教材分析
本節(jié)是人教版普通高中標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)生物必修2《遺傳與進(jìn)化》的第六章《從雜交育種到基因工程》的第二節(jié)內(nèi)容。本節(jié)首先簡(jiǎn)要介紹了基因工程的原理，使學(xué)生對(duì)基因工程有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。為了避免與《現(xiàn)代生物科技專題》模塊中基因工程的內(nèi)容重復(fù)，教材沒(méi)有過(guò)多地展開(kāi)介紹。然后，教材結(jié)合實(shí)例介紹了基因工程在作物育種、藥物研制、環(huán)境保護(hù)等方面的應(yīng)用，最后將重點(diǎn)放在對(duì)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品安全性的討論上。教材安排了一則“資料分析”，分左右兩欄列舉了兩種對(duì)立的觀點(diǎn)，并在每種觀點(diǎn)下都提供了一部分資料，為學(xué)生展開(kāi)討論設(shè)置了具體情境。
教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)
教學(xué)目標(biāo)：
【知識(shí)目標(biāo)】
理解基因工程的原理、步驟和應(yīng)用。
【能力目標(biāo)】
通過(guò)模擬制件重組DNA模型，體驗(yàn)DNA重組技術(shù)，提高對(duì)基因工程的分析能力。
【情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)】
培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的良好學(xué)風(fēng)，提高對(duì)前沿科技的學(xué)習(xí)熱情。
核心素養(yǎng)：
科學(xué)思維：理解基因工程的基本原理及步驟。
教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn)：基因工程的基本原理。
難點(diǎn)：基因工程的基本原理。
教學(xué)過(guò)程
PPT展示能發(fā)光的水母、不能發(fā)光的熱帶斑馬魚(yú)：
設(shè)想：能否讓熱帶斑馬魚(yú)也發(fā)光?
PPT展示生產(chǎn)人胰島素的大腸桿菌、會(huì)發(fā)光的魚(yú)：
問(wèn)題1：它們能通過(guò)傳統(tǒng)的育種方法獲得嗎？
不能，因?yàn)楫a(chǎn)生它們的親本屬于不同的物種。
一、基因工程的原理
1、概念：
按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，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，又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。
2、原理：基因重組。
3、操作水平：DNA分子水平。
4、操作對(duì)象：DNA分子。
5、操作環(huán)境：主要在生物體外。
6、優(yōu)點(diǎn)：
①克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙；
②周期短；
③目的性強(qiáng)。
7、過(guò)程：
剪切、拼接、導(dǎo)入、表達(dá)。
8、結(jié)果：
定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需的基因產(chǎn)物。
9、缺點(diǎn)：
技術(shù)復(fù)雜、操作要求精細(xì)、難度大。
例子：轉(zhuǎn)基因熒光貓的培育過(guò)程
二、基因工程的操作工具
1、基因的“剪刀”──限制性核酸內(nèi)切酶（簡(jiǎn)稱限制酶）
（1）來(lái)源：主要存在于微生物中。
（2）特點(diǎn)：一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。
（3）作用于：磷酸二酯鍵。
問(wèn)題2：被同一種限制酶切斷的DNA分子是否具有相同的黏性末端？
是。
2、基因的“針線”──DNA連接酶
（1）催化對(duì)象：兩個(gè)具有相同黏性末端的DNA分子。
（2）催化位置：脫氧核糖與磷酸之間的缺口。
（3）催化結(jié)果：形成重組DNA分子。
3、基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體
（1）運(yùn)載體：將外源基因送入受體細(xì)胞的運(yùn)輸工具。
（2）條件：
①能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存；
②具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接；
③具有標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。
（3）常用的運(yùn)載體：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等。
（4）它們的共同特點(diǎn)是：都有侵染或進(jìn)入宿主細(xì)胞的能力。
PPT展示原核細(xì)胞內(nèi)的質(zhì)粒：
其中質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌和酵母菌等生物的細(xì)胞中,是擬核或細(xì)胞核外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子。
三、基因工程的步驟
1、提取目的基因；
2、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合；
3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞；
4、目的基因的檢測(cè)與鑒定。
【疑難點(diǎn)撥】
（1）切割目的基因和運(yùn)載體必須使用同一種限制酶，以獲得相同的黏性末端。
（2）基因工程基本操作步驟中，只有第三步將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞不需堿基互補(bǔ)配對(duì)，其余三步都涉及堿基互補(bǔ)配對(duì)。
（3）檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，一般是檢測(cè)標(biāo)記基因；目的基因的受體細(xì)胞是否成功表達(dá)，需要檢測(cè)目的基因是否表達(dá)出了相應(yīng)產(chǎn)物。
四、基因工程的應(yīng)用
1、基因工程與作物育種
問(wèn)題3：轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉有性生殖產(chǎn)生的后代都具有抗蟲(chóng)特性嗎？為什么？
不一定，由于性狀分離或變異，抗蟲(chóng)棉的子代可能會(huì)失去抗蟲(chóng)特性。
2、基因工程與藥物研制
生產(chǎn)基因工程藥品（如：胰島素）
方法 | 特點(diǎn) | 胰島素 | |
傳統(tǒng)方法 | 直接從生物體的組織、細(xì)胞或血液中提取 | 產(chǎn)量低、價(jià)格昂貴 | 4～5g/100kg 胰腺 |
基因工程 | “工程菌”發(fā)酵工業(yè)化生產(chǎn) | 高質(zhì)量低成本 | 100g/2 000L大腸桿菌培養(yǎng)液 |
3、基因工程與環(huán)境保護(hù)
利用基因工程培育的“超級(jí)細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。
利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。
教學(xué)反思
本節(jié)內(nèi)容比較抽象，學(xué)生不易理解和掌握。因此，教學(xué)節(jié)奏要放慢。本節(jié)課是基因工程的重點(diǎn)內(nèi)容，也是考試中的重點(diǎn)，所以務(wù)必要落實(shí)好這節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)。這節(jié)課中，由于課堂內(nèi)容多，所以上課的講課速度稍快，有些學(xué)生跟不上思路，特別是一些基礎(chǔ)差的學(xué)生。有些知識(shí)是需要記的，有些學(xué)生只知識(shí)記而忽視了聽(tīng)課，上課前要做好提醒，并在課堂上給學(xué)生留出做筆記的時(shí)間。在教學(xué)中要利用圖片引入，激發(fā)學(xué)生的興趣。加強(qiáng)小組討論交流，讓學(xué)生成為課堂的主人。學(xué)生能充分利用自己查找和教師提供的教學(xué)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)探究，效果較好。下節(jié)課應(yīng)重新啟發(fā)學(xué)生復(fù)習(xí)有關(guān)知識(shí)，并且在復(fù)習(xí)應(yīng)用的時(shí)候還需要用一些圖片吸引學(xué)生的興趣，提高學(xué)生的認(rèn)知能力。
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