有關(guān)高三生物基因工程的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)
生物指具有動(dòng)能的生命體，也是一個(gè)物體的集合，而個(gè)體生物指的是生物體，與非生物相對(duì)。接下來是小編為大家整理的有關(guān)高三生物基因工程的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)，希望大家喜歡!
有關(guān)高三生物基因工程的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)一
一、教學(xué)目標(biāo)：
1、簡(jiǎn)述基因工程的基本原理。
2、舉例說出基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用。
3、收集基因工程所取得的成果以及發(fā)展前景。
4、通過對(duì)書中插圖、照片等的觀察，學(xué)會(huì)科學(xué)的觀察方法，培養(yǎng)學(xué)生收集和處理科學(xué)信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問題的能力。
二、教學(xué)重難點(diǎn)：
1.教學(xué)重點(diǎn)：
(1)基因工程的基本原理。
(2)基因工程的安全性問題。
2.教學(xué)難點(diǎn)：
(1)基因工程的基本原理。
(2)轉(zhuǎn)基因生物與轉(zhuǎn)基因食品的安全性。
三、專家建議：
由于本課時(shí)的內(nèi)容是基因工程的成果與發(fā)展前景，屬于基因工程的實(shí)際應(yīng)用問題，所以教材中的大量?jī)?nèi)容是基因工程發(fā)展近幾年的成果，相對(duì)其他章節(jié)來講該內(nèi)容比較新穎和超前，而且該內(nèi)容是一個(gè)動(dòng)態(tài)的知識(shí)體系，其內(nèi)容不斷地更新、發(fā)展和變化。如果按照以往的教學(xué)手段，必然導(dǎo)致學(xué)生對(duì)知識(shí)的機(jī)械記憶，不利于開闊學(xué)生的思路、發(fā)展學(xué)生的思維和素質(zhì)能力的提高。因此本課打破原有的教學(xué)模式，嘗試?yán)镁W(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行信息化教學(xué)。這就需要教師和學(xué)生做充分的準(zhǔn)備。
以講授法為主，以討論、探究法為輔。
五、課時(shí)安排：
1課時(shí)
六、教學(xué)用具
教學(xué)課件
七、教學(xué)過程
教學(xué)內(nèi)容 教師組織和引導(dǎo) 教學(xué)意圖 導(dǎo)入
問題討論 多媒體展示一組圖片，能發(fā)光的水母、不能 發(fā)光的熱帶斑馬魚、超級(jí)小鼠超級(jí)魚等圖片，然后介紹，圖片中這些生物的出現(xiàn)是基因“嫁接”的結(jié)果，提出問題，
1.為什么能把一種生物的基因“嫁接”到另一種生物上?
2.推測(cè)這種“嫁接”怎樣能實(shí)現(xiàn)?
3.這種“嫁接”對(duì)品種的改良有什么意義?
我們今天就來學(xué)習(xí)這方面的知識(shí)，基因工程及其應(yīng)用。
1973年美國(guó)科學(xué)家科恩創(chuàng)立了定向改造生物的新技術(shù)-----基因工程。
引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究：從糖尿病治療實(shí)例入手，共同研究基因工程及有關(guān)的技術(shù)。
組織學(xué)生討論分析：治療糖尿病的藥物是什么?用什么方法獲得胰島素才能滿足社會(huì)需要呢?
大多同學(xué)想到從動(dòng)物胰臟中提取，這確實(shí)是獲得胰島素的一種方法?？茖W(xué)家運(yùn)用這種方法提取胰島素，結(jié)果每100Kg胰臟只能提取4--5g胰島素，不僅需要消耗大量的動(dòng)物肝臟，而且提取過程復(fù)雜，必然是產(chǎn)量低、價(jià)格昂貴，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了社會(huì)的需要。
還有沒有其他更好的方法? 展示DNA雙螺旋模型 學(xué)生各敘己見，教師歸納引出基因工程的方法。目前成 功的做 法是：把胰島素基因從人的DNA分子上剪下，與大腸桿菌的DNA分子拼接成新的DNA，再把新的DNA導(dǎo)入大腸桿菌，用大腸桿菌來生產(chǎn)人的胰島素!
問題探究：為什么想到用大腸桿菌來生產(chǎn)胰島素呢?易培養(yǎng)，繁殖速度快。 假設(shè)模型 一.基因工程的原理
組織學(xué)生討論分析：DNA分子的直徑只有2.0nm，粗細(xì)只有頭發(fā)絲的十萬分之一，長(zhǎng)度也是極其短小的，一般以μm為單位，如大腸桿菌的DNA長(zhǎng)度為1.36μm.在如此微小的DNA分子上進(jìn)行剪切和拼接，是一項(xiàng)非常精細(xì)的工作，這些工作的完成需要一些特殊的工具。
問題探究：
組織學(xué)生討論分析：
用什么方法才能把胰島素基因切下來呢?
有的同學(xué)想法很好，用酶?？茖W(xué)家把這樣的酶叫
1、限制性核酸內(nèi)切酶，形象的 比喻為“基因的剪刀”。
組織學(xué)生討論分析：限制性核酸內(nèi)切酶為什么能切割DNA，這與它的特點(diǎn)有關(guān)，限制性核酸內(nèi)切酶的特點(diǎn)是什么?
得出：每種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別特定的核苷酸序列，并在其中特定的位點(diǎn)上切割DNA分子。
組織學(xué)生討論分析：用限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子后，其切口處露出什么結(jié)構(gòu)?
生：黏性末端。
師：用限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子后，露出幾個(gè)黏性末端?
生：二個(gè)。
師：這兩個(gè)黏性末端有什么特點(diǎn)?
生：其上的堿基可以互補(bǔ)配對(duì)。
師：黏性末端的出現(xiàn)對(duì)DNA的拼接有意義嗎?為什么?
生：有意義，用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割兩種來源不同的DNA，可以得到互補(bǔ)配對(duì)的黏性末端，把兩者的黏性末端連起來，就能把一個(gè)DNA中的基因剪下并拼接到另一個(gè)DNA分子上。
師：很好。
展示限制性核酸內(nèi)切酶的作用
展示黏性末端的形成
展示拼接過程
5分鐘
2.基 因針線：DNA連接酶
師：現(xiàn)在我們接著上面討論，如何將胰島素基因切下并與大腸桿菌的DNA拼接?
生：用同一種限制性核酸內(nèi)切酶分別切割胰島素基因和大腸桿菌DNA，可以得到互補(bǔ)配對(duì)的黏性末端，把兩者的黏性末端連起來，就可以把胰島素基因拼 接到大腸桿菌DNA分子上。
師：通過上述技術(shù)能將兩個(gè)DNA完全拼接成一個(gè)新的DN A嗎?
生：不能。
師：為什么?還需要怎么辦?
生：還需要用DNA連接酶連接。
師：DNA連接酶的作用是什么?
生：把DNA這把“梯子”的扶手?jǐn)嗫谔庍B接起來。
3.基因的運(yùn)輸工具：載體
師：下面還要請(qǐng)大家思考：切下的人的胰島素基因與大腸桿菌的什么結(jié)構(gòu)相拼接才能順 利導(dǎo)入大腸桿菌呢?
生：質(zhì)粒。
師：質(zhì)粒的作用、本質(zhì)及對(duì)受體細(xì)胞的影響如何?
生：質(zhì)粒的作用是 運(yùn)輸工具，質(zhì)粒的本質(zhì)是環(huán)狀DNA，對(duì)細(xì)胞沒有不良影響。
師：常用的載體有哪些?最常用的載體是什么?
有關(guān)高三生物基因工程的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)二
【教學(xué)目標(biāo)】
1、簡(jiǎn)述基因工程的基本原理。
2、舉例說出基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用。
3、收集基因工程所取得的成果以及發(fā)展前景。
4、通過對(duì)書中插圖、照片等的觀察，學(xué)會(huì)科學(xué)的觀察方法，培養(yǎng)學(xué)生收集和處理科學(xué)信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問題的能力。
5、關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性。
6、進(jìn)行角色扮演，使學(xué)生體驗(yàn)參與社會(huì)問題的討論和決策的方法。
【教學(xué)重點(diǎn)】
(1)基因工程的基本原理。
(2)基因工程的安全性問題。
【教學(xué)難點(diǎn)】
(1)基因工程的基本原理。
(2)轉(zhuǎn)基因生物與轉(zhuǎn)基因食品的安全性。
【教學(xué)方法】
討論法、 演示法、講授法
【課時(shí)安排】
1課時(shí)
【教學(xué)過程】
一、導(dǎo)課
演示多媒體課件列舉幾種生物的不同性狀，如下：(1)青霉菌能產(chǎn)生對(duì)人類有用的抗生素——青霉素。(2)豆科植物的根瘤菌能夠固定空氣中的氮?dú)狻?3)人的胰島素細(xì)胞能分泌胰島素調(diào)節(jié)血糖的濃度。
〖講述〗以上幾種生物各自有其特定的性狀，這些性狀都是基因特異性表達(dá)的結(jié)果，但是人類能不能改造基因呢?能不能使本身沒有某個(gè)性狀的生物具有某個(gè)特定性狀呢?
二、基因工程的原理
1、提出問題組織學(xué)生討論、交流看法。
(1)為什么能把一種生物的基因“嫁接”到另一種生物上?
(2)推測(cè)這種“嫁接”怎樣才能實(shí)現(xiàn)?
(3)這種“嫁接”對(duì)品種的改良有什么意義?
【問1】雜交育種有哪些局限性?人類是否可以按照自己的意愿直接定向改變生物。
“你的想法很好，可是用什么樣的方法才能實(shí)現(xiàn)你的設(shè)想呢?”
用類比的方法引導(dǎo)學(xué)生思考基因工程的大致步驟和所需要的工具：剪刀、針線、運(yùn)載體等。并用問題啟發(fā)學(xué)生：“你能想像這種剪刀加漿糊式的’嫁接工作在分子水平的操作，其難度會(huì)有多大嗎?”
2、下面以EcoRI為例，構(gòu)建重組DNA分子模型，體會(huì)基因的剪切、拼接、縫合的道理。
EcoRI是已發(fā)現(xiàn)的500多種限制性內(nèi)切酶中的一種，它是一種從細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的能在特定位置上切割DNA分子的酶。它的特殊性在于，它在DNA分子內(nèi)部“下剪刀”，專門識(shí)別DNA分子中含有的“GAATTC”這樣的序列，一旦找到就從G和A之間剪斷(參考教科書插圖6-3)。
有關(guān)高三生物基因工程的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)三
一、基因工程原理
1、概念：就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。原理是基因重組。
操作環(huán)境：生物體外
操作對(duì)象：基因
操作水平：DNA分子水平
基本過程：剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)
結(jié)果：人類需要的基因產(chǎn)物
2、基因的“剪刀”——限制性內(nèi)切酶
(1)識(shí)別特定核苷酸序列，切割特定DNA切點(diǎn)，具特異性。并裂解磷酸二酯鍵。
(2)例：大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)能識(shí)別
GAATTC序列，并在G和A之間切開。
(3)一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點(diǎn)上將DNA分子切斷。
3、基因的“針線”
——DNA連接酶
連接酶的作用：
將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整的DNA分子。
連接的部位：
生成3′- 5′磷酸二酯鍵
DNA連接酶的作用過程：
4、基因的運(yùn)載體——質(zhì)粒或病毒
作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。
條件：能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存。具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)。具有某些標(biāo)記基因。
種類：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒。
5、基因工程的操作步驟
(1)提取目的基因 (2)目的基因與運(yùn)載體結(jié)合
(3)目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 (4)目的基因的表達(dá)和檢測(cè)
6、有關(guān)基因工程的相關(guān)提醒
(1)限制酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求是同一種酶，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端;第二步中兩種工具酶都用到。
(2)質(zhì)粒是最常用的運(yùn)載體，不要把質(zhì)粒和運(yùn)載體等同，除此之外，噬菌體和動(dòng)植物病毒也可作為運(yùn)載體。運(yùn)載體的化學(xué)本質(zhì)為DNA，其基本單位為脫氧核苷酸。
(3)目的基因表達(dá)的標(biāo)志：通過翻譯合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)。
(4)通過基因工程培育的抗蟲棉，只能抗蟲，不能抗病毒、細(xì)菌。
7、DNA連接酶和DNA聚合酶
(1)DNA連接酶：在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。
(2)DNA聚合酶：可將單個(gè)的脫氧核苷酸加到已有的脫氧核苷酸序列上，形成磷酸二酯鍵。
(3)相同點(diǎn)：這兩種酶都是蛋白質(zhì)，可以形成兩個(gè)脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。
二、基因工程的應(yīng)用：
1、基因工程與作物育種
2、基因工程與藥物研制：
三、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性：
1、基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生
微生物生長(zhǎng)迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。
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