3.2 基因工程的基本操作程序（教学设计）-【上好课】高二生物同步备课系列（人教版2019选择性必修3）

第3章 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序 年级 高二年级 授课时间 2课时 课题 第2节 基因工程的基本操作程序 教材分析 本节是本章的核心，具有承上启下的作用。本节内容体现了前一节介绍的"分子工具"的综合运用，涉及的技术和操作流程又是后一节介绍的基因工程应用的基础。本节开篇"从社会中来"栏目的内容与章引言相呼应，继续使用我国科学家取得的重大科技成果﹣﹣成功培育转基因抗虫棉作为情境素材。与章引言从转基因抗虫棉培育的背景引入不同，这里突出了种植转基因抗虫棉产生的社会效益和经济效益，进而提出指向本节学习重点的问题，引导学生分析、讨论。 本节对基因工程基本操作程序的介绍同样贯穿在培育转基因抗虫棉的情境中。有了情境的依托，学生学习的积极性被调动起来，相关的知识不再孤立，便于学生理解和掌握。由于限定在一个具体的情境中，因此知识内容的范围会发生一定的变化。教材在保证学生知识结构的系统性和完整性的基础上，对有的内容进行了补充，有的内容进行了简化。例如，因为筛选合适的目的基因是基因工程操作的第一步，也是转基因产品安全性的重要保障，所以教材中增加了对相关内容的阐述；因为在我国首批具有较高抗虫活性的转基因抗虫棉的培育过程中，科学家人工合成了目的基因，而现在常用PCR特异性地快速扩增目的基因，所以教材不再详细阐述从基因文库中获取目的基因的方法，只是简要提及还可以通过构建基因文库来获取目的基因；因为科学家通过花粉管通道法将目的基因导入了棉花细胞，所以教材在正文介绍了花粉管通道法，而将另一种导入目的基因的方法﹣﹣农杆菌转化法的介绍放在了"资料卡"中，让学生阅读和了解等。上述内容的变化并不会对学生掌握本节学习的要点产生影响。本节教学难点颇多，学生学习有一定的困难，削枝强干能降低他们学习的负担，提高学习的效果。教材在阐明了培育转基因抗虫棉的四个基本步骤后，再推而广之，概括了基因工程的基本操作流程，并简单补充介绍了基因工程涉及的其他技术和方法。最后，教材还升华了学生的情感，引导他们以科学、理性的态度对待基因工程取得的成果。 教学目标 1．阐明基因工程的原理和基本操作程序。 2．针对人类生产或生活中的某一需求，选取适当的基因工程的技术和方法，尝试设计获得 某一转基因产品的方案。 3．尝试进行PCR的基本操作并用电泳鉴定PCR的产物。 教学重难点 1．教学重点 (1）基因工程基本操作程序的四个步骤。 (2)DNA片段的扩增及电泳鉴定。 2．教学难点 (1）利用PCR获取和扩增目的基因。 (2)DNA片段的扩增及电泳鉴定。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 新课导入 1997年，我国政府首次批准商业化种植转基因抗虫棉。到2015年，我国已育成转基因抗虫棉新品种100多个，减少农药用量40万吨，增收节支社会经济效益450亿元。你知道转基因抗虫棉抗虫的机制是什么吗?培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤? 结合图片中抗虫棉的培育过程，总结出基因工程的4个步骤：目的基因的筛选与获取；基因表达载体的构建；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定。 联系生活实际，激发学生的学习兴趣。创设问题情景，导入新课。 一、目的基因的筛选与获取 【布置任务】 任务一：学生自主阅读课本，完成下列问题。 （一）阅读课本76页和77页1-3段及第一个相关信息，明确目的基因的概念和实例；筛选合适的目的基因的方法。 1.目的基因 （1）概念：用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因； （主要是编码特定蛋白质的基因，也可以是具有调控作用的因子） （2）实例：与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。（Bt抗虫蛋白基因：转基因抗虫棉）。 2.筛选合适的目的基因 方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中筛选。 （二）阅读课本77页第4-6段和表3-1及第二个相关信息，阅读78和79页，明确目的基因获取的方法，并对这种方法的概念、条件和过程进行详细分析。 3.目的基因的获取 （一）方法：利用PCR获取和扩增目的基因 （二）概念 聚合酶链式反应，根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。 【旧知回顾】 （三）条件 （四）过程：变性→复性→延伸 【当温度上升到90℃以上时，双链DNA解聚为单链。】 变性：加热至90～95℃，双链DNA间的氢键断裂，解旋为单链。使用耐高温的Taq酶保证高温条件下仍具有活性。 【当温度下降到50℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。】 复性：冷却至55～60℃，两条引物与单链DNA结合 引物结合在模板DNA链的3’端，新合成的子链方向为5’到3’。 【当温度上升到72℃左右时，溶液中