基因工程的基本操作程序教学案.docx

基因工程的基本操作程序教学案

??一、教学目标

1.知识目标

简述基因工程的基本操作程序。

理解获取目的基因的方法，包括从基因文库中获取、利用PCR技术扩增以及人工合成。

掌握基因表达载体的构建，理解其组成及各部分的作用。

了解将目的基因导入受体细胞的方法，针对不同受体细胞选择合适的导入方式。

掌握目的基因检测与鉴定的方法，包括分子水平和个体水平的检测。

2.能力目标

通过对基因工程基本操作程序的学习，培养学生分析和归纳问题的能力。

引导学生运用所学知识，设计简单的基因工程操作方案，提高学生的实践应用能力。

3.情感目标

激发学生对基因工程领域的兴趣，培养学生探索科学的精神。

使学生认识到基因工程在推动生物技术发展和解决实际问题中的重要作用，增强学生的社会责任感。

二、教学重难点

1.教学重点

基因工程的基本操作程序。

基因表达载体的构建。

目的基因的检测与鉴定方法。

2.教学难点

基因表达载体的构建原理及各部分的作用。

理解不同受体细胞导入目的基因的方法及原理。

目的基因检测与鉴定方法的选择及结果分析。

三、教学方法

讲授法、讨论法、案例分析法、多媒体演示法相结合

四、教学过程

导入（5分钟）

通过播放一段基因工程在农业、医药等领域取得重大成果的视频，如转基因抗虫棉的种植有效减少虫害，胰岛素的基因工程生产解决了糖尿病患者的药物供应问题等。

提问学生：从视频中我们看到基因工程创造了许多神奇，那么大家想不想知道科学家是如何进行基因工程操作的呢？这节课我们就来学习基因工程的基本操作程序。

基因工程基本操作程序概述（5分钟）

展示基因工程基本操作程序的流程图：获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定。

简要介绍每个步骤的核心任务，强调这四个步骤是紧密相连、缺一不可的，共同构成了基因工程的完整流程。

获取目的基因（15分钟）

1.从基因文库中获取

讲解基因文库的概念：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。

介绍基因文库的分类：基因组文库和部分基因文库（如cDNA文库）。以人类基因组文库为例，说明基因组文库包含了该生物的全部基因，而cDNA文库则是由mRNA反转录形成的DNA片段组成，只包含了生物某一时期表达的基因。

举例说明如何从基因文库中筛选目的基因。例如，要获取人的胰岛素基因，可以先根据已知的胰岛素基因序列设计探针，然后利用核酸分子杂交技术从基因文库中筛选出含有胰岛素基因的DNA片段。

2.利用PCR技术扩增

播放PCR技术原理的动画视频，直观展示PCR技术的过程：变性、复性、延伸三个步骤。

讲解PCR技术的概念：PCR是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。通过这一技术，可以在短时间内大量扩增目的基因。

介绍PCR技术所需的条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）等。强调引物的作用是与模板DNA结合，引导DNA聚合酶延伸合成新的DNA链。

举例说明PCR技术在实际中的应用，如刑侦案件中DNA的扩增用于身份鉴定，考古学中对古生物DNA的扩增以研究物种进化等。

3.人工合成

讲解人工合成目的基因的方法：如果基因比较小，核苷酸序列又已知，可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。

介绍人工合成的优势：可以根据需要设计特定的核苷酸序列，满足一些特殊的基因工程需求。

例如，一些具有特定功能的小肽的基因可以通过人工合成的方法获得，然后用于基因工程表达系统生产相应的小肽。

构建基因表达载体（20分钟）

1.基因表达载体的组成

展示基因表达载体的模式图，讲解其组成部分：目的基因、启动子、终止子、标记基因等。

详细介绍各部分的作用：

目的基因：是我们要导入受体细胞并使其表达的基因，决定了生物的特定性状。

启动子：是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。以大肠杆菌的乳糖操纵子启动子为例，说明启动子对基因表达起始的重要调控作用。

终止子：位于基因的尾端，能终止转录过程。介绍终止子的结构特点以及如何确保转录的正确终止。

标记基因：用于鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因如抗生素抗性基因，当受体细胞成功导入含抗生素抗性基因的表达载体后，就能在含有相应抗生素的培养基上生长。

2.构建过程

以将一个抗虫基因导入植物细胞为例，讲解构建基因表达载体的大致过程：

首先，用限制酶切割含有抗虫基因的DNA片段