教材分析
本節(jié)是人教版普通高中標準實驗教科書生物必修2《遺傳與進化》的第六章《從雜交育種到基因工程》的第二節(jié)內容。本節(jié)首先簡要介紹了基因工程的原理，使學生對基因工程有一個基本的認識。為了避免與《現(xiàn)代生物科技專題》模塊中基因工程的內容重復，教材沒有過多地展開介紹。然后，教材結合實例介紹了基因工程在作物育種、藥物研制、環(huán)境保護等方面的應用，最后將重點放在對轉基因生物和轉基因食品安全性的討論上。教材安排了一則“資料分析”，分左右兩欄列舉了兩種對立的觀點，并在每種觀點下都提供了一部分資料，為學生展開討論設置了具體情境。
教學目標與核心素養(yǎng)
教學目標：
【知識目標】
理解基因工程的原理、步驟和應用。
【能力目標】
通過模擬制件重組DNA模型，體驗DNA重組技術，提高對基因工程的分析能力。
【情感、態(tài)度與價值觀目標】
培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的良好學風，提高對前沿科技的學習熱情。
核心素養(yǎng)：
科學思維：理解基因工程的基本原理及步驟。
教學重難點
重點：基因工程的基本原理。
難點：基因工程的基本原理。
教學過程
PPT展示能發(fā)光的水母、不能發(fā)光的熱帶斑馬魚：
設想：能否讓熱帶斑馬魚也發(fā)光?
PPT展示生產(chǎn)人胰島素的大腸桿菌、會發(fā)光的魚：
問題1：它們能通過傳統(tǒng)的育種方法獲得嗎？
不能，因為產(chǎn)生它們的親本屬于不同的物種。
一、基因工程的原理
1、概念：
按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀，又叫做基因拼接技術或DNA重組技術。
2、原理：基因重組。
3、操作水平：DNA分子水平。
4、操作對象：DNA分子。
5、操作環(huán)境：主要在生物體外。
6、優(yōu)點：
①克服了遠緣雜交不親和的障礙；
②周期短；
③目的性強。
7、過程：
剪切、拼接、導入、表達。
8、結果：
定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需的基因產(chǎn)物。
9、缺點：
技術復雜、操作要求精細、難度大。
例子：轉基因熒光貓的培育過程
二、基因工程的操作工具
1、基因的“剪刀”──限制性核酸內切酶（簡稱限制酶）
（1）來源：主要存在于微生物中。
（2）特點：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。
（3）作用于：磷酸二酯鍵。
問題2：被同一種限制酶切斷的DNA分子是否具有相同的黏性末端？
是。
2、基因的“針線”──DNA連接酶
（1）催化對象：兩個具有相同黏性末端的DNA分子。
（2）催化位置：脫氧核糖與磷酸之間的缺口。
（3）催化結果：形成重組DNA分子。
3、基因的運輸工具——運載體
（1）運載體：將外源基因送入受體細胞的運輸工具。
（2）條件：
①能夠在宿主細胞中復制并穩(wěn)定保存；
②具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接；
③具有標記基因，便于進行篩選。
（3）常用的運載體：質粒、噬菌體和動植物病毒等。
（4）它們的共同特點是：都有侵染或進入宿主細胞的能力。
PPT展示原核細胞內的質粒：
其中質粒存在于許多細菌和酵母菌等生物的細胞中,是擬核或細胞核外能夠自主復制的很小的環(huán)狀DNA分子。
三、基因工程的步驟
1、提取目的基因；
2、目的基因與運載體結合；
3、將目的基因導入受體細胞；
4、目的基因的檢測與鑒定。
【疑難點撥】
（1）切割目的基因和運載體必須使用同一種限制酶，以獲得相同的黏性末端。
（2）基因工程基本操作步驟中，只有第三步將目的基因導入受體細胞不需堿基互補配對，其余三步都涉及堿基互補配對。
（3）檢測目的基因是否導入受體細胞，一般是檢測標記基因；目的基因的受體細胞是否成功表達，需要檢測目的基因是否表達出了相應產(chǎn)物。
四、基因工程的應用
1、基因工程與作物育種
問題3：轉基因抗蟲棉有性生殖產(chǎn)生的后代都具有抗蟲特性嗎？為什么？
不一定，由于性狀分離或變異，抗蟲棉的子代可能會失去抗蟲特性。
2、基因工程與藥物研制
生產(chǎn)基因工程藥品（如：胰島素）
方法 | 特點 | 胰島素 | |
傳統(tǒng)方法 | 直接從生物體的組織、細胞或血液中提取 | 產(chǎn)量低、價格昂貴 | 4～5g/100kg 胰腺 |
基因工程 | “工程菌”發(fā)酵工業(yè)化生產(chǎn) | 高質量低成本 | 100g/2 000L大腸桿菌培養(yǎng)液 |
3、基因工程與環(huán)境保護
利用基因工程培育的“超級細菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質。
利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉化污染物。
教學反思
本節(jié)內容比較抽象，學生不易理解和掌握。因此，教學節(jié)奏要放慢。本節(jié)課是基因工程的重點內容，也是考試中的重點，所以務必要落實好這節(jié)課的知識點。這節(jié)課中，由于課堂內容多，所以上課的講課速度稍快，有些學生跟不上思路，特別是一些基礎差的學生。有些知識是需要記的，有些學生只知識記而忽視了聽課，上課前要做好提醒，并在課堂上給學生留出做筆記的時間。在教學中要利用圖片引入，激發(fā)學生的興趣。加強小組討論交流，讓學生成為課堂的主人。學生能充分利用自己查找和教師提供的教學資源進行學習探究，效果較好。下節(jié)課應重新啟發(fā)學生復習有關知識，并且在復習應用的時候還需要用一些圖片吸引學生的興趣，提高學生的認知能力。
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