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

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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 一、教學(xué)目標(biāo) 1、 知識目標(biāo)：簡述DNA重組技術(shù)所需三種基本工具作用。 2、能力目標(biāo)： （1）通過對材料的觀察，學(xué)會科學(xué)的觀察方法，培養(yǎng)觀察能力。 （2）通過對基本概念、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，具備能運用學(xué)到的生物學(xué)知識評價和解決某些實際問題的能力。 （3）通過學(xué)生動手制作重組DNA的模型，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力以及合作精神。 3、 情感目標(biāo)： 通過學(xué)習(xí)基因操作的工具，使學(xué)生樹立結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的辯證唯物主義觀念。 二、教材分析 教材通過抗蟲棉花的圖片引導(dǎo)學(xué)生走

2、進基因工程的領(lǐng)域，接著闡述了在培育抗蟲棉花的過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“運輸工具”——載體。通過實例激發(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，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)生喜歡親自動手操作，但是動手能力不強。 學(xué)生通過報刊、雜志、電視等媒體對基因工程的產(chǎn)物如轉(zhuǎn)基因的鯉魚，抗蟲棉，耐寒的植物有所了解，因此在講授新課時，聯(lián)系實際，

3、更容易引起學(xué)生的興趣，便于新知識的掌握，另外，在必修課中學(xué)習(xí)過的一些知識可以為新知識的學(xué)習(xí)墊下鋪墊，如DNA分子的結(jié)構(gòu)。 五、教學(xué)重點、難點 1. 教學(xué)重點 DNA重組技術(shù)所需的三種基本工具的作用 2. 教學(xué)難點 （1）限制酶的作用特點和作用結(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)過程

4、（一）引入新課 教師活動：多媒體出示兩則與狂犬病相關(guān)的資料和圖片， 設(shè)問：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，因為科學(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分子水平上進行，而DNA是肉眼看不到的東西，所以要完成這一過程必須要有一套非常精細(xì)的工具，那么，今天我們就來學(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：觀察這張圖片，想想需要哪些工具呢？ 生：運輸工具，手術(shù)刀，縫合針。 （設(shè)計意圖：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

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（簡稱限制酶） 設(shè)問：從哪里獲得限制性內(nèi)切酶？ 學(xué)生活動：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：那么限制酶是一種酶還是一大類酶呢？書上哪句話可以回答這個問題？ 學(xué)生活動：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，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之前，請大家先來回顧一下DNA分子的結(jié)構(gòu)， 出示:DNA分子的平面結(jié)構(gòu)圖 設(shè)問：DNA分子的結(jié)構(gòu)特點是怎樣的？ 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配對原則通過氫鍵相連，外側(cè)相鄰的脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵相連。 出示磷酸二酯鍵的位置的動畫圖片。 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分子它的堿基對的排列順序不同。 出示:簡寫的DNA分子圖。 師：對，所以在簡寫DNA時外側(cè)用兩條直線表示磷酸和脫氧核糖交替排列，而內(nèi)側(cè)的堿基對必須寫清楚。 （設(shè)計意圖：運用多媒體展示DNA的結(jié)構(gòu)，加深學(xué)生對已學(xué)知識的印象，利于掌握新知識，符合認(rèn)知的一般規(guī)律。） 師：下面我們在回過來看看限制酶

7、的作用特點。 設(shè)問：限制酶的作用特點是什么呢？ 師：請學(xué)生比較資料上5種限制酶的識別序列的圖片，閱讀課本相關(guān)知識，從限制酶的識別序列，切割位點，切割部位這三個方面思考。 學(xué)生活動：閱讀教材，比較5種限制酶的識別序列。 生：它們能夠識別雙鏈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核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。 出示:剪開磷酸二酯鍵的動畫過程， 師：是連接兩個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)計意圖：通過學(xué)生的閱讀，比較，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析問題的能力和歸納總結(jié)能力） 設(shè)問：那么限制酶切割DNA后會產(chǎn)生什么結(jié)果呢？ 學(xué)

8、生活動：請同學(xué)們把1，2，3這三種限制酶切割的結(jié)果畫出來。 利用投影儀把一些學(xué)生寫的結(jié)果投影出來。 學(xué)生觀察評論，得出正確答案。 師：大家會畫，那么會剪嗎？請同學(xué)們在DNA序列中找到4，5的識別序列，并用剪刀把結(jié)果給剪切出來。 學(xué)生動手操作，利用投影儀展示學(xué)生的剪切結(jié)果。 師：通過大家動手，可以看到經(jīng)過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：為什么會有這兩種不同的作用結(jié)果呢？原因何在？ 學(xué)生活動：閱讀課本，尋找答案。 生：限制酶在它識別序列的中心位置兩側(cè)將DNA兩條單鏈分割開，就形成黏性末端，而從識別序列的中心位置切開就產(chǎn)生平末端。 出示

9、：粘性末端和平末端的圖片。 師：展示圖解，加以補充解釋。被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。而限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。 設(shè)問：限制酶剪開的粘性末端相同嗎？ 生：相同 師：對，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，要按照相反的方向讀。 設(shè)問：2號和3號限制酶切割之后得到的粘性末端相同嗎？ 學(xué)生活動：觀察比較自己所畫的粘性末端 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調(diào)同種限制酶，這樣得到的粘性末端一定相同。

10、 （設(shè)計意圖：通過學(xué)生自己動手，激起學(xué)生的興趣，同時更加直觀的了解知識，加深對知識的理解） 設(shè)問：大家注意限制酶切割的目的基因自身不會進入受體細(xì)胞，那么它怎樣才能導(dǎo)入受體細(xì)胞？ 學(xué)生：需要“分子運輸車”——載體 設(shè)問：現(xiàn)在常用的載體是誰呢？ 生：質(zhì)粒 設(shè)問：什么是質(zhì)粒？ 學(xué)生活動：閱讀教材，尋找答案。 生：質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于細(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，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：請同學(xué)根據(jù)大腸桿菌的質(zhì)粒特點，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，以便目的基因插入其中，攜帶進入受體細(xì)胞。 師：對應(yīng)的是大腸桿菌質(zhì)粒的哪個結(jié)構(gòu)？ 生：對應(yīng)的是大腸桿菌質(zhì)粒的目的基因插入位點。 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，對應(yīng)的是大腸桿菌的氨芐青霉素的抗性基因。 師：不錯，那么復(fù)制原點有什么用呢？ 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)運載體的要具備以下幾個必要條件： （1）有1~多個限制酶切點 （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：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，動植物病毒。 師：它們都是病毒，可以做載體，說明他們具備了作為載體的條件。 （設(shè)計意圖：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，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：要將切割下來的目的基因和運載體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)們說得對！ 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，所用DNA連接酶是否一樣呢？ 學(xué)生活動：閱讀教材，尋找答案。 學(xué)生：所用的酶不一樣。 出示：粘性末端連接的動畫過程。 設(shè)問：這是什么種類的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，那么連接的縫隙形成什么鍵？ 生：磷酸二酯鍵 出示：平末端連接的動畫過程 設(shè)問：這是什么種類的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)在請大家動手、動腦協(xié)調(diào)配合，制作一個重組質(zhì)粒。 出示：動動手：已知限制性內(nèi)切酶的識別序列和切點是_↓GATC_。在目的基因的兩側(cè)均有它

14、切點，而質(zhì)粒中也有它的一個切點。請用剪刀代表限制酶，透明膠代替DNA連接酶，利用所給的硬紙片，制作一個重組質(zhì)粒的模型。加深和鞏固學(xué)生對這三種工具的理解。 學(xué)生活動：兩人一組制作重組質(zhì)粒模型。 教師活動：巡視、指導(dǎo)一些學(xué)生制作。 最后結(jié)束時加強反思，請以為同學(xué)歸納本節(jié)課的內(nèi)容，出示本節(jié)課的板書，布置作業(yè)。 （設(shè)計意圖：激發(fā)學(xué)生的興趣，活躍課堂氣氛，體現(xiàn)基礎(chǔ)知識的準(zhǔn)確運用，在運用中加深對基礎(chǔ)知識的深層次理解，同時加強學(xué)生的合作精神。） 九、板書設(shè)計 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、來源:主要來自原核生物 2、作用特點:

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：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 (三)“分子運輸車”:基因進入受體細(xì)胞的載體 1、種類:質(zhì)粒、動植物病毒等 2、條件:自我復(fù)制、限制酶切點、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)生也由被動地接受知識轉(zhuǎn)變成學(xué)習(xí)的主體，通過自己的觀察和思考以及動手操作，主動獲取知識。這樣在課堂教學(xué)過程中，通過師生互動、生生互動，活躍了課堂氣氛，從而落實了新課改的理念。但由于時間有限，有的知識點沒有講的透徹，而且有的環(huán)節(jié)設(shè)計還不夠好，所以仍需不斷改進和努力。 5