基因工程及其应用教案.docx

基因工程及其应用教案

??一、教学目标

1.知识目标

简述基因工程的基本原理。

举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。

关注基因工程的进展。

2.能力目标

通过资料分析和讨论，培养学生收集信息、处理信息和归纳总结的能力。

尝试运用所学知识解释基因工程的应用实例，提高知识迁移和解决实际问题的能力。

3.情感态度与价值观目标

体验基因工程的神奇，激发学生对生物科学的兴趣和探索欲望。

关注基因工程的安全性和伦理问题，形成正确的科学价值观。

二、教学重难点

1.教学重点

基因工程的基本原理。

基因工程在农业、医药等方面的应用。

2.教学难点

基因工程的操作工具及作用。

基因工程的基本操作程序。

三、教学方法

讲授法、讨论法、直观演示法、案例分析法

四、教学过程

（一）导入（5分钟）

1.播放一段关于转基因超级鼠诞生过程的视频。

提问：同学们，观看完视频后，你们有没有想过，这种超级鼠是如何培育出来的呢？它与普通老鼠有什么不同？

2.引导学生思考这种培育方法与传统的育种方法有什么区别，从而引出本节课的主题基因工程及其应用。

（二）基因工程的概念和原理（15分钟）

1.基因工程的概念

讲解：基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。

举例：比如我们刚刚看到的转基因超级鼠，科学家就是将大鼠生长激素基因导入到小鼠的受精卵中，使小鼠表现出大鼠生长激素基因控制的性状，长得比普通小鼠大得多。

2.基因工程的原理

展示基因工程操作的示意图，结合示意图讲解基因工程的原理。

强调基因工程的核心是基因表达载体的构建，它就像一个分子运输车，将目的基因运送到受体细胞中。

总结：基因工程的原理是基因重组，它打破了物种之间的界限，实现了不同生物基因的重新组合。

（三）基因工程的操作工具（20分钟）

1.基因的剪刀限制性核酸内切酶

讲解：限制性核酸内切酶主要从原核生物中分离纯化出来，能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。

举例：EcoRⅠ限制酶能够识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。

展示限制酶切割DNA分子的动画，让学生直观感受其切割过程。

2.基因的针线DNA连接酶

讲解：DNA连接酶能将断开的两个DNA片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键，从而将两个DNA分子连接起来。

对比限制酶和DNA连接酶的作用，强调它们在基因工程中的互补关系。

举例：用EcoRⅠ切割后的DNA片段，通过DNA连接酶可以与另一个具有互补黏性末端的DNA片段连接起来。

3.基因的运输工具运载体

讲解：常用的运载体有质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。

展示质粒的结构示意图，讲解质粒作为运载体的条件：能够在宿主细胞中稳定存在并自我复制；具有多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接；具有标记基因，便于进行筛选。

举例：如质粒上的抗生素抗性基因可以作为标记基因，当含有重组质粒的细胞在含有相应抗生素的培养基中培养时，能够生长的细胞就说明导入了重组质粒。

（四）基因工程的基本操作程序（25分钟）

1.目的基因的获取

讲解：目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因。获取目的基因的方法有多种，如从基因文库中获取、利用PCR技术扩增、人工合成等。

介绍基因文库：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的基因，称为基因文库。基因文库又分为基因组文库和部分基因文库（如cDNA文库）。

以PCR技术为例，详细讲解其原理、过程和条件。PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术，它利用DNA双链复制的原理，通过控制温度来实现DNA的解旋、引物结合、子链延伸等过程。

展示PCR技术的动画，让学生进一步理解其过程。

2.基因表达载体的构建

强调基因表达载体构建的重要性：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，同时使目的基因能够表达和发挥作用。

讲解基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因等。启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA；终止子位于基因的尾端，作用是使转录在所需要的地方停下来；标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基