3.2 基因工程的基本操作程序（第 2课时）教学设计 2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性选择性必修三

第二节基因工程的基本操作程序（第 2课时）基因表达载体的构建教学设计 一、教材分析 （一）教学目标： 生命观念、阐明构建基因表达载体的过程及意义。 科学思维，科学探究：熟记基因表达载体组成部件及各部件的作用。 社会责任：尝试用用剪刀代表限制酶用胶带代表 DNA链接酶模拟基因表达载体构建过程。 （二）教学重点和难点 1、教学重点：基因表达载体构建过程及意义。 2、教学难点：尝试用用剪刀代表限制酶用胶带代表 DNA链接酶模拟基因表达载体构建过程。 二、学情分析 学生经过上一节课的学习已经掌握 DNA重组技术所需三种基本工具的作用及基因工程载体所需条件等知识，具备学习基因工程的基本操作程序一节的基础，但本节基因表达载体的构建过程是一个难点，学生学习起来有一定的困难，需借助让学生分组构建模型的活动突破难点。 三、教学方法 自主学习法、问题驱动法、讲述法、分组讨论法、合作探究法 四、课时安排 1课时五、教学过程 （一）导入新课 复习提问上节课所学内容：重组 DNA技术的基本工具？限制酶的来源？限制酶的作用特点及作用的化学键？限制酶切割的结果？DNA连接酶的作用？DNA连接酶作用的化学键？DNA连接酶的种类？基因工程的基本操作程序？通过复习提问以上几个问题，导入本节课题基因工程的操作核心步骤《基因表达载体的构建》。 （二）新课教学设计问题，让学生带着问题去阅读教材 80页相关内容。 〔问题一〕获取目的基因以后为什么不能直接将目的基因导入受体细胞？构建基因表达载体的目的是什么？ 〔问题二〕基因表达载体的组成包括哪几部分？个部分的作用是什么？阅读教材内容后让学生完成学案 【任务一】上的三个问题1.构建基因表达载体的目的是什么？ 2.自主在空白环状质粒上绘制基因表达载体各组成部分。 3.请写出各组件的功能，组内交流并请代表展示。完成学案后让让学生展示答案并回答以下问题。 〔问题三〕启动子的本质、位置及功能？ 〔问题四〕终止子的本质、位置及功能？重要提醒　 1.启动子≠起始密码子　终止子≠终止密码子 ①启动子是位于基因首端的一段特殊序列，它是 RNA聚合酶识别、结合的部位。终止子是位于基因尾端的一段特殊序列，作用是使转录过程停止。 ②起始密码子和终止密码子均位于 mRNA上，分别控制翻译过程的启动和终止 〔问题五〕标记基因的作用？主要类型有哪些？最常用的是什么类型的标记基因？ 反馈练习：1、以下关于基因表达载体的构建的说法正确的是 A.基因表达载体的构建是在生物体的细胞内完成的。 B.基因表达载体中只有启动子才能驱动目的基因转录出 mRNA C.基因表达载体的组成应包括启动子、终止密码子、目的基因、标记基因等 D.基因表达载体通常采用抗生素合成基因作为标记基因基因表达载体的具体构建过程是怎样的呢？ 请学生用教材中的文字,叙述基因表达载体的具体构建过程,并展示过程图。强调该过程的两种重要工具酶。然后让学生完成学案【任务二】中的两个探究活动。 小组活动一 1、用剪刀代表限制酶、用胶带代表 DNA连接酶，尝试用手中的模具构建基因表达载体（用一种限制酶切割）. 2、基因表达载体构建的过程用到哪些工具？用 DNA连接酶处理后会出现几种产物？(最多考虑两两结合)若用两种限制酶切割不会出现以上哪些情况？ 小组活动二 1、尝试构建基因表达载体（选两种限制酶切割） 2、构建基因表达载体时往往用两种限制酶分别切割目的基因的两端以及载体，请分析原因。 学生完成探究活动后先分组展示：活动一的结果，会出现六种链接结果，即质粒与质粒链接，质粒自身环化，目的基因与目的基因链接，目的基因自身环化，质粒与目的基因正向链接，质粒与目的基因反向链接。 活动二的结果，会出现三种链接结果，即质粒与质粒链接，目的基因与目的基因链接，质粒与目的基因正向链接。为什么构建基因表达载体时用两种限制酶分别切割目的基因的两端以及载体然后再用 DNA连接酶链接时不会出现自身环化和反向链接呢？结合 PPT讲清相关问题。引导学生进一步分析限制酶的选择方法：根据目的基因两端的限制酶切割位点、质粒上的限制酶切割位点以及是否破坏目的基因和标记基因来确定限制酶的种类 (1)应选择酶切位点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstI；不能选择酶切位点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaI。 (2)为避免目的基因及质粒的自身环化、反向连接，也可使用不同的限制酶(非同尾酶)切割目的基因所在片段和质粒(双酶切)，如图甲可选择用PstI和EcoRI两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切割位点)。 (3)切割质粒的限制酶不能同时切开质粒上的所有标记基因，即至少要保留一个标记基因，以用于重组 DNA的鉴定和选择，如图乙中的质粒不能使用SmaI切割 反馈练习：2、图甲、乙中的箭头表示三种限制性内切核酸酶的酶切位点，AmpR表示氨苄青霉素抗性基因，neo表示新霉素抗性基因。下列叙述不正确的是 A.在构建重组质粒时，可用 BamHI和 Hind III切割质粒和外源 DNA B.在酶切过程中，不能破坏质粒中全部的标记基因 C.若只用 PstI处理质粒和外源 DNA分子片段，无法避免自身环化和反向连接 D.导入重组质粒的大肠杆菌可以在含新霉素的培养基中生长 （三）课堂小结 师生共同总结本节主要内容，梳理课堂知识。 （四）作业布置课下完成学案上巩固练习题。 （五）板书设计 第二节基因工程的基本操作程序（第 2课时）基因表达载体的构建 一、构建基因表达载体的目的 二、基因表达载体的组成 三、基因表达载体各部分的作用 四、基因表达载体的构建过程 （六）教学反思 由于基因工程内容比较新，比较抽象，看不见摸不着，学生的学习有难度。处理不好会提高学习难度，致使教学流于形式。所以在在介绍构建基因表达载体时，提供了相关非常形象的插图，结合图文提出相应问题，诱导学生思考，从而把学习的注意力从简单的死记硬背引导到动手操作，观察、分析、创新等有利于学生终身发展的能力上来，实现课程有效的教与学。 课后反思 本节课首先让学生回顾基因工程的三种工具，限制酶和 DNA链接酶的作用，基因工程的操作步骤等内容为本节课教学做好铺垫。然后让学生通过阅读教材结合学案自学基本内容，通过展示学案问题答案，教师指导、纠正、学生背诵等方式让学生掌握教材基本内容。有关基因表达载体的构建是基因工程的关键步骤、空间想象难度大、科学理论和技术实践密切联系、思维跨度也大。该部分内容比较新，比较抽象，看不见摸不着，学生的学习有难度。处理不好会提高学习难度，致使教学流于形式。所以在在介绍构建基因表达载体时，提供了相关非常形象的插图，结合图文提出相应问题，诱导学生思考，从而把学习的注意力从简单的死记硬背引导到动手操作，观察、分析、创新等有利于学生终身发展的能力上来，实现课程有效的教与学。同时利用模型制作，使学生对基因表达载体的构建有个整体认识，从而成功的化解了难点。通过学案问题引领让整个教学环节衔接自然，直观的教学手段——模型制作减轻了学生掌握这些知识的阻力，激发了学生的学习积极性，使学生在轻松愉快的氛围中突破了重难点，强化了交流合作的意识，从而很好的实现了教学目标。 学科网（北京）股份有限公司 $$