.基因工程的概述
①概念：按照人们的意愿，将一种生物的基因在体外剪切，并与特殊的运载工具进行重新组合，然后转入另一种生物的体内进行扩增，并使之表达产生所需蛋白质的技术。
②意义：能够打破生物种属的界限，在分子水平上定向改造生物的遗传特性。
2.基因工程的一般程序
目的基因的获得→重组载体的构建→重组载体的转化和筛选→目的基因的表达和鉴定
3.获取目的基因的方法
①目的基因：基因操作的外源基因
②获取方法：直接分离法和人工合成法
直接从基因组中获取最常用的方法是“鸟枪法”，即用限制酶将完整的DNA随机切成许多片段，然后用某种检测方法挑选出所需要的基因。如用“核酸探针法”，核酸探针是用放射性同位素标记的DNA单链，具有非常特异的脱氧核苷酸序列，能与DNA互补链结合。
人工合成法主要有两种反转录法和化学合成法。反转录法流程为：mRNA→单链DNA→双链DNA（目的基因）；化学合成法流程为：氨基酸序列→基因序列→合成目的基因。
4. 构建重组载体的运载工具——载体
①条件：能在受体细胞中复制；具适宜的限制酶切割位点，供外源DNA片段插入；具有标记基因，便于选择含有载体的细胞；对受体细胞无害。
②类型：质粒、噬菌体或其它一些病毒，最常用的是质粒。
5. 重组载体的构建
用限制性内切酶对质粒切割，从而产生一个切口，用同一种限制性内切酶切割目的基因，以产生相同的粘性末端，再通过DNA连接酶连接，就可以形成重组载体。
6. 重组载体的转化和筛选
①转化方法：基因枪法、显微注射法和花粉管通道法。
受体是动物细胞时最常用的是显微注射法，是植物细胞时常用基因枪法。
②筛选：利用载体上的标记基因，借助选择培养基进行筛选。
7.目的基因的表达和鉴定
①基因工程成功的标志：目的基因表达，进而产生相应的性状。
②鉴定：检测转化的生物有没有显示出目的基因控制的性状，如鉴定转基因抗虫棉是否成功，可以直接让害虫吞噬转基因棉花的叶片，如果害虫死亡则操作成功，否则操作失败。
8.探究活动：尝试DNA的提取与鉴定
①实验原理：DAN不溶于酒精溶液，但细胞中的许多其他物质可以溶于酒精溶液。利用这一原理，可以提取出含杂质较少的DNA。
DNA遇二苯胺（沸水浴）会被染成蓝色，因此，二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。
②实验程序：
材料准备(新鲜菠菜和体积分数为95%的酒精溶液，冷冻处理)→研磨（冰上操作）→过滤→离心→加冷酒精→鉴定（沸水浴）
【板书设计】
限制性内切酶：来源、特点
所需工具
基 DNA连接酶
因 概念：定向改造 直接分离法——鸟枪法
工 目的基因的获得
程 人工合成法——人工合成法、反转录法
的 重组载体的构建——载体（条件、类型）
原 操作程序 基因枪法
理 重组载体的转化和筛选——转化方法 显微注射法
花粉管通道法
目的基因的表达和鉴定——鉴定方法
【随堂练习】
1．有关基因工程的叙述正确的是 （ ）
A．限制酶只在获得目的基因时才用
B．重组质粒的形成是在细胞内完成的
C．质粒都可作为载体
D．蛋白质的结构组成为合成目的基因提供资料
2．基因工程是在DNA分子水平上进行设计，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的是 （ ）
A.人工合成目的基因 B.目的基因与运载体结合
C.将目的基因导入受体细胞 D.目的基因的检测表达
3.在基因工程中用来修饰改造基因的工具是 （ ）
A.限制酶和DNA连接酶 B.限制酶和水解酶
C.限制酶和运载酶 D. DNA连接酶和运载酶
3.下图所示为限制酶切割某DNA分子的过程，
从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及
切点是 （ ）
A.CTTAAG，切点在C和T之间
B.CTTAAG，切点在G和A之间
C.GAATTC，切点在G和A之间
D.GAATTC，切点在C和T之间
4.下列哪项叙述不是运载体必须具备的条件 （ ）
A.具有某些标记基因 B.决定宿主细胞的生存
C.能够在宿主细胞中复制 D.有多个限制酶切点
5.1979年，科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内表达成功。请根据图回答问题：
（1）此图表示的是采取____________合成基因的方法获取______________基因的过程。
（2）图中①DNA是以______________为模板，___________形成单链DNA，在酶的作用下合成双链DNA，从而获得了所需要的基因。
（3）图中②代表的是_____________，在它的作用下将质粒（________DNA）切出__________末端。
（4）图中③代表______________________DNA，含______________________。
（5）图中④表示将__________________。⑤表示_________________DNA随大肠杆菌的繁殖而进行__________________。
答案：1.D 2.C 3.C 4.B
5.（1）人工 原胰岛素目的
（2）原胰岛素mRNA 逆转录
（3）特定的限制性内切酶 环状 黏性
（4）重组 原胰岛素基因
（5）将目的基因导入受体细胞 重组 扩增
【布置作业】
完成学案及课本练习题
【教学反思】
基因工程在必修中已近有所体现，学生已有初步的认识，在学习中应以学生自学讨论为主，大胆放手给学生，学生兴趣高涨，学习积极性很高，效果较为理想！
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.
G A A T T C
C T T A A G
G
C T T A A
G
A A T T C
③
胰腺
反转录酶
质粒
②
⑤
① DNA
大肠杆菌
原胰岛素信使RNA
④
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第一节 基因工程的原理
【教学目标】
知识与能力方面：
简述基因工程所需三种基本工具的作用。
简述基因工程的原理及基本操作程序。
过程与方法方面：
尝试运用基因工程原理，提出一解决实际问题的方案。
情感态度、价值观方面：
关注基因工程的发展。
【教学重点】
基因工程所需三种基本工具的作用。
基因工程操作程序。
【教学难点】
基因工程操作程序。
【教学方法】
学生分组讨论展示与教师总结归纳相结合，将知识化整为零逐一解决。
【教学课时】
1课时
【教学过程】
（导入新课）师：观看课件所列两种普通玫瑰与“蓝色妖姬”的图片，思考培育“蓝色妖姬” 的方法？
生：可以通过基因工程。
师：“蓝色妖姬”最早来自荷兰 ( http: / / baike. / view / 6323.htm" \t "_blank )是一种加工花卉。它是用一种对人体无害的染色剂和助染剂调合成着色剂，等白玫瑰 ( http: / / baike. / view / 817931.htm" \t "_blank )（或白月季）快到花期时，开始用染料浇灌花卉，让花像吸水一样，将色剂吸入进行染色。 据花卉 ( http: / / baike. / view / 8660.htm" \t "_blank )专家介绍，目前世界上极少有自然生长的蓝色玫瑰花，现在市场上出售的“蓝色妖姬”都是人工染色后的产物。比较正规的“蓝色妖姬”是在花卉的成长期开始染色，颜色能均匀地附着在花瓣上，看上去比较自然；部分商贩直接将普通的白玫瑰花采摘后染成蓝色，颜色不自然，也容易掉色。2008年11月1日闭幕的东京国际花卉博览会上，全球首批真正的蓝玫瑰首次在公众面前亮相。这种蓝玫瑰是转基因玫瑰，被植入三色紫罗兰所含一种能刺激蓝色素产生的基因，花瓣因而自然呈现蓝色。
（提出问题）1.基因工程得以实现的条件是什么？
2.限制性内切酶有何特点？
3.DNA连接酶有何功能？
（学生活动）仔细阅读探究活动“走进基因工程”，分组讨论展示所得答案。
（总结归纳）1.限制性内切酶——“基因手术刀”
①来源：有大肠杆菌等微生物体内提取而来；
②特点：识别特定的脱氧核苷酸序列，并在特异的位点上切割磷酸二酯键从而把双链DNA分子切开；限制酶识别的序列大多数为回文对称结构，切割位点在 DNA 两条链相对称的位置，如下图
该种限制性内切酶特异性识别GAATTC并在GA之间进行切割，切割后产生的参差不齐的末端称为粘性末端。
3.DNA连接酶——“基因缝纫针”
连接被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，使被同一种限制性内切酶切割的粘性末端重新连接成DNA双链。
（提出问题）基因工程的操作程序如何？
（学生活动）仔细阅读课本，小组协作绘制基因工程的流程图。
（总结归纳）1.基因工程的概述
①概念：按照人们的意愿，将一种生物的基因在体外剪切，并与特殊的运载工具进行重新组合，然后转入另一种生物的体内进行扩增，并使之表达产生所需蛋白质的技术。
②意义：能够打破生物种属的界限，在分子水平上定向改造生物的遗传特性。
2.基因工程的一般程序
目的基因的获得→重组载体的构建→重组载体的转化和筛选→目的基因的表达和鉴定
3.获取目的基因的方法
①目的基因：基因操作的外源基因
②获取方法：直接分离法和人工合成法
直接从基因组中获取最常用的方法是“鸟枪法”，即用限制酶将完整的DNA随机切成许多片段，然后用某种检测方法挑选出所需要的基因。如用“核酸探针法”，核酸探针是用放射性同位素标记的DNA单链，具有非常特异的脱氧核苷酸序列，能与DNA互补链结合。
人工合成法主要有两种反转录法和化学合成法。反转录法流程为：mRNA→单链DNA→双链DNA（目的基因）；化学合成法流程为：氨基酸序列→基因序列→合成目的基因。
4. 构建重组载体的运载工具——载体
①条件：能在受体细胞中复制；具适宜的限制酶切割位点，供外源DNA片段插入；具有标记基因，便于选择含有载体的细胞；对受体细胞无害。
②类型：质粒、噬菌体或其它一些病毒，最常用的是质粒。
5. 重组载体的构建
用限制性内切酶对质粒切割，从而产生一个切口，用同一种限制性内切酶切割目的基因，以产生相同的粘性末端，再通过DNA连接酶连接，就可以形成重组载体。
6. 重组载体的转化和筛选
①转化方法：基因枪法、显微注射法和花粉管通道法。
受体是动物细胞时最常用的是显微注射法，是植物细胞时常用基因枪法。
②筛选：利用载体上的标记基因，借助选择培养基进行筛选。
7.目的基因的表达和鉴定
①基因工程成功的标志：目的基因表达，进而产生相应的性状。
②鉴定：检测转化的生物有没有显示出目的基因控制的性状，如鉴定转基因抗虫棉是否成功，可以直接让害虫吞噬转基因棉花的叶片，如果害虫死亡则操作成功，否则操作失败。
8.探究活动：尝试DNA的提取与鉴定
①实验原理：DAN不溶于酒精溶液，但细胞中的许多其他物质可以溶于酒精溶液。利用这一原理，可以提取出含杂质较少的DNA。
DNA遇二苯胺（沸水浴）会被染成蓝色，因此，二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。
②实验程序：
材料准备(新鲜菠菜和体积分数为95%的酒精溶液，冷冻处理)→研磨（冰上操作）→过滤→离心→加冷酒精→鉴定（沸水浴）
【板书设计】
限制性内切酶：来源、特点
所需工具
基 DNA连接酶
因 概念：定向改造 直接分离法——鸟枪法
工 目的基因的获得
程 人工合成法——人工合成法、反转录法
的 重组载体的构建——载体（条件、类型）
原 操作程序 基因枪法
理 重组载体的转化和筛选——转化方法 显微注射法
花粉管通道法
目的基因的表达和鉴定——鉴定方法
【随堂练习】
1．有关基因工程的叙述正确的是 （ ）
A．限制酶只在获得目的基因时才用
B．重组质粒的形成是在细胞内完成的
C．质粒都可作为载体
D．蛋白质的结构组成为合成目的基因提供资料
2．基因工程是在DNA分子水平上进行设计，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的是 （ ）
A.人工合成目的基因 B.目的基因与运载体结合
C.将目的基因导入受体细胞 D.目的基因的检测表达
3.在基因工程中用来修饰改造基因的工具是 （ ）
A.限制酶和DNA连接酶 B.限制酶和水解酶
C.限制酶和运载酶 D. DNA连接酶和运载酶
3.下图所示为限制酶切割某DNA分子的过程，
从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及
切点是 （ ）
A.CTTAAG，切点在C和T之间
B.CTTAAG，切点在G和A之间
C.GAATTC，切点在G和A之间
D.GAATTC，切点在C和T之间
4.下列哪项叙述不是运载体必须具备的条件 （ ）
A.具有某些标记基因 B.决定宿主细胞的生存
C.能够在宿主细胞中复制 D.有多个限制酶切点
5.1979年，科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内表达成功。请根据图回答问题：
（1）此图表示的是采取____________合成基因的方法获取______________基因的过程。
（2）图中①DNA是以______________为模板，___________形成单链DNA，在酶的作用下合成双链DNA，从而获得了所需要的基因。
（3）图中②代表的是_____________，在它的作用下将质粒（________DNA）切出__________末端。
（4）图中③代表______________________DNA，含______________________。
（5）图中④表示将__________________。⑤表示_________________DNA随大肠杆菌的繁殖而进行__________________。
答案：1.D 2.C 3.C 4.B
5.（1）人工 原胰岛素目的
（2）原胰岛素mRNA 逆转录
（3）特定的限制性内切酶 环状 黏性
（4）重组 原胰岛素基因
（5）将目的基因导入受体细胞 重组 扩增
【布置作业】
完成学案及课本练习题
【教学反思】
基因工程在必修中已近有所体现，学生已有初步的认识，在学习中应以学生自学讨论为主，大胆放手给学生，学生兴趣高涨，学习积极性很高，效果较为理想！
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.
G A A T T C
C T T A A G
G
C T T A A
G
A A T T C
③
胰腺
反转录酶
质粒
②
⑤
① DNA
大肠杆菌
原胰岛素信使RNA
④
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