《DNA重组技术的基本工具》教学设计

第一篇：《DNA重组技术的基本工具》教学设计

《DNA重组技术的基本工具》教学设计

教学目标

1． 简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。

2．认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。教学重难点

.教学重点 DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。教学难点 基因工程载体需要具备的条件 教学工具 多媒体 教学过程

引入：胰岛素是唯一能降低血糖的激素。科学家将人胰岛素基因导人到大肠杆菌细胞内，使大肠杆菌生产人类的胰岛素，为糖尿病治疗提供有效而廉价的药物；人们还可以将细菌内抗虫基因转移到普通棉花细胞内，培育出了自身就可以抵御害虫的新品种抗虫棉。

（1）获得上述科研成果，运用的生物技术是什么？

（2）获得上述科研成果的操作步骤是什么？

（3）上述操作过程中所运用到的工具有哪些？

我们在必修本中学习了有关遗传的知识，知道了遗传学的基本理论，如DNA是遗传物质的证明，DNA的双螺旋结构和中心法则等，在本专题中我们将应用遗传学的知识来学习基因工程的相关内容。

首先了解一下基因工程的诞生和发展。（阅读课本：科技发展之路）（板书）一。基因工程的诞生和发展 那什么叫基因工程呢？（板书）二。基因工程的概念 理解定义：完成表格

师：我们知道基因工程是在分子水平上进行设计施工的，由于DNA分子太小，因此必须借助什么才能完成DNA分子的 剪切、拼接和导入等。中国有句俗语叫“没有金刚钻儿，不揽瓷器活儿”。科学家们在实施基因工程之前，苦苦求索，终于找到了实施基因工程的三种“金刚钻儿”，使基因工程的设想成为了现实。这三种“金刚钻儿”，一是准确切割DNA的工具，“分子手术刀”──限制酶；二是DNA片段的连接工具，“分子缝合针”──DNA连接酶；三是基因转移工具，“分子运输车”──基因进入受体细胞的载体。下面我们就来学习这方面的内容。

二。基因工程的基本工具

我们首先来研究一下准确切割DNA的工具，“分子手术刀”──限制酶 1.限制性核酸内切酶----“分子手术刀”

师：在进入对限制酶的学习时，你们可能最关心的是这种工具酶到哪里去寻找。我们不妨先思考下面几个问题

思考：⒈自然界是否存在一种生物的DNA进入另一生物的情况？（噬菌体侵染细菌的实验）

⒉动物容易让外来DNA侵入自身而得以遗传吗？为什么？植物呢？

（生物体有的有免疫系统，如动物；有的有保护作用的组织、器官，如植物）

⒊作为单细胞的生物来讲，没有那么复杂的结构和系统，它如何来抵抗入侵的外源DNA，保 2 护自身呢

（只有让外来的DNA失效，才能保护自身。）师：那么怎样才能让DNA失效？ 生：用DNA酶，因为在必修课本中学过。

师：用DNA酶，那么生物自身的DNA不也要失效了吗？ 生：一种特殊的酶，能切割外来的DNA，而对自身不切割。

师：根据你们的分析可知，这种酶可能是一种不同于DNA酶的、我们还没有认识的酶。我们讨论至此，同学们是否有了从哪里获得这种酶的意向？ 生：到单细胞的生物中去找。

阅读课本“分子手术刀”完成下面问题：(1)主要来源:从原核生物中分离出来的.(2)特点:识别DNA特定的核苷酸序列,切断两个核苷酸之间的磷酸二酯键，即酶的专一性。

（师：以上这句话，说出了两层意思。一是识别特定核苷酸序列。请同学们看图，EcoRI只能识别GAATTC的核苷酸序列，SmaI只识别CCCGGG的核苷酸序列。第二层意思是从特定部位的两个核苷酸之间切开。请同学们看图，EcoRI就从G和A之间切开，SmaI就从C和G之间切开。师：刚才我们提到科学家们已经分离出4 000多种限制酶。由于酶的不同，它们识别的特定核苷酸序列也不同。）

(3)作用机理：只催化磷酸二酯键断裂，不作用于连接碱基对的氢键。（4）作用方式：可分为错位切和平位切。

（5）作用结果：两种形式一种形成黏性末端，一种形成平末端

（师：那么这两种末端是如何形成的呢？请从书中找到答案。

生：限制酶在它识别序列的中心位置两侧将DNA两条单链分割开，就形成黏性末端，而从识别序列的中心位置切开就产生平末端。）师：要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？ 生：要切两个切口，产生四个黏性末端。

思考：以中轴线双侧的DNA上碱基呈反向对称，重复排列。2.DNA连接酶----“分子缝合针”

引入：将切下来的DNA片段拼接成性的DNA分子，是靠DNA连接酶来完成的。下面我们来研究DNA片段的连接工具，“分子缝合针”──DNA连接酶。

师：开始时，我们学习了限制酶切割后有两种不同的结果，一种产生黏性末端，一种产生平末端。那么恢复它们的连接，所用DNA连接酶是否可以不加选择？同学们应从书中求得真知，自己解答这个问题。阅读课本 DNA连接酶----“分子缝合针” 完成下面问题：

生：应该有所选择。因为E·coli DNA连接酶只能将双链DNA片段黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间连接起来。T4 DNA连接酶既可“缝合”双链黏性末端，也可“缝合”双链DNA的平末端，但平末端之间连接的效率比较低。(1)作用:将双链DNA,恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的______.（2）连接的部位：磷酸和脱氧核糖之间的键：磷酸二酯键（梯子的扶手）(3)种类: ①E.coli DNA连接酶:只能缝合DNA的_____ ②T4 DNA连接酶:既可缝合DNA的_____,又可缝合双链DNA的_______.（4）DNA连接酶和DNA聚合酶的区别 课后小结

本节课充分调动了学生学习的积极性，很好地激发了学生的学习内在驱动力。但是不能兼顾到一小部分动手能力不是很强的学生，使得他们一直处于学习被动之中。

第二篇：DNA重组技术的基本工具教学设计

DNA重组技术的基本工具教学设计

一、设计思想

一个充满思维的课堂才是真正高效的课堂。新课程的设计提出了四个理念，提高生物科学素养，面向全体学生，倡导探究式学习，注重与现实生活的联系。在教学实践中我们发现，学生普遍存在这样的问题：

1、记不住，2、想不起来，3、不会用。积极开展探究式教学对解决这些问题有着非常重要的作用，为此我设计了一种注重探究，强调应用的教学模式，有效地提高了课堂教学的效率。

二、教材分析

1、教材地位

本节课是人教版新课标高中生物选修3《现代生物科技专题》专题1基因工程中第一节的内容。本专题是在必修2第6章《从杂交育种到基因工程》基础上的深入和提升，与必修2模块中学过的许多知识也都有联系。属于基础扩展内容。

2、教学目标 知识目标

（1）、简单描述基因工程的概念及目的。

（2）、说出DNA重组技术的三个工具及各工具的特点和用途。能力目标：

培养学生自己动手制作模型的能力 情感目标：

• 认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新

3、教学重点

（1）DNA 重组技术所需要的三种基本工具的作用；

2、教学难点：

（1）DNA 重组技术所需要的三种基本工具的作用；（2）基因工程载体需要具备的条件

三、教学方法

DNA重组技术的三种基本工具及其作用内容复杂、抽象。如果采用直白、平淡的方式讲解介绍，学生会感到抽象和乏味，不利于调动学生学习的积极性，也不利于科学素养的全面提高。如果通过创设情境，设置问题让学生进行自主探究，诱导学生积极参与教学活动，学生的学习热情和积极性就会被充分调动起来，从而开启他们思想的闸门。因此本节课是以老师讲解、启发与学生自主探究、合作学习相结合的方式开展教学的。运用这样的教学方法，既把课堂交给了学生，体现学生的主体作用，也突出了教师在学生的学习过程中的指导者、参与者、合作者的作用。

四、教学过程：

（一）、创设情境，引入新课。在这一环节中我首先提出几个设想 能否让植物也发出萤火虫般美丽的萤光？ 能否让猪体内生产出人血蛋白？

能否让细菌产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？

创造一种令人心神向往的意境。然后指出把这样的奇思妙想变为现实的是20世纪70年代兴起的高新科技——基因工程。那么基因工程这个凝聚着众多科学家心血的技术到底是怎么进行的呢？从今天开始我们就来揭开这一技术的神秘的面纱。从而引入新课的学习。

（二）、步步设问，探究学习

在这一环节中，我先介绍了我国科学家培育抗虫棉的材料，然后发给每个学生两个写有碱基序列的纸条，指出：假若一个是含有某种药物蛋白基因的DNA，另一个是棉花的DNA。要进行基因工程的操作实现体外基因的重组然后导入受体细胞，需要准备一些什么样的工具呢？然后让学生阅读课本找到答案。

实现这一操作过程至少需要三种工具：一是限制酶；二是DNA连接酶；三是运载体。那么这几种工具各有什么样的作用呢？接着开始进入第一部分的教学。1.“分子手术刀”──限制酶。（板书）

这部分内容的教学中，我通过设置学生关心的问题“限制酶从哪里寻找”，诱导学生联想从前学过的内容──噬菌体侵染细菌的实验，进而认识到细菌等单细胞生物容易受到自然界外源DNA的入侵。进一步提出问题：这类原核生物之所以能长期生存而不绝灭，会有什么保护机制呢？诱导学生产生“可能是有什么酶来切割外源DNA，而使之失效，达到保护自身的目的”。这样就将书中直白的“这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来”的写法，变成了一个自主探索的思想活动。有效地让思维充满课堂，让学习成为一个发现的过程。下面是引导探究的过程：

师：关于限制酶人们最关心的可能是这种工具酶到哪里去寻找。我们不妨从以往学过的知识谈起，自然界中有各种生物，它们所处的环境不是真空，一些生物的DNA可能进入另一种生物的细胞中。对于这种可能性，同学们可用什么实例来说明？ 生：噬菌体侵染细菌的实验。

师：那么现存的生物为什么没有在长期的进化过程中被外源DNA的入侵而绝灭，仍能保持相对稳定的状态呢？

生：生物体都有各自的保护机制，如动物有免疫系统，植物有具有保护作用的组织、器官。师：那么作为单细胞的生物来讲，没有那么复杂的结构和系统，它如何来抵抗入侵的外源DNA，保护自身呢？

生：只有让外来的DNA失效，才能保护自身。

师：那么怎样才能让DNA失效？ 生：用DNA酶，因为在必修课本中学过。

师：用DNA酶，那么生物自身的DNA不也要失效了吗？

生：可能有一种特殊的酶，能切割外来的DNA，而对自身不切割。

师：根据你们的分析可知，这种酶可能是一种不同于DNA酶的、我们还没有认识的酶。那么我们应该从哪里寻找这种酶呢？ 生：到单细胞的生物中去找。

师：科学家的基本意向也和同学们一样。单细胞生物比多细胞生物更容易受到外源DNA的侵入。在长期的进化过程中，使其必须有处理外源DNA的酶。科学家们经过不懈的努力，终于从原核生物中分离纯化出这种酶，叫做限制酶。迄今已从近300种微生物中分离出4 000种限制酶。这种酶与我们以前知道的DNA酶的作用是不同的。然后让学生看书，并通过讨论得出限制酶的作用。

它们能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。

通过讨论让学生体会限制酶能识别的序列有什么特点。它是如何对DNA进行切割的，切割的位置是哪里，切口有什么特点，并进一步思考与讨论下列问题：

1、要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？

2、如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，结果会怎样呢？

讨论后接着提出新的问题：切割下来的DNA片断还需要接到运载体上去，还要靠另一种工具DNA连接酶来实现，那么DNA连接酶又是怎么把DNA连接起来的呢？由此引入对DNA连接酶的学习。

2.“分子缝合针”──DNA连接酶。（板书）

这一环节中我先让学生阅读课本，并讨论下面的几个问题，之后提出连接酶与聚合酶有什么区别与联系，引导学生复习以前的知识，使学生认识到DNA连接酶是将双链的DNA片段连接起来，而DNA聚合酶则是将一个个脱氧核苷酸连接起来。从而加强了前后知识的联系，加深了学生对酶的专一性的认识

简单小结上述问题后我进一步提出问题：单纯的DNA片段是很难导入受体细胞的，所以切割下来的目的基因导入受体细胞就需要有一个“分子运输车”帮助。那么这个运输车应该具备什么样的特点呢？

3.“分子运输车”──基因进入受体细胞的载体。（板书）

在这个学习过程中我通过提出以下几问题引导学生探究作为运输工具必须具备的条件。1.假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？ 2.作为载体没有切割位点将怎样？

3.目的基因是否进入受体细胞，你如何去察觉？

4.如果载体对受体细胞有害将怎样？ 通过分组讨论使学生认识到

1.导入受体细胞的目的基因不能复制，将在细胞增殖中丢失。2.载体没有切割位点，外源的目的基因不可能插入。

3.如果载体上有遗传标记基因，这样，在载体进入受体细胞后，就可通过标记基因的表达来检测。

4.载体对受体有害，将影响受体细胞新陈代谢，进而使转入的目的基因也无立足之地。最后得出作为运输工具必须具备的条件有以下几个。1.能自我复制； 2.有切割位点； 3.有遗传标记基因； 4.对受体细胞无害。

然后展示图片和学生一起认识最常见的运载体----细菌质粒 找出刚才归纳的几个条件的具体体现。

找到“复制原点”──说明质粒能复制并能带着插入的目的基因一起复制。找到“目的基因的插入位点”──说明质粒有切割位点。

找到“氨苄青霉素抗性基因”──说明有标记基因的存在，将来可用含青霉素的培养基鉴别。

（三）、模拟操作，巩固升华

知识学习结束后我发给学生剪刀和胶带让学生模拟操作DNA的剪切与拼接并思考相关问题加深对所学知识的理解。

（四）、强化训练，注重应用

最后我通过精选习题，让学生进行课上及课下的训练，及时巩固本节课的重难点知识。然后总结本节课的主要内容结束学习。

五、教后反思

本节内容主要是介绍DNA重组技术的三种基本工具及其作用，内容复杂、抽象不好理解。通过设置问题情境让学生进行自主探究，引导学生积极参与教学活动，尤其是模拟操作的引入使得学生的学习热情和积极性被充分调动起来，从而开启了他们思想的闸门，收到了良好的教学效果。

第三篇：《DNA重组技术的基本工具》说课稿

《DNA重组技术的基本工具》说课稿

华清中学

刘新娟

各位领导、老师们，你们好！今天我要进行说课的内容是DNA重组技术的基本工具。首先，我将对本节内容进行以下分析

一、说

课程理念

1.提高生物科学素养（核心）2.面向全体学生3.倡导探究性学习4.注重与现实生活的联系

二、说

教材

这节内容是生物选修3第一个专题《基因工程》的第一节内容，它主要涉及基因工程所需要的三种基本工具的作用。既是必修2中遗传的物质基础、基因工程基本原理和应用的延续和拓展，又是本章其他内容的前提，和基因工程的基本步骤构成了本专题的核心。

三、说

学情及课时

对于基因工程，学生接触的少，教材文字描述也较抽象。但由于通过必修2第六章《从杂交育种到基因工程》第二节《基因工程及其应用》的学习，学生已形成了学习本专题所必需的核心概念，也基本了解有关基因工程的操作步骤和工具，因此结合简约形象的插图、动画以及通过动手模拟操作，学生能够基本把握三种工具的作用，建立知识结构模型，并从中领悟到成功的乐趣。因此，可以缩短为一课时。

四、说

教学目标

1、知识目标

简述DNA重组技术所需三种工具的作用。

2、能力目标

（1）通过模型制作培养学生动手能力及自主学习能力。（2）培养学生收集和处理科学信息的能力。

3、情感态度与价值观目标

让学生切实感受到所学知识的价值和学习的意义，激发学生学习生物的兴趣和热情，产生热爱科学的情感和动力。

五、说

教学重、难点

1、教学重点

DNA重组技术所需三种工具的作用。

2、教学难点

基因工程载体需要具备的条件。

六、说

教、学方法

1．教法

讲授、启发式引导、模型建构

2.学法

自主探究法、合作交流法、成果展示法

七、说

教、学准备

1.学生准备

内容复习与预习及模具的准备

2.教师准备

课件、模具准备及问题的预设及生成预测

八、说

教学过程

教学设计流程图

展示基因工程应用实例，激发学生兴趣（导）

↓

引入基因工程概念，回忆步骤，引入基本工具（读）

↓

限制酶的作用（点、练）

↓

动手操作1：模拟限制酶对DNA的剪切（练）

↓

DNA连接酶的作用（点、读）

↓

动手操作2：模拟DNA连接酶连接DNA片段（练）

↓

载体质粒的特点（点、读）

↓

动手操作3：目的基因与质粒的拼接（练）

↓

创设情境，突破难点（议、点）

↓

学生质疑（议、点）

↓ 巩固练习（练）

1、联系生活，导入课程

本节内容属于基因工程的第一节内容，可以用基因工程的应用来创设情景，导入主题。多媒体展示学生课前收集到的日常生活中的基因工程的应用实例，列举几种生物的不同性状并由此提出假设——能不能使本身没有某个性状的生物具有某个性状呢？如让烟草能发出荧光，让微生物生产胰岛素。答案是肯定的，那就是能定向改造生物的基因工程。

在此基础上，利用多媒体组织学生回忆必修2中的基因工程的基本步骤，并指出：工欲善其事，必先利其器。从而引出三种工具：手术刀——限制酶、缝合针——DNA连接酶、运输车——载体。

2、模型建构，精讲点拨

对三种工具逐个进行讲解，并以EcoRI为例，构建重组DNA分子模型，体会基因的剪切、拼接、缝合的道理。

（1）利用课前准备的材料，模拟限制酶EcoRI对DNA进行切割（2）用同一种限制酶对两个DNA片断模型进行切割，并缝合。（3）进行目的基因、环状DNA的切割及两者的拼接。

建构活动中教师进行必要且适当的指导。

3、创设情景，突破难点

本节难点是对载体必须具备条件的分析。要解决这个问题，直接讲述可能达不到效果。可以采用创设问题情景的方法来引导学生进行讨论总结。

（1）如果要把某目的基因导入到动物细胞中，在以下可提供载体的生物中，你应该选择哪种？

A、麻风杆菌

B、大肠杆菌

C、结核杆菌

D、艾滋病病毒

——对受体细胞无害

（2）给出目的基因片段以及两种供选择的质粒，其中一种有与目的基因相对应的限制酶切点？

——有切割位点

（3）把含有人的胰岛素基因重组质粒导入大肠杆菌后，经过增殖产生了大量细菌。怎样才能保证这些个体都含有目的基因？

——重组质粒能自我复制

（4）肉眼能观察到受体细胞中的重组DNA吗？实际操作中怎么检测目的基因是否进入了受体细胞？

——有遗传标记基因

4、引导思考，鼓励质疑

安排一个学生质疑的活动，让他们提出问题，教师给予适当的解答。学生的主要疑问：

（1）限制酶和连接酶连接的都是酯键，氢键是怎样切割和连接的？（2）连接酶和聚合酶的区别是什么？（3）限制酶所识别的序列有什么特点？

5、巩固训练，强化认知（略）

九、说

教学反思

亮点：本节生物教学结合“启发引导”和“模型建构”两种教学模式，充分体现了以学生为主体，教师为主导的教学思想，收到了良好的教学效果。较为成功的方面有以下几点：通过模型构建，锻炼了学生的自学能力和动手能力；通过质疑，培养了表达能力，加深了理解；通过情境启发引导和归纳，培养了学生的逻辑思维能力。主要思考和不足有以下几点：

1、选修教材应该认真研究课标，把握好难度.2、课堂导入不可信马由缰，做到收放自如。

3、在时间控制上，有些前松后紧。

4、教具的制备方面，不够灵活适用，需进一步改进。

各位领导、老师们，本节课我根据高二年级学生的心理特征及其认知规律，采用直观教学和模型建构的教学方法，以“教师为主导，学生为主体”，教师的“导”立足于学生的“学”，以学法为重心，放手让学生自主探索的学习，主动地参与到知识形成的整个思维过程，力求使学生在积极、愉快的课堂氛围中提高自己的认识水平，从而达到预期的教学效果。

板书设计及PPT使用 1.1 DNA重组技术的基本工具

一.限制性核酸内切酶 1.来源：主要从微生物中分离 2.特点：特异性

3.结果：产生黏性末端、平末端 二.DNA连接酶 1.种类 2.作用

3.DNA连接酶与DNA聚合酶的区别 三.载体 1.质粒的结构 2.载体的条件

第四篇：DNA重组技术的操作工具教案

公开课教案

课题：班级：高二教师：柏桂生单位：庐江中学时间：

DNA重组技术的基本工具 7班

2015年12月17日 1

1.1 DNA重组技术的基本工具

一、教学目标

1.知识与技能:

（1）了解基因工程的基本概念。

（2）.清楚基因操作的工具。

2.过程与方法： 通过多媒体课件对基本概念、基本原理的学习，培养学生获取新知识的能力、探究和解决问题的能力及交流与合作的能力。

3.情感态度和价值观：（1）通过学习基因工程的概念，使学生认识到科学研究需要技术的支持，激发学生对生物最新前沿技术的好奇心。

（2）通过对基因工程操作工具的学习，一方面使学生体会到自然界生物多样性（酶和目的基因）的价值；另一方面使学生体会到生物技术的发展对社会、经济、文化的影响和贡献。

二、教学重难点

教学重点：DNA重组技术所需要的三种基本工具的作用 教学难点：限制酶的特性及作为基因工程的载体所具备的条件。

三、课时安排

1课时

四、教具： 多媒体课件

五、教学设计及过程 设计思路：

通过材料导入吸引学生学习兴趣，回顾旧知识来连接新内容，以自主学习、教师点拨、合作探究和动手试试四个模块来完成教学目标。教学过程：

导入：首先回顾介绍由抗虫棉与正常棉花在面临棉铃虫侵害时的表现，解释差异的原因分析及抗虫基因的来源，进一步介绍“蓝色妖姬”玫瑰的来源是通过基因工程将其他物种的特殊蓝色素基因导入普通玫瑰而产生，引起学生兴趣并进入基因工程概念的复习。

回顾基因工程的概念及归纳

一、基因工程概念（板书）

基因工程的别名 操作环境 操作对象 操作水平基本过程 结果 基因拼接技术或DNA重组技术 生物体外 基因 DNA分子水平剪切→拼接→导入→表达 人类需要的基因产物

复习必修课所了解的基因工程操作的基本步骤，讲解让学生连接旧知识，重点提到供体细胞和目的基因。

如何将目的基因从供体细胞的DNA上剪切下来？

二、限制性核酸内切酶-----“分子手术刀”（板书）

自主学习：学生阅读课本4-5页“限制性核酸内切酶——分子手术刀”的相关内容，在教师的指引下思考并完成表格。

教师点拨：限制酶剪切的对象使DNA，讲解DNA的组成单位-脱氧核苷酸分子结构，强调其中磷酸基团连接的特点及限制酶剪切后使3’，5’-磷酸二酯键断裂。

通过以EcoRI限制酶为例介绍限制酶对DNA双链的剪切过程。以四种常见的酶切图让学生思考仔细观察总结各限制酶识别的特定序列有何特 3 点？

通过分析后说明限制酶所识别的序列的特点是：呈现碱基互补对称, 都可以找到一条中心轴线, 中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的，称为回文序列。

分别以EcoRI和SamI来介绍两种不同的切割DNA的方式及特点。（重点概念：黏性末端、平末端）。

合作探究：1.推测限制酶在原核生物中的作用吗？

2.限制酶会不会剪切细菌本身的DNA？

3.从一段DNA中剪切下目的基因需要限制酶至少剪切几次？ 动手试试：

5'-AATCGGAATTCGAAGGAATTCCG-3'的双链DNA被EcoRI限制酶剪切后有哪些部分？

回顾基因工程操作过程，以“如何将目的基因导入细胞中？”导入。

三、载体——“ 分子运输车”（板书）

自主学习：阅读课本第6页“分子运输车”——运载体的相关内容，思考完成表格内容。

教师点拨：：质粒—裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体（即拟核DNA）之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。

以课本图像为例分析可作为基因工程运载体的质粒需要的关键组成部分。

合作探究：1.同一种限制酶剪切后的质粒和目的基因有什么特点？

2.上图中的受体细胞的培养基需添加什么菌素？

3.标记基因类型有哪些？一个质粒只能有含有一个标记基因吗？

动手试试：如果含2个不同的标记基因标记的质粒如何来判断受体细胞是否导入了重组质粒？

由“如何将目的基因与载体结合？”导入

四、DNA连接酶——“分子缝合针”（板书）

自主学习：阅读课本第5页“分子缝合针”——DNA连接酶的相关内容，思考完成表格。

教师点拨：讲解DNA连接酶的连接过程。（强调种类和形成新的3’，5’-磷酸二酯键化学键）

由均形成新的3’，5’-磷酸二酯键，那么“DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？”来回顾并表格比较DNA连接酶与DNA聚合酶。

合作探究：1.DNA连接酶能连接2个DNA单链么？

2.DNA连接酶有没有专一性？

3.DNA连接酶可以连接任意两个DNA片段么？

动手试试：请尝试思考目的基因和质粒均由一种相同的限制酶剪切下来的和均由相同的两种酶剪切的差别？

课堂小结并反馈巩固：完成课本P7的思考与探究

六、板书设计

见教学过程中的（板书）备注

第五篇：DNA工具教学设计

学科：生物 学段：高中

教材版本：人民教育出版社 模块：选修3

课题：专题1 1.1 DNA重组技术的基本工具 作者：海南农垦加来高级中学 王江云

教学设计

一、教学目标

1、知识与技能：简述DNA重组技术所需三种基本工具作用。

2、过程与方法：

通过对基本概念、基本原理、科学方法的正确理解和掌握，逐步形成比较、判断、推理、分析、综合等思维能力。

3、情感与价值观：认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。

二、教材分析

教材首先利用抗虫棉花的图片引导学生走进基因工程的领域，然后阐述了培育抗虫棉花的过程至少需要三种工具，即准确切割DNA的“手术刀”、将DNA片段再连接起来的“缝合针”、将体外重组好的DNA导入受体细胞的“运输工具”。通过实例激发学生的兴趣，然后再逐一的介绍这三种工具的作用。本节内容是基因工程的入门，所以让学生掌握这三种工具的作用是非常重要的。

三、学情分析

报刊、杂志、电视等媒体都有基因工程的介绍，高二的学生已经或多或少了解一些基因工程的内容。知道人的生长激素基因可在鲤鱼中表达，使鲤鱼生长迅速；知道寒冷水域中鱼的抗寒基因可在植物中表达，从而培育出抗寒性能高的植物„„在现实生活中，大田里种植了转基因的抗虫棉；市场上卖的抗病毒的转基因甜椒„„可以说，以上内容都是学生学习基因工程可联系的经验。另外。还有一些必修课中学习过的知识可作为学习新知识的铺垫，比如：基因控制蛋白质的合成。

四、教学设想

本节内容主要介绍DNA重组技术的三种基本工具及其作用。学生了解到的基因工程实例是激发他们学习的兴趣。如果我们采用直白、平淡的讲述方式，不利于调动学生学习的积极性，也不利于学生科学素养的全面提高。应当通过创设情境，提出问题，引导学生积极参与教学活动。比如：在介绍限制酶的的来源时，可以通过问题“限制酶从哪里来寻找”，诱导学生思考、阅读教材得出结论。另外，本节内容比较抽象，上课过程中结合一些图片、动画，并让学生亲自去动手模拟制作DNA重组的模型，这样更能激发学生学习的热情。

五、教学重点、难点 1.教学重点

DNA重组技术所需的三种基本工具的作用

2.教学难点

基因工程载体需要具备的条件

六、教学方法

多媒体教学与板书结合七、课前准备

1、教师：上网搜查基因工程的实例、图片、动画制成课件，准备模拟制作DNA重组的模型的道具。

2、学生：预习课本，查阅资料了解基因工程的发展。

八、教学过程

（一）引入新课

课件展示图片

教师：引导学生讨论：

1.这些生物在自然界中有没有？

2.随着科学的发展，有没有可能出现这些生物？通过哪些技术可以实现？ 学生：看图，完成讨论题。

1.自然界中还没有这样组合的生物出现。2.但是基因工程技术可以实现这些生物的组合。

教师：由于基因工程的发展，要实现一种生物的某些性状在另一种生物中的表达已经不再是天方夜谭。同学们，什么叫基因工程呢？

（二）基因工程的概念

让学生思考。请学生回答问题。

学生：基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。

教师：评价学生答案，总结。

（三）DNA重组技术的基本工具 课件展示：抗虫棉花的图片

设问：如果让你来生产抗虫棉，你会怎么做呢？（请两个学生来说他的想法）教师：评价、讲述。

培育抗虫棉首先要在体外对含有抗虫基因的DNA分子进行“切割”、改造、修饰和“拼接”，然后，导入普通棉花体细胞内，并使重组DNA在细胞中表达。设问：1.基因工程培育抗虫棉的关键步骤有哪一些？

2.解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？

学生讨论、回答。

教师：培育抗虫棉有三个关键步骤：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来；关键步骤二：形成重组DNA；关键步骤三：重组DNA导入受体(棉花)细胞。解决这三个关键步骤也需要三种工具：关键步骤一的工具：分子手术刀—限制性内切酶；关键步骤二的工具：分子缝合针—DNA连接酶；关键步骤三的工具：分子运输车—运载体。

设问：什么是限制性内切酶？从哪里获得限制性内切酶？

学生：阅读课本P4-5限制性核酸内切酶—“分子手术刀”，寻找答案。学生回答：限制酶从原核生物中分离出来。

教师：单细胞生物比多细胞生物更容易受到外源DNA的侵入。在长期的进化过程中，使其必须有处理外源DNA的酶。科学家们经过不懈的努力，终于从原核生物中分离纯化出这种酶，叫做限制酶。迄今已从近300种微生物中分离出4 000种限制酶。

设问：这种酶有什么作用呢？

学生看书回答：它们能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。

教师：从这句话中，我们可以知道限制酶有两个作用：一是能识别特定核苷酸序列。比如说EcoRI只能识别GAATTC的核苷酸序列，SmaI只识别CCCGGG的核苷酸序列。二是从特定部位的两个核苷酸将磷酸二酯键切开。同学们看图，EcoRI从G和A之间切开，SmaI从C和G之间切开。限制酶识别和切割部位一般都具有反向重复序列，即一条链正向读的碱基顺序与另一条反向读的碱基顺序完全一致。(课件展示图)

教师：每一种限制酶所识别的序列不同，所切割的序列也不相同，因此，限制酶有特异性的特点，即识别特定核苷酸序列，在特定的切点切割。那么，限制酶切割DNA后会形成什么样的结果呢？同学们请看图回答。（课件展示图）学生：一种形成黏性末端，一种形成平末端。设问：那么这两种末端是如何形成的呢？有什么区别？

学生：限制酶在它识别序列的中心位置两侧将DNA两条单链分割开，就形成黏性末端，而从识别序列的中心位置切开就产生平末端。

教师：展示图解，加以补充解释。被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。设问：要将切割下来的DNA片段接连在一起，需要用到什么酶？

学生：DNA连接酶。

教师：同学们说得对！是用DNA连接酶。开始时，我们学习了限制酶切割后有两种不同的结果，一种产生黏性末端，一种产生平末端。那么恢复它们的连接，所用DNA连接酶有什么不同呢？

学生：看书，寻找答案。

学生：所用的酶不一样，E·coli DNA连接酶只能将双链DNA片段黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间连接起来。T4 DNA连接酶既可“缝合”双链黏性末端，也可“缝合”双链DNA的平末端，但平末端之间连接的效率比较低。

教师：前面我们学习过DNA聚合酶，那么同学们比较一下，DNA聚合酶和DNA连接酶有什么不同？

学生：DNA连接酶是将双链的DNA片段连接起来，而DNA聚合酶则是将一个个脱氧核苷酸连接起来。教师：说的很对！DNA连接酶是将双链的DNA片段连接起来，就是说DNA连接酶是同时连接双链的切口，而DNA聚合酶只是在单链上将一个个脱氧核苷酸连接起来。相同之处都是通过形成磷酸二酯键来连接的。（展示图，正确指出磷酸二酯键的位置）

教师：外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞？(如棉花细胞)学生：阅读教材。

教师：要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去。能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。设问：作为运载体需要具备什么条件？ 教师：下面老师提出四个问题供大家思考。

1.假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？ 2.作为载体没有切割位点将怎样？

3.目的基因是否进入受体细胞，你如何去察觉？ 4.如果载体对受体细胞有害将怎样？不能分离会怎样？

学生活动：分组讨论，每一组负责一个问题，请代表回答。

学生：

1.导入受体细胞的目的基因不能复制，将在细胞增殖中丢失。2.载体没有切割位点，外源的目的基因不可能插入。

3.如果载体上有标记基因，这样，在载体进入受体细胞后，就可通过标记基因的表达来检测。

4.载体对受体有害，将影响受体细胞新陈代谢，进而使转入的目的基因无法表达。教师：可见以上内容，都是在选择合适载体时必须考虑的。所以充当运载体的要具备以下几个必要条件： 1.能自我复制； 2.有切割位点； 3.有遗传标记基因； 4.对受体细胞无害、易分离。

教师：目前通常利用的运载体是“质粒”。质粒来自大肠杆菌，是一种小型的环状DNA。下面让我们通过插图一起来认识质粒。（展示图片）设问：为什么质粒能作为运载体？ 学生：

有“复制原点”──说明质粒能复制并能带着插入的目的基因一起复制。有“目的基因的插入位点”──说明质粒有切割位点。

有“氨苄青霉素抗性基因”──说明有标记基因的存在，可用含青霉素的培养基鉴别。此质粒来自大肠杆菌──说明没有危害，大肠杆菌是非致病菌，大肠杆菌分裂快，也便于从大量复制个体中分离出来。

教师总结：让学生分组模拟DNA重组模型操作，加深和巩固学生对这三种工具的理解。

九、板书设计

1.1 DNA重组技术的基本工具

基因工程：又叫基因拼接技术或DNA重组技术

一、限制性核酸内切酶

1.来源：主要从微生物中分离出来 2.特点：特异性

3.结果：产生黏性末端、平末端

二、DNA连接酶

1.种类：E.coliDNA连接酶和T4 DNA连接酶 2.作用

3.DNA连接酶和DNA聚合酶的区别

三、基因进入受体细胞的载体 1.作为载体的条件 2.质粒的结构