3.2基因工程的基本操作程序——DNA片段的扩增及电泳鉴定——2024-2025学年选择性必修三

课题 DNA片段的扩增及电泳鉴定 学科 生物 班级 高二15、16班 授课教师 董文惠 教材分析 本节课选自人民出版社普通高中《生物选择性必修3生物技术与工程》第三章第二节，探究实践DNA片段的扩增及电泳鉴定，遵照实验原理，目的要求，材料用具和方法步骤及注意事项，结果分析与评价等实验操作过程进行阐述。 学情分析 通过对第二节的学习，学生已经学习了PCR反应的原理。利用引物与模板特异性结合，通过设计特异性引物可以对特定的DNA片段进行扩增，而本实验有助于学生进一步理解PCR反应的原理，掌握PCR和琼脂糖凝胶电泳技术，认同现代生物技术的应用价值，提高生物核心素养。 教学目标 1. 结合生物体中DNA复制过程和生物大分子的特性能够阐述PCR技术和琼脂糖凝胶电泳技术的基本原理，进一步加强结构与功能密切联系的生命观念。 2. 从引物与模板的特异性结合角度分析，得出利用PCR和电泳技术对未知DNA分子鉴定的机理，培养科学思维。 3. 在教师的引导下设计科学合理的实验流程并实施实验，能够对实验结果进行准确分析并得出结论，体会并学会科学探究的一般过程。 4. 积极关注社会热点问题，对相关信息做出理性解释和判断，培养社会责任。 教学重点 1.PCR和电泳鉴定的原理。 2.DNA片段扩增和琼脂糖凝脂糖电泳的步骤 教学难点 DNA片段扩增和琼脂糖凝胶电泳的步骤 教学方法 讲授法，问题串，小组讨论法，直观教学法 教学过程 教师活动 学生活动 设计意图 导入 以生物组在楼下展板上关于帕博和他的团队不断改进从古代标本中分离和分析古DNA的方法,对尼安德特人的基因组进行测序来研究人类是如何演化的引出本节课内容DNA片段的扩增以及电泳鉴定。 学生阅读多媒体上呈现的相关资料。 通过学生们熟悉的示例，引发学生思考，通过激发学生对生物世界的兴趣引出本节课学习内容。 实验原理 提问：PCR的基本原理，那PCR的实验原理呢？ 讲解琼脂糖凝胶电泳的实验原理，通过问题引导讲解电荷效应和分子筛效应。 回答:DNA的半保留复制， PCR利用了DNA的热变性的原理，通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。 思考相关问题，了解电荷效应和分子筛效应的原理。 提问法引出学生思考。 对原理的讲解加深学生对于知识的理解和记忆。 实验步骤 DNA片段扩增的步骤 1.配置反应体系 点名相关注意事项，比如镁离子，加入的脱氧核苷酸是三磷酸核苷酸 以实验添加的剂量微量引出本次实验所需要的称量仪器，微量移液器，介绍它的各个构造，第一停点，第二停点以及操作步骤 2.离心 提问：离心的作用？ 可以从加入的量极微引出加入的试剂可能会加到离心管壁上，因此需要离心操作。 请学生阅读相关步骤，对其中使用的仪器离心机进行简单讲解。 3.设置PCR仪的循环程序 提问：PCR的循环过程，讲解PCR仪的大致构造。 对学生回答进行总结。 琼脂糖凝胶电泳操作步骤 4.配置琼脂糖溶液 学生阅读课本，通过呈现图片的方式呈现具体操作步骤，讲解相关试剂的作用。 5.制备凝胶 学生阅读课本，通过呈现图片讲解具体的操作步骤以及注意事项 6.加样 以问题引导的方式启发学生需要加入指示剂，并对电泳指示剂进行简单讲解，同样以问题引导的方式，请同学们互相讨论概括电泳指示剂的作用。 对学生回答进行总结，通过图片讲解具体操作步骤和注意事项，以及标准参照物的作用。 7.电泳 提问：琼脂糖凝胶板有孔的一端应当放于哪一级。 8.观察实验结果 讲解紫外仪的构造，及注意和使用事项。 学生思考相关注意事项，回忆上节课讲授的相关内容。 学生了解微量移液器的使用原理，重点学习操作步骤及相关注意事项 无实物操作，想象操作过程中出现的问题以及如何解决。 回答：预变性，变性，复性，延伸 学生了解所需仪器。 学生思考相关问题，并做出自己的回答。 回答：放入负极一端 了解紫外仪的使用 从原理上介绍微量移液器，加深学生的理解，便于学生学习。 通过问题促进学生思考，加深理解。 引导学生复习所学知识。 直观教学法便于学生学习，加深学生理解。 启发学生独立思考，尝试解决问题的能力，加深学生们的理解。 学生应用实验原理 增加基本生物学相关知识。 结果分析 以图片展示有的出现了一条扩增条带，有的没有，有的多条，小组讨论回答。 （可以引导学生从配置PCR相关试剂以及设置PCR仪方面来说） 学生小组讨论分析原因。 未出现扩增条带的原因是：1、模板DNA含有杂蛋白或Taq DNA聚合酶的抑制剂（如蛋白酶K、苯酚、EDTA)； 2、Taq DNA 聚合酶失活； 3、引物出现质量问题，浓度不合适; 4、Mg离子浓度过低; 5、变性温度低，变性时间短； 等等。 出现非特异性扩增的原因也从以上几个角度分析。 引导学生对实验结果进行分析，并得出准确的结论。 注意事项 学生小组讨论，对其回答进行补充。 根据之前学习的内容，小组讨论总结， 加强学生自我总结能力并对之前学习的内容进行简单复习。 应用 以核酸检测，刑事案件，简单讲解 了解 丰富相关知识，增加对生物学的兴趣。 总结 以框架图呈现本节课所讲主要内容。 查漏补缺 以框架形式呈现，加深学生的理解，便于学生学习。 课后作业 相关习题册 板书设计 DNA片段的扩增及电泳鉴定 1、 实验原理 2、 实验步骤 DNA的片段扩增 1. 配置PCR相关溶液 2. 离心 3. 设置PCR仪循环程序 琼脂糖凝胶电泳 1. 配置琼脂糖凝胶溶液 2. 制备凝胶 3. 加样 4. 电泳 观察实验结果 3、 结果分析 课后反思 本节课重在讲解实验原理，实验操作步骤，内容较为繁琐，以实验的操作步骤为讲解顺序进行阐述，逐个讲解重难点。本节内容容量大，学生没有时间讨论，师生互动也不足，内容过于抽象，复杂，很难维持学生对于本节内容的学习兴趣，如果实验设备允许的话，还是应该让学生们亲自操作。 学科网（北京）股份有限公司 $$