人教版高中生物《DNA重組技術(shù)的基本工具》教學(xué)設(shè)計(jì)

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1、人教版高中生物《DNA重組技術(shù)的基本工具》教學(xué)設(shè)計(jì) 一、教學(xué)目標(biāo) 1、 知識(shí)目標(biāo)：簡(jiǎn)述DNA重組技術(shù)所需三種基本工具作用。 2、能力目標(biāo)： （1）通過(guò)對(duì)材料的觀察，學(xué)會(huì)科學(xué)的觀察方法，培養(yǎng)觀察能力。 （2）通過(guò)對(duì)基本概念、基本原理、科學(xué)方法的正確理解和掌握，逐步形成比較、判斷、推理、分析、綜合等思維能力，具備能運(yùn)用學(xué)到的生物學(xué)知識(shí)評(píng)價(jià)和解決某些實(shí)際問(wèn)題的能力。 （3）通過(guò)學(xué)生動(dòng)手制作重組DNA的模型，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力以及合作精神。 3、 情感目標(biāo)： 通過(guò)學(xué)習(xí)基因操作的工具，使學(xué)生樹(shù)立結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的辯證唯物主義觀念。 二、教材分析 教材通過(guò)抗蟲(chóng)棉花的圖片引導(dǎo)學(xué)生走

2、進(jìn)基因工程的領(lǐng)域，接著闡述了在培育抗蟲(chóng)棉花的過(guò)程至少需要三種工具，即準(zhǔn)確切割DNA的“手術(shù)刀”——限制性內(nèi)切酶、將DNA片段再連接起來(lái)的“縫合針”——DNA連接酶、將體外重組好的DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞的“運(yùn)輸工具”——載體。通過(guò)實(shí)例激發(fā)學(xué)生的興趣，然后再逐一的介紹這三種工具的作用。由于本節(jié)內(nèi)容是基因工程的入門(mén)，所以讓學(xué)生掌握這三種工具的作用是非常重要的。 三、學(xué)情分析 高二學(xué)生的思維水平、學(xué)習(xí)能力已經(jīng)發(fā)展到較高階段，大多數(shù)學(xué)生喜歡親自動(dòng)手操作，但是動(dòng)手能力不強(qiáng)。 學(xué)生通過(guò)報(bào)刊、雜志、電視等媒體對(duì)基因工程的產(chǎn)物如轉(zhuǎn)基因的鯉魚(yú)，抗蟲(chóng)棉，耐寒的植物有所了解，因此在講授新課時(shí)，聯(lián)系實(shí)際，

3、更容易引起學(xué)生的興趣，便于新知識(shí)的掌握，另外，在必修課中學(xué)習(xí)過(guò)的一些知識(shí)可以為新知識(shí)的學(xué)習(xí)墊下鋪墊，如DNA分子的結(jié)構(gòu)。 五、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 1. 教學(xué)重點(diǎn) DNA重組技術(shù)所需的三種基本工具的作用 2. 教學(xué)難點(diǎn) （1）限制酶的作用特點(diǎn)和作用結(jié)果 （2）基因工程載體需要具備的條件 六、教學(xué)手段 多媒體課件教學(xué)，用剪刀代表限制酶剪切DNA序列，制作重組質(zhì)粒模型 七、課前準(zhǔn)備 1、教師：上網(wǎng)搜查基因工程的實(shí)例、圖片制成課件，用硬紙制作好的質(zhì)粒和帶有目的基因的DNA序列，發(fā)放相關(guān)資料。 2、學(xué)生：預(yù)習(xí)課本相關(guān)內(nèi)容，自帶剪刀和膠帶。 八、教學(xué)過(guò)程

4、（一）引入新課 教師活動(dòng)：多媒體出示兩則與狂犬病相關(guān)的資料和圖片， 設(shè)問(wèn)：為何煙草細(xì)胞中可以產(chǎn)生人的蛋白質(zhì)？ 學(xué)生思考后回答：共用一套遺傳密碼，有了人的基因。 師：大家回答的很對(duì)，因?yàn)榭茖W(xué)家把人的基因轉(zhuǎn)入到煙草的細(xì)胞中，并在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行表達(dá)，這就利用了DNA重組技術(shù)，由于是在DNA分子水平上進(jìn)行，而DNA是肉眼看不到的東西，所以要完成這一過(guò)程必須要有一套非常精細(xì)的工具，那么，今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)DNA重組技術(shù)的基本工具。 出示：課本圖片1-1， 設(shè)問(wèn)：觀察這張圖片，想想需要哪些工具呢？ 生：運(yùn)輸工具，手術(shù)刀，縫合針。 （設(shè)計(jì)意圖：利用課外資料吸引學(xué)生的注意力，引起學(xué)生的興趣，同時(shí)

5、培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力） （一）“分子手術(shù)刀”—— 限制性核酸內(nèi)切酶（簡(jiǎn)稱(chēng)限制酶） 設(shè)問(wèn)：從哪里獲得限制性內(nèi)切酶？ 學(xué)生活動(dòng)：閱讀課本P4-5限制性核酸內(nèi)切酶—“分子手術(shù)刀”，尋找答案。 生：主要從原核生物中分離純化得到 設(shè)問(wèn)：那么限制酶是一種酶還是一大類(lèi)酶呢？書(shū)上哪句話可以回答這個(gè)問(wèn)題？ 學(xué)生活動(dòng)：閱讀教材 生：迄今已從近300種微生物中分離出4 000種限制酶。 師：不錯(cuò)，由于限制酶是可以切割DNA分子的，因此在了解限制酶的作用特點(diǎn)之前，請(qǐng)大家先來(lái)回顧一下DNA分子的結(jié)構(gòu)， 出示:DNA分子的平面結(jié)構(gòu)圖 設(shè)問(wèn)：DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是怎樣的？ 生：由兩條反向平行的脫氧核

6、苷酸單鏈組成，中間堿基按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則通過(guò)氫鍵相連，外側(cè)相鄰的脫氧核苷酸通過(guò)磷酸二酯鍵相連。 出示磷酸二酯鍵的位置的動(dòng)畫(huà)圖片。 師：注意磷酸二酯鍵是由兩條磷酸酯鍵組成。DNA分子外則的磷酸和脫氧核糖核酸交替排列是不變的，那么不同的DNA分子是由于什么不同造成的呢？ 生：不同的DNA分子它的堿基對(duì)的排列順序不同。 出示:簡(jiǎn)寫(xiě)的DNA分子圖。 師：對(duì)，所以在簡(jiǎn)寫(xiě)DNA時(shí)外側(cè)用兩條直線表示磷酸和脫氧核糖交替排列，而內(nèi)側(cè)的堿基對(duì)必須寫(xiě)清楚。 （設(shè)計(jì)意圖：運(yùn)用多媒體展示DNA的結(jié)構(gòu)，加深學(xué)生對(duì)已學(xué)知識(shí)的印象，利于掌握新知識(shí)，符合認(rèn)知的一般規(guī)律。） 師：下面我們?cè)诨剡^(guò)來(lái)看看限制酶

7、的作用特點(diǎn)。 設(shè)問(wèn)：限制酶的作用特點(diǎn)是什么呢？ 師：請(qǐng)學(xué)生比較資料上5種限制酶的識(shí)別序列的圖片，閱讀課本相關(guān)知識(shí)，從限制酶的識(shí)別序列，切割位點(diǎn)，切割部位這三個(gè)方面思考。 學(xué)生活動(dòng)：閱讀教材，比較5種限制酶的識(shí)別序列。 生：它們能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開(kāi)。 出示:剪開(kāi)磷酸二酯鍵的動(dòng)畫(huà)過(guò)程， 師：是連接兩個(gè)脫氧核苷酸之間的磷酸酯鍵。因此可以歸納出限制酶具有特異性。 （設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)學(xué)生的閱讀，比較，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析問(wèn)題的能力和歸納總結(jié)能力） 設(shè)問(wèn)：那么限制酶切割DNA后會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果呢？ 學(xué)

8、生活動(dòng)：請(qǐng)同學(xué)們把1，2，3這三種限制酶切割的結(jié)果畫(huà)出來(lái)。 利用投影儀把一些學(xué)生寫(xiě)的結(jié)果投影出來(lái)。 學(xué)生觀察評(píng)論，得出正確答案。 師：大家會(huì)畫(huà)，那么會(huì)剪嗎？請(qǐng)同學(xué)們?cè)贒NA序列中找到4，5的識(shí)別序列，并用剪刀把結(jié)果給剪切出來(lái)。 學(xué)生動(dòng)手操作，利用投影儀展示學(xué)生的剪切結(jié)果。 師：通過(guò)大家動(dòng)手，可以看到經(jīng)過(guò)限制酶切割之后得到幾種結(jié)果。 生：一種形成黏性末端，一種形成平末端。 設(shè)問(wèn)：為什么會(huì)有這兩種不同的作用結(jié)果呢？原因何在？ 學(xué)生活動(dòng)：閱讀課本，尋找答案。 生：限制酶在它識(shí)別序列的中心位置兩側(cè)將DNA兩條單鏈分割開(kāi)，就形成黏性末端，而從識(shí)別序列的中心位置切開(kāi)就產(chǎn)生平末端。 出示

9、：粘性末端和平末端的圖片。 師：展示圖解，加以補(bǔ)充解釋。被限制酶切開(kāi)的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個(gè)伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對(duì)，這樣的切口叫黏性末端。而限制酶切開(kāi)的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。 設(shè)問(wèn)：限制酶剪開(kāi)的粘性末端相同嗎？ 生：相同 師：對(duì)，由于DNA分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸單鏈構(gòu)成，所以在讀堿基時(shí)，要按照相反的方向讀。 設(shè)問(wèn)：2號(hào)和3號(hào)限制酶切割之后得到的粘性末端相同嗎？ 學(xué)生活動(dòng)：觀察比較自己所畫(huà)的粘性末端 生：相同 師：不同的限制酶也可以得到相同的粘性末端，但是在基因工程中我們一般強(qiáng)調(diào)同種限制酶，這樣得到的粘性末端一定相同。

10、 （設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)學(xué)生自己動(dòng)手，激起學(xué)生的興趣，同時(shí)更加直觀的了解知識(shí)，加深對(duì)知識(shí)的理解） 設(shè)問(wèn)：大家注意限制酶切割的目的基因自身不會(huì)進(jìn)入受體細(xì)胞，那么它怎樣才能導(dǎo)入受體細(xì)胞？ 學(xué)生：需要“分子運(yùn)輸車(chē)”——載體 設(shè)問(wèn)：現(xiàn)在常用的載體是誰(shuí)呢？ 生：質(zhì)粒 設(shè)問(wèn)：什么是質(zhì)粒？ 學(xué)生活動(dòng)：閱讀教材，尋找答案。 生：質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外，并具有自我復(fù)制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。 師：很對(duì)，但是用得最多的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒。 出示：大腸桿菌的質(zhì)粒圖片。 設(shè)問(wèn)：請(qǐng)同學(xué)根據(jù)大腸桿菌的質(zhì)粒特點(diǎn)，結(jié)合課本，想想作為載體所需的條件是什么呢？ 生：

11、需要有限制酶切割位點(diǎn)，以便目的基因插入其中，攜帶進(jìn)入受體細(xì)胞。 師：對(duì)應(yīng)的是大腸桿菌質(zhì)粒的哪個(gè)結(jié)構(gòu)？ 生：對(duì)應(yīng)的是大腸桿菌質(zhì)粒的目的基因插入位點(diǎn)。 師：還有嗎？ 生：需要有標(biāo)記基因，便于重組DNA的鑒定和選擇，篩選出導(dǎo)入目的基因的受體細(xì)胞，對(duì)應(yīng)的是大腸桿菌的氨芐青霉素的抗性基因。 師：不錯(cuò)，那么復(fù)制原點(diǎn)有什么用呢？ 生：可以讓插入到質(zhì)粒上的目的基因隨著質(zhì)粒的復(fù)制而一起復(fù)制。 師：所以充當(dāng)運(yùn)載體的要具備以下幾個(gè)必要條件： （1）有1~多個(gè)限制酶切點(diǎn) （2）導(dǎo)入基因能在受體細(xì)胞中復(fù)制、表達(dá) （3）有某些標(biāo)記基因，便于篩選 設(shè)問(wèn)：除了質(zhì)粒，還有哪些DNA分子也可以作為載體呢？

12、 生：噬菌體，動(dòng)植物病毒。 師：它們都是病毒，可以做載體，說(shuō)明他們具備了作為載體的條件。 （設(shè)計(jì)意圖：利用插圖，結(jié)合閱讀課本，歸納載體必須具備條件的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)能力，從而加深學(xué)生的記憶。） 設(shè)問(wèn)：要將切割下來(lái)的目的基因和運(yùn)載體DNA片段接連在一起，需要用到什么酶？ 學(xué)生：DNA連接酶。 教師：同學(xué)們說(shuō)得對(duì)！ 出示：思考：限制酶切割后有兩種不同的結(jié)果，一種產(chǎn)生黏性末端，一種產(chǎn)生平末端。那么恢復(fù)它們的連接時(shí)，所用DNA連接酶是否一樣呢？ 學(xué)生活動(dòng)：閱讀教材，尋找答案。 學(xué)生：所用的酶不一樣。 出示：粘性末端連接的動(dòng)畫(huà)過(guò)程。 設(shè)問(wèn)：這是什么種類(lèi)的DNA連接酶連接

13、的呢？ 生：Ecoli DNA連接酶和T4 DNA連接酶可“縫合”雙鏈黏性末端， 師：對(duì)，那么連接的縫隙形成什么鍵？ 生：磷酸二酯鍵 出示：平末端連接的動(dòng)畫(huà)過(guò)程 設(shè)問(wèn)：這是什么種類(lèi)的DNA連接酶連接的呢？ 生：T4 DNA連接酶可“縫合”雙鏈DNA的平末端，但平末端之間連接的效率比較低。 師：DNA連接酶常用的有兩種即Ecoli DNA連接酶和T4 DNA連接酶，它們連接的末端有所不同，但是結(jié)果都是為了形成磷酸二酯鍵，使DNA片段連在一起。 現(xiàn)在請(qǐng)大家動(dòng)手、動(dòng)腦協(xié)調(diào)配合，制作一個(gè)重組質(zhì)粒。 出示：動(dòng)動(dòng)手：已知限制性內(nèi)切酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是_↓GATC_。在目的基因的兩側(cè)均有它

14、切點(diǎn)，而質(zhì)粒中也有它的一個(gè)切點(diǎn)。請(qǐng)用剪刀代表限制酶，透明膠代替DNA連接酶，利用所給的硬紙片，制作一個(gè)重組質(zhì)粒的模型。加深和鞏固學(xué)生對(duì)這三種工具的理解。 學(xué)生活動(dòng)：兩人一組制作重組質(zhì)粒模型。 教師活動(dòng)：巡視、指導(dǎo)一些學(xué)生制作。 最后結(jié)束時(shí)加強(qiáng)反思，請(qǐng)以為同學(xué)歸納本節(jié)課的內(nèi)容，出示本節(jié)課的板書(shū)，布置作業(yè)。 （設(shè)計(jì)意圖：激發(fā)學(xué)生的興趣，活躍課堂氣氛，體現(xiàn)基礎(chǔ)知識(shí)的準(zhǔn)確運(yùn)用，在運(yùn)用中加深對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的深層次理解，同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生的合作精神。） 九、板書(shū)設(shè)計(jì) 1.1 DNA重組技術(shù)的基本工具 (一) “分子手術(shù)刀":限制性核酸內(nèi)切酶 1、來(lái)源:主要來(lái)自原核生物 2、作用特點(diǎn):

15、特異性 3、結(jié)果:產(chǎn)生黏性末端或 平末端 (二)“分子縫合針”: DNA連接酶 1、種類(lèi)：E.coliDNA連接酶和T4 DNA連接酶 2、作用:把末端之間的縫隙“縫合”起來(lái) (三)“分子運(yùn)輸車(chē)”:基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體 1、種類(lèi):質(zhì)粒、動(dòng)植物病毒等 2、條件:自我復(fù)制、限制酶切點(diǎn)、標(biāo)記基因 十、教學(xué)反思： 本節(jié)課采用了引導(dǎo)探究式的教學(xué)模式，通過(guò)教師創(chuàng)設(shè)自主合作的學(xué)習(xí)情景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，活躍學(xué)生的思維。使教師由單純的信息表達(dá)者轉(zhuǎn)變成信息的加工者、組織者，處于主導(dǎo)地位；學(xué)生也由被動(dòng)地接受知識(shí)轉(zhuǎn)變成學(xué)習(xí)的主體，通過(guò)自己的觀察和思考以及動(dòng)手操作，主動(dòng)獲取知識(shí)。這樣在課堂教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)師生互動(dòng)、生生互動(dòng)，活躍了課堂氣氛，從而落實(shí)了新課改的理念。但由于時(shí)間有限，有的知識(shí)點(diǎn)沒(méi)有講的透徹，而且有的環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)還不夠好，所以仍需不斷改進(jìn)和努力。 5