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教材分析 本节是人教版普通高中标准实验教科书生物必修2《遗传与进化》的第六章《从杂交育种到基因工程》的第二节内容。本节首先简要介绍了基因工程的原理，使学生对基因工程有一个基本的认识。为了避免与《现代生物科技专题》模块中基因工程的内容重复，教材没有过多地展开介绍。然后，教材结合实例介绍了基因工程在作物育种、药物研制、环境保护等方面的应用，最后将重点放在对转基因生物和转基因食品安全性的讨论上。教材安排了一则“资料分析”，分左右两栏列举了两种对立的观点，并在每种观点下都提供了一部分资料，为学生展开讨论设置了具体情境。 教学目标与核心素养 教学目标： 【知识目标】 理解基因工程的原理、步骤和应用。 【能力目标】 通过模拟制件重组DNA模型，体验DNA重组技术，提高对基因工程的分析能力。 【情感、态度与价值观目标】 培养理论联系实际的良好学风，提高对前沿科技的学习热情。 核心素养： 科学思维：理解基因工程的基本原理及步骤。 教学重难点 重点：基因工程的基本原理。 难点：基因工程的基本原理。 教学过程 PPT展示能发光的水母、不能发光的热带斑马鱼： 设想：能否让热带斑马鱼也发光? PPT展示生产人胰岛素的大肠杆菌、会发光的鱼： 问题1：它们能通过传统的育种方法获得吗？ 不能，因为产生它们的亲本属于不同的物种。 一、基因工程的原理 1、概念： 按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状，又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。 2、原理：基因重组。 3、操作水平：DNA分子水平。 4、操作对象：DNA分子。 5、操作环境：主要在生物体外。 6、优点： ①克服了远缘杂交不亲和的障碍； ②周期短； ③目的性强。 7、过程： 剪切、拼接、导入、表达。 8、结果： 定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需的基因产物。 9、缺点： 技术复杂、操作要求精细、难度大。 例子：转基因荧光猫的培育过程 二、基因工程的操作工具 1、基因的“剪刀”──限制性核酸内切酶（简称限制酶） （1）来源：主要存在于微生物中。 （2）特点：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。 （3）作用于：磷酸二酯键。 问题2：被同一种限制酶切断的DNA分子是否具有相同的黏性末端？ 是。 2、基因的“针线”──DNA连接酶 （1）催化对象：两个具有相同黏性末端的DNA分子。 （2）催化位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口。 （3）催化结果：形成重组DNA分子。 3、基因的运输工具——运载体 （1）运载体：将外源基因送入受体细胞的运输工具。 （2）条件： ①能够在宿主细胞中复制并稳定保存； ②具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接； ③具有标记基因，便于进行筛选。 （3）常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒等。 （4）它们的共同特点是：都有侵染或进入宿主细胞的能力。 PPT展示原核细胞内的质粒： 其中质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物的细胞中,是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子。 三、基因工程的步骤 1、提取目的基因； 2、目的基因与运载体结合； 3、将目的基因导入受体细胞； 4、目的基因的检测与鉴定。 【疑难点拨】 （1）切割目的基因和运载体必须使用同一种限制酶，以获得相同的黏性末端。 （2）基因工程基本操作步骤中，只有第三步将目的基因导入受体细胞不需碱基互补配对，其余三步都涉及碱基互补配对。 （3）检测目的基因是否导入受体细胞，一般是检测标记基因；目的基因的受体细胞是否成功表达，需要检测目的基因是否表达出了相应产物。 四、基因工程的应用 1、基因工程与作物育种 问题3：转基因抗虫棉有性生殖产生的后代都具有抗虫特性吗？为什么？ 不一定，由于性状分离或变异，抗虫棉的子代可能会失去抗虫特性。 2、基因工程与药物研制 生产基因工程药品（如：胰岛素）
3、基因工程与环境保护 利用基因工程培育的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。 利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。 教学反思 本节内容比较抽象，学生不易理解和掌握。因此，教学节奏要放慢。本节课是基因工程的重点内容，也是考试中的重点，所以务必要落实好这节课的知识点。这节课中，由于课堂内容多，所以上课的讲课速度稍快，有些学生跟不上思路，特别是一些基础差的学生。有些知识是需要记的，有些学生只知识记而忽视了听课，上课前要做好提醒，并在课堂上给学生留出做笔记的时间。在教学中要利用图片引入，激发学生的兴趣。加强小组讨论交流，让学生成为课堂的主人。学生能充分利用自己查找和教师提供的教学资源进行学习探究，效果较好。下节课应重新启发学生复习有关知识，并且在复习应用的时候还需要用一些图片吸引学生的兴趣，提高学生的认知能力。 |
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