6.2 基因工程及其应用 之 基因工程的三种基本工具 教案-2021-2022学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

人教版必修2生物： 6.2 基因工程及其应用 之 基因工程的三种基本工具 教案 “基因工程的三种基本工具”教案 学科 生物 年级 高一年级 教学主题 基因工程的三种基本工具 教学目标 1.通过微课了解基因工程所需要的限制核酸内切酶、DNA连接酶和基因运载体等三种工具的发现、本质、功能及作用机理； 2. 通过分析工具作用机理，分析与评价工具作用，培养学生分析推理能力、创新能力与批判性思维能力。 教学对象 高一年级 教学用途 本次微课程是人教版高中生物必修2《遗传与进化》第6章第2节“基因工程及其应用”的一个重要小节内容，基因工程属于分子水平的人工基因重组技术，基因工程所需的三大基本工具较为抽象，根据本节课的教学内容与重难点，让学生在视频的引导下直观认识，联系学生相关知识基础，让学生在直观地情境中的教学重难点。 教学流程与内容设计 教学流程 内容及设计意图 导课 播放电影《超凡蜘蛛侠》部分片段，展示变异蜘蛛咬伤男主人公并将基因与人类基因重组，使男主人公获得吐蛛丝、飞檐走壁新技能的蜘蛛侠场景，教师配音解说。观影后提问，引出转基因生物“蜘蛛羊”及生产应用实例，从而引出DNA重组技术。采用学生熟悉的电影情境，激发学生兴趣，引导其积极思考。由于基因属于微观分子水平，学生对于不同基因的拼接缺乏直观的认识。借助电影情境，既能观看基因拼接的大概过程，又能营造本节课的“大情境”，为认识和理解基因工程的基本工具奠定基础。 【教师讲解文字】在电影《超凡蜘蛛侠》中，男主人公因为偶然被变异的蜘蛛DNA，是蜘蛛的DNA重组到了人的DNA中，从而Get我蛛丝、飞檐走壁的新技能，开启了英雄故事的新篇章。现实生活中有没有这样事情发生呢？21世纪，美国科学家通过DNA重组技术把蜘蛛的某些DNA重组到我山羊DNA中，产生了转基因生物“蜘蛛羊”，幸好“蜘蛛羊”不是长着八条腿的怪羊，而是羊产生的羊奶处理后像蛛丝般强韧，可以制作防弹衣。那么，什么是DNA重组技术呢？ （该段视频时长：1分12秒。） 主体内容 1.基因工程——DNA重组技术概念 展示DNA重组的“鸟枪法”模拟动画和害虫食用抗虫玉米后死亡动画，教师配音解说。此部分意在通过动画让学生了解DNA重组技术概念及应用案例。 【教师讲解文字】DNA重组技术就是利用工具将一种生物的DNA剪切出来，然后导入另一种生物的DNA中进行重组，这样就可以得到如具有抗虫功能的玉米了。实现这一精确操作需要哪些工具呢？ 2.基因工程的三大基本工具 播放“限制性核酸内切酶、DNA连接酶作用及基因的运载体于目的基因拼接重组”视频，视频中标注出三大工具名称，然后展示出三大工具的视频画面图片，让学生通过视频初步认识基因工程的三大基本工具类型及作用。 【教师讲解文字】首先来看一个视频。从上面的视频我们知道：基因工程需要三种工具。 （1）基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） 依次播放和展示DNA剪切动画、DNA剪切图片、某种限制酶切割DNA动画、脱氧核苷酸连接形成磷酸二酯键动画、EcoRI限制酶识别并剪切GAATTC序列及产生黏性末端动画、SamI限制酶识别并剪切GGGCCC序列及产生平末端动画，让学理解基因“剪刀”——限制酶的作用机理。 【教师讲解文字】首先需要一把基因的剪刀，这把剪刀是主要从原核生物中分离纯化的一类酶，这类酶叫做限制性核酸内切酶，又称限制酶。它们可以识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，也就是DNA结构中磷酸和五碳糖之间连接的化学键。EcoRI便是一种常见的限制酶，它可以识别由六个核苷酸GAATTC组成的序列，并且在G和A之间进行识别和切割，从而提取出目的基因，EcoRI在DNA序列中轴线两侧识别并切割DNA后，如图会产生两个黏性末端；而另一种限制酶SmaI，沿着DNA序列的中轴线识别并切割，产生的是两个平末端。我们一般用同一种限制酶来切割不同的DNA片段，从而产生相同末端的DNA进行重组。 （2）基因的“针线”——DNA连接酶 依次播放和展示DNA拼接动画、DNA连接酶“缝合”DNA动画、E.coliDNA连接酶和T4 DNA连接酶动画、DNA人工拼接图片、DNA拼接动画、脱氧核苷酸连接动画、糖葫芦图片，与DNA聚合酶作用进行对比，让学理解基因“分子针”——DNA连接酶的作用机理。 【教师讲解文字】两个来源不同的DNA片段如何进行重组呢？这就需要一根可以缝合DNA片段的“分子针”，这根缝合针就是DNA连接酶，DNA连接酶可以缝合被限制酶剪开的磷酸二酯键。根据酶的来源不同，可以分为E.coliDNA连接酶和T4 DNA连接酶两大类。 同样是连接DNA的磷酸二酯键DNA连接酶和DNA聚合酶有什么区别呢？DNA连接酶连接的是两