3.1 重组DNA技术的基本工具（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1节 重组DNA技术的基本工具 年级 高二年级 授课时间 1课时 课题 第1节 重组DNA技术的基本工具 教材分析 本节内容是学习本章其他内容的基础。由于重组DNA技术所需的"分子工具"对学生而言是抽象的，因此教材在"从社会中来"栏目中创设了具体的培育转基因番木瓜的情境，让学生认识到培育转基因番木瓜需要用到专门的"分子工具"，进而引导他们思考用到了哪些"分子工具"，以及这些"分子工具"各具有什么特征。 本节内容的编排主要遵循"简约、形象、诱思"的原则。"简约"体现在重组DNA技术所需的"分子工具"种类多样，根据课程标准的内容要求，同时考虑到高中生物学课程的基础性，教材只把三种基本的工具介绍给学生，并未拓展。"形象"一方面体现在教材给一些抽象的文字描述配了形象、直观的插图，如"限制酶切割DNA分子产生两种不同末端的示意图"可以使学生准确地理解切割的部位和"黏性"的内涵；"大肠杆菌及质粒结构模式图"可以使基因工程载体需要具备的条件的相关内容变得容易理解。另一方面，教材采用了打比方的方法，使三种基本工具的作用"形象化"，这样也是为了便于学生理解和掌握。"诱思"体现在教材针对学习的内容，提出一些相应的问题，启发学生思考。例如，在介绍限制酶时，提出"推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么"的问题，是为学生深入理解限制酶在生物体中的作用打开思路；学生在学习DNA连接酶时，很自然地会想到学过的催化脱氧核糖核苷酸聚合的DNA聚合酶，提出"DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗"的问题，可以引导学生分析两者的不同作用，从而达到让他们深入认识DNA连接酶的目的。 由于重组DNA技术是在DNA分子水平上进行的操作，提取和鉴定DNA是该技术涉及的最基础的操作，因此本节最后安排了"探究·实践 DNA的粗提取与鉴定"活动，让学生学习相关操作。通过这个活动还可以帮助学生巩固在必修课中已经学过的DNA的结构和理化性质的知识，使他们对DNA这一微观分子形成一定的感性认识。 教学目标 1.阐明重组DNA技术所需的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。 3.进行DNA的粗提取与鉴定。 教学重难点 1.教学重点 (1）重组DNA技术所需的三种基本工具的作用。 (2)DNA的粗提取与鉴定。 2.教学难点 (1基因工程载体需要具备的条件。 (2)DNA的粗提取与鉴定。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 新课导入 番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵袭，当番木瓜被这种病毒感染后，产量会大大下降。科学家通过精心设计，用“分子工具”培育出了转基因番木瓜，它可以抵御番木瓜环斑病毒。 DNA双螺旋的直径只有2nm，对如此微小的分子进行操作，是一项非常精细的工作，更需要专门的“分子工具”。那么，科学家究竟用到了哪些“分子工具”？这些 “分子工具”各具有什么特征呢？ 科学家用到了限制酶、DNA连接酶、载体等“分子工具”。限制酶能识別双链DNA分子的特定核苷酸序列，并将DNA双链切断，形成具有黏性末端或平末端的片段。DNA连接酶催化磷酸二酯键的形成，即催化一个DNA片段3'端的羟基与另ー个DNA片段5'端的磷酸基团上的羟基连接起来形成酯键。载体上可以插入外源基因，它能携带该基因进入受体细胞，并在受体细胞中进行自我复制，或者整合到受体DNA上，随着受体DNA同步复制。载体一般还带有标记基因，以便进行重组DNA分子的筛选。 我们每天吃很多动植物食材，也摄入了它们的DNA，但是我们并没有因此就被这些DNA操控。这是因为外源DNA片段难以进入细胞内，即使进入也很难稳定存在并表达。 因此，基因工程需要运输工具（分子运输车）将外源目的基因安全运输到细胞中。将外源目的基因切割并做成运输车的一部分，可以保证运输成功，这就需要用分子手术刀对DNA进行切割，并使用分子缝合针把它们缝合起来。 通过创设情境，激发学生探索新知的欲望，并基于该情景设置相关问题，引出本节课的重点内容“重组DNA技术的基本工具”。 一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 【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71页，明确切割DNA分子的工具是什么？切割的原理是什么？该工具的组成是怎么样的？切割后的DNA末端是怎样的？ 展示DNA的结构简图，完成前两个问题。 1.切割DNA分子的工具是限制性内切核酸酶，又称限制酶，主要来自原核生物。 2.限制酶能够识别DNA分子的特定核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开（核苷酸之间的磷酸酯键，深红色） ①大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成； ②DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段通常有两种形式：黏性末端和平末端。 （二）阅读72页资料卡