基因工程教学设计.docx

1、基因工程教学设计高三理科生物专题复习教学设计（选修三专题13）教学设计第13周由11月23日至29日，主备教师、赵元河一、内容及其解析：1、内容：包括基因工程特殊工具的作用和特点、基因工程的操作步骤以及基因工程在农业生产和实践方面的作用，其中限制酶的种类和作用是该考点的难点。2、理解细胞全能性的概念掌握植物组织培养的过程掌握植物体细胞杂交的过程简述细胞全能性是指：已经分化的细胞仍然具有分化成完整植株的潜能。掌握植物组织培养的过程3、本节课要学的内容动物细胞培养和核移植技术、动物细胞融合与单克隆抗体，其核心核移植技术。、列举出动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用。是指要掌握动物细胞融合的过程与植

2、物原生质体融合的原理及方法的相同点和异同点和单克隆抗体的原理和应用。4、本节课要学的内容体外受精和早期胚胎发育，指的是从试管牛说起、体外受精和早期胚胎培养。其核心是体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义和哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。二、目标及其解析（一）目标定位：1、基因工程的原理和技术基因工程的应用蛋白质工程DNA的处提取与鉴定（实验与探究）2、理解细胞全能性的概念掌握植物组织培养的过程掌握植物体细胞杂交的过程3、列举出动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用4、列举出动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用5、举例说出胚胎移植和胚胎分割。认同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用。关注胚胎工程的研究

3、进展和应用价值（二）目标解析：1、基因工程的诞生包括基础理论和技术发明使基因工程的实施成为可能。基因工程的原理和技术包括基因工程特殊工具的作用和特点、基因工程的操作步骤。基因工程在农业生产和实践方面的作用。蛋白质工程包括蛋白质工程崛起的缘由、蛋白质工程的基本原理、蛋白质工程的概念。DNA的处提取与鉴定（实验与探究）包括实验原理、方法步骤和注意事项。2、简述细胞全能性是指：已经分化的细胞仍然具有分化成完整植株的潜能。掌握植物组织培养的过程：离体植物的 组织、器官、细胞 完整植株。掌握植物体细胞杂交的过程：离体的细胞不同细胞原生质体原生质体融合 杂种细胞杂种植株3列举出动物细胞融合与单克隆抗体的原

4、理和应用。是指要掌握动物细胞融合的过程与植物原生质体融合的原理及方法的相同点和异同点和单克隆抗体的原理和应用。列举出动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用。列举出动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用。是指要掌握动物细胞融合的过程与植物原生质体融合的原理及方法的相同点和异同点和单克隆抗体的原理和应用。4、举例说出胚胎移植和胚胎分割。就是让学生能区分胚胎移植和胚胎分割。胚胎移植指胚胎移植俗称人工授胎或借腹怀胎。它是将动物的受精卵或早期胚胎，从供体移植到同种动物的受体内，使其继续发育的技术。胚胎分割移植指借助显微操作技术或徒手操作方法切割早期胚胎成二、四等多等份再移植给受体母畜，从而获得同卵双胎或多胎

5、的生物学新技术。来自同一胚胎的后代有相同的遗传物质，因此胚胎分割可看成动物无性繁殖或克隆的方法之一。认同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用。让学生掌握胚胎工程的重要性。关注胚胎工程的研究进展和应用价值。三、问题诊断分析 在本三个专题课的教学中：1、学生可能遇到的问题是限制酶的种类和作用基因工程载体需要具备的条件、目的基因获取的方法、目的基因的检测与鉴定，产生这些问题的原因是该内容比较抽象要解决这一问题，就要用具体的实例加以说明才能让学生理解，其中关键是设置问题串，将一个个问题置于整体工程中考虑，解决问题，使该知识点得以突破。2、学生可能遇到的问题是植物组织培养和植物体细胞杂交技术，产生这一问题的

6、原因是该内容比较抽象要解决这一问题，就要用具体的实例加以说明才能让学生理解，其中关键是设置问题串，将一个个问题置于整体工程中考虑，解决问题，使该知识点得以突破。3、学生可能遇到的问题是单克隆抗体的制备过程，产生这一问题的原因是该内容比较抽象要解决这一问题，就要用具体的实例加以说明才能让学生理解，其中关键是设置问题串，将一个个问题置于整体工程中考虑，解决问题，使该知识点得以突破。4、学生可能遇到的问题胚胎移植的生理学基础，胚胎 细胞的概念和分离途径。该内容比较抽象要解决这一问题，就要用具体的实例加以说明才能让学生理解，其中关键是设置问题串，将一个个问题置于整体工程中考虑，解决问题，使该知识点得以

7、突破。四、教学支持条件分析 每课时均用课件和教学设计及导学案五、教学过程设计：专题一导学案如下；其他专题的过程见备好的导学案。 问题一：基因工程的诞生基础理论是什么？设计意图：让学生掌握基因工程的诞生基础理论。（1）DNA是遗传物质的证明：1944年艾弗里等人不仅证明了DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。还证明了DNA可从一种生物个体 转移到另一种生物个体。 （2 ） 沃森和克里克DNA分子双螺旋结构模型的 的确立。（3） 第一个遗传密码的 的破译：1963年由尼伦伯格和马太破译，1966年被实验证实。问题二：使基因工程的实施成为可能的技术发明是什么？设计意图：让学生通过看书了解使基因

8、工程的实施成为可能的技术发明。（1）基因转移载体的发现：1967年罗思和海林斯基发现了细菌染色体（拟核）DNA外的 质粒，环形 DNA具 有自我复制的能力。 （2）工具酶的发明：1970年科学家在细菌中发现了第一种 限制性内切酶 . 多种限制酶和连接酶 。以后几年相继发现了多种限制酶和连接酶。 （3）DNA合成和测序技术的发明。 （4）DNA体外重组的实现：1972年成功地构建了第一个 体外重组DNA分子 。（5）重组DNA表达实验的成功。 （6）第一例转基因动物问世：1980年，科学家首次用显微注射技术培育出第一个转基因小鼠，1983年，又用农杆菌转化法获第一例转基因烟草。 （7） PCR技

9、术使基因工程技术得到了进一步发展和完善 的发明：1988年由美国科学家穆里斯（K.Mullis）发明。3.基因工程概念：又叫 DNA重组技术，指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外 DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。其操作水平是在 是在DNA分子水平上进行设计和施工的 上进行设计和施工，操作环境是在 体外 。例题一：切取某种生物合成生长激素的基因，用某种方法将此基因转移到鲇鱼的受精卵中，而使鲇鱼比同种个体大34倍，此研究遵循的原理是（ ） A基因突变，DNARNARNA蛋白质 B基因工程，RNADNA蛋白质 C细胞工程，DN

10、ARNA蛋白质 D基因重组，DNADNARNA蛋白质【解析】本题考查的是基因工程的概念和原理，能力要求。目的基因进入鲇鱼体内通过DNA复制、DNA转录并合成蛋白质，表现出一定的性状，基因工程的原理为基因重组。【答案】 D解题技巧：本题根据题干分析可知，某种方法为转基因技术，属于基因工程的范畴，由此排除了A、C选项，比较B、D选项很容易得出答案为D。变式训练：“将人的生长抑制素释放因子的基因转入大肠杆菌体内，并获得表达，这是人类第一次获得转基因生物。”此话中“表达”的标志是指该基因在大肠杆菌体内 （ ） A能进行DNA复制 B能进行转录和翻译 C能合成人的生长抑制素释放因子 D能合成人的生长激素

11、 【解析】解答本题应扣紧题意，否则易错选B，基因的表达是通过控制蛋白质的合成而实现的，题中的蛋白质是人的生长抑制素释放因子。【答案】 C问题三：DNA重组技术的基本工具有哪些？各具有什么特点和作用？设计意图：让学生理解DNA重组技术的基本工具的种类特点和作用。例题二：作为基因的运输工具载体，必须具备的条件之一及理由是（ ）A能够在宿主细胞中稳定地保存并大量复制，以便能提供大量的目的基因 B具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达 C具有标记基因，以便为目的基因表达提供条件 D能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选【解析】本题考查载体必须具备的条件，能力要求。作为载体要携带目的基因进入受

12、体细胞并使之表达，必须能够在宿主细胞中稳定地保存并大量复制，以便通过复制提供大量目的基因；同时要具有标记基因，以便通过检测标记基因是否表达来判断目的基因是否进入了受体细胞，便于筛选；载体要具有一至多个限制酶切点，为了便于与外源基因拼接。【答案】 A解题技巧：题干的问题有两个，就是载体必备的条件和理由，根据选项内容进行分析，抓住前者为后者提供的作用必须对应正确。本题要求考生必须熟悉并理解载体的条件及其对应的作用。变式训练2(2010江苏卷)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点,图l、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：(1)一个图1所示的质粒分子经Sma切割前后,分别含有

13、个游离的磷酸基团。 (2)若对图中质粒进行改造,插入的Sma酶切位点越多,质粒的热稳定性越 。 (3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒,不能使用Sma切割,原因是 。(4)与只使用EcoRI相比较,使用BamH和Hind两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止 。(5)为了获取重组质粒,将切割后的质粒与目的基因片段混合,并加入 酶。(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了 。(7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因,将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体,然后在 的培养基中培养,以完成目的基因表达的初步检测。【解析】本题考查基因工程的限制性内切酶的作用特点。

14、 (1)质粒被切割前是双链环状DNA分子,所有磷酸基团参与形成磷酸二酯键,故不含游离的磷酸基团。从图1可以看出,质粒上只含有一个Sma的切点,因此被该酶切割后,质粒变为线性双链DNA分子,因每条链上含有一个游离的磷酸基团,因此切割后含有两个游离的磷酸基团。 (2)由题目可知, Sma识别的DNA序列只有G和C,而G和C之间可以形成三个氢键,A和T之间可以形成两个氢键,所以Sma酶切位点越多,热稳定性就越高。 (3)质粒抗生素抗性基因为标记基因,由图2可知,标记基因和外源DNA目的基因中均含有Sma酶切位点,都可以被Sma破坏,故不能使用该酶剪切含有目的基因的DNA。 (4)只使用EcoRI,则

15、质粒和目的基因两端的黏性末端相同,用连接酶连接时,会产生质粒和目的基因自身连接物,而利用BamH和Hind剪切时,质粒和目的基因两端的黏性末端不同,用DNA连接酶连接时,不会产生自身连接产物。 (5)质粒和目的基因连接后获得重组质粒,该过程需要连接酶作用,故混合后加入DNA连接酶。 (6)质粒上的抗性基因为标记基因,用于鉴别和筛选含有重组质粒的受体细胞。 (7)将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体后,含有重组质粒的个体才能吸收蔗糖,因此可利用蔗糖作为唯一碳源的培养基进行培养受体细胞,含有重组质粒的细胞才能存活,不含有重组质粒的因不能获得碳源而死亡,从而达到筛选目的。【答案】(1)0、2 (2)高 (3)Sma会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因 (4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化(5)DNA连接(6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞(7)蔗糖为唯一含碳营养物质问题三：基因工程的基本操作程序包括几个步骤，每个操作步骤是如何进行的？设计意