专题一 基因工程 第一节 基因工程的简介
教学目标：
（1）了解基因工程的基本概念。
（2）基因操作的工具和基本操作程序。
（3）举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。
（1）通过学习基因工程的概念，使学生理解到科学研究需要的严谨，激发为祖国而奋斗
的精神。
（2）通过学习基因操作的工具和基本程序及应用，使学生树立结构与功能相统一的辩证
唯物主义观点。 3．水平方面
（1）通过对图片、动画等的观察，让学生学会科学的观察方法，培养观察水平。
（2）通过利用课本以外的资料和网络信息解决学习中发现的问题，培养学生的自主学习
的水平。
（3）通过多媒体课件对基本概念、基本原理的学习，引导学生主动参与教学过程的探究
活动，培养学生的获取新知的水平、分析和解决问题的水平及交流与合作的水平。
教学重点：基因操作的工具和基本程序及应用。 教学难点：
1．限制酶和运载体的作用。
2．提取目的基因的方法和目的基因导入受体细胞的途径。 3．基因工程的应用。
教学方法：以探究法、谈话法、材料教学法相结合。 具体方法：
1．以具体事例讲述，学生制作模型，使学生切身体会基因工程“剪、拼、接、转”的主要过程。
2．搜集资料，采用思考、分析、想像、推断和辩论等方法，明确基因工程的应用。 教学课时：3课时 教学过程：
[第一课时]：DNA重组技术的基本工具
一．复习导入新课
教师活动：投影幻灯片，引导学生思考、分析讨论。 1．遗传的物质基础是什么？
2．生物体遗传的基本单位是什么？
3．为什么生物界的各种生物间的性状有如此大的差别呢？ 4．生物的性状是怎样表达的？
5．各种生物的性状都是基因特异性表达的结果，那么，人类能不能改造基因 呢？使原来本身没有某一性状的生物而具有某个特定的性状呢？ 6．各种生物间的性状千差万别，这是为什么呢？
引导学生回答：生物体的不同性状是基因特异性表达的结果。 教师举例：
1．青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素 2．豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气 3．人的胰岛B细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度
教师提问：以上几种生物各有其特定的性状，这些性状都是基因特异性表达的结果。但是人
类能不能改造基因呢？
在引导学生思考、探究的同时引出本节课题。 二、讲授新课
1．基因工程的概念：
课前布置学生自学教材上的知识内容，让学生理解基因工程的概念，并引导学生回答表中内容。 基因工程的别名 基因拼接技术或DNA管理费用技术 操作环境 生物体外 操作对象 基因 操作水平 DNA分子水平 基本过程 剪切——拼接——导入——表达 结果 人类需要的基因产物
教师活动：投影问题引导学生讨论，引出基因操作的工具。
基因工程的操作水平是在DNA分子水平实行的，所以用普通的操作工具能够在如此微观的条件下操作吗？ 2．基因操作的工具
教师活动：投影基因工程抗虫棉的简要过程。（见下表） 基因工程培育抗虫棉的简要过程
普通棉花（无抗虫特性） 苏云金芽孢杆菌（有抗虫特性）提取
与运载体DNA 抗虫基因 棉花细胞（含抗虫基因） 拼接、导入
棉花植株（有抗虫特性）
学习探究1：在基因工程培育抗虫棉的过程中，关键步骤或难点是什么？ 学生活动：分析、讨论，学生与教师共同对基因工程关键归纳总结。 关键步骤一：抗虫棉从苏云金孢杆菌细胞内提取。 关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA拼接。 关键步骤三：抗虫基因进入棉花细胞。 学习探究2：怎样才能在苏云金芽孢杆菌DNA分子中的众多基因中找到所需抗虫基因呢？又怎样将它从DNA长链中提取出来？又如何将提取出的抗虫基因与棉花细胞的DNA结合在一起呢？
引导学生探究、分析、总结：
（1）“分子手术刀”又叫基因剪刀——限制性内切酶
① 分布：主要在微生物中
② 作用特点：特异性，即识别特定的核苷酸序列，切割特定的切点。 ③ 结果：产生黏性末端（碱基互补配对）。 播放投影幻灯片的实例。 G A A T T C
︱ ︱ ︱ ︱ ︱ ︱ C T T A A G
（2）“分子缝合针”又叫基因针线——DNA连接酶
① 连接部位：磷酸二酯键。
② 结果：两个相同的黏性末端的连接。
G A A T T C
︱ ︱ ︱ ︱ ︱ ︱
C T T A A G
DNA连接酶作用示意图
学习探究3：用DNA连接酶连接两个相同的黏性末端要连接几个磷酸二酯键？用限制性内切
酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？
（3）“分子运输车”又叫基因的运输工具——基因进入受体细胞的载体
① 作用：将外源基因送入受体细胞。
② 具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点；具有某些
标记基因。
③ 种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。 ④ 质粒的特点：
质粒是基因工程中最常用的运载体； 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒； 是细胞染色体外能自我复制的小型环 状DNA分子；
质粒的大小只有普通细菌染色体的1% 左右；
存有于很多细菌及酵母菌等微生物中； 质粒的存有对宿主细胞生存没有决定 性的作用；
质粒的复制只能在宿主细胞内完成。 （自身细胞中也可）
学习探究4：
1、质粒上会存有某些标记基因，这些标记基因有什么用途？
2、要想将某个特定基因与质粒相连，需要用几种限制性内切酶和几DNA连接酶处理？ 课堂小结：基因工程的概念和的基本操作工具。 课后记：
本节课主要学习基因工程的基本概念和基因工程的基本操作工具，学生能充分利用自己查找和老师提供的教学资料实行学习探究，效果较好。但学生在质粒的理解上还有待进一步提升。下节课应重新启发学生复习相关知识，提升学生的认知水平。
[第二课时]基因工程的基本操作程序
一、复习巩固，引出课题
教师活动：以谈话的方式提出下列问题 1、什么是基因工程？
2、基因工程的工具酶有几种？分别是什么？ 3、基因的剪刀是什么？其主要作用是什么？ 4、基因的针线是什么？其主要作用是什么？ 5、基因的运输工具是什么？
6、运载体必须具备的条件是什么？最常用的运载体是什么？ 7、质粒的结构是什么？
学习探究1：有了基因操作的工具后，对基因是如何实行操作的呢？ 二、讲授新课
引导学生按幻灯片中提供的问题实行阅读课文提供的材料，并讨论、分析相关基因工程操作的基本程序。
① 举例说明什么是目的基因？
② 从供体细胞DNA中直接分离基因的方法叫什么？
③ 人工合成基因的方法有几种？其操作过程分别是怎样的？
④ 将目的基因与用限制内切酶处理后的运载体混合并用DNA连接酶处理后会出现几
种结果？
⑤ 将目的基因的重组质粒导入细胞受体细胞的过程常用哪种化学试剂？其目的是什
么？
⑥ 在目的基因的检测过程中，检测的对象是什么？
通过观看材料，思考问题，引起师生在相关知识点上的共鸣。 （1）目的基因的提取：
① 途径：从供体细胞的DNA基因文库中直接提取目的基因（一般用于原核生物）；人
工合成目的基因（一般用于真核生物）。
“鸟枪法”——优点：操作简单。缺点：操作量大，盲目性大
③ 方法： 逆转录法：
直接合成法——PCR技术 基本操作方法见下图：
逆转录法的过程 鸟枪法的过程 供体细胞中DNA 目的基因的mRNA 逆转录酶 限制酶 许多DNA片段
单链DNA 载入 运载体 导入 合成 双链DNA （目的基因）
质粒 DNA分子 （2）目的基因与运载体结合：
同一种限制酶处
两个切口的 一个切口的
获得目的基因 两个黏性末端
DNA连接酶
重组DNA分子（重组质粒）
学习探究：目的基因与运载体的结合的结果可能有向种情况？ 引导学生探究，归纳总结出相关内容。 受体细胞：细菌 （3）将目的基因导入受体细胞： 氯化钙 导入方法：借鉴细菌或病毒侵入细胞的途径。
细胞壁的通透性增大 导入过程：运载体为质粒，受体细胞为细菌。
重组质粒进入受体细胞
目的基因随受体细胞的繁殖而复制
（4）目的基因的检测和表达：
引导学生生教材的相关内容，使学生明确检测与表达的区别，并可按以下形式归纳。 检测：通过检测标记基因的有无来判断目的基因是否导入。 表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。 教学小结：引导学生复述。 课后记：
本节教学重点、难点是理清目的基因导入受体细胞及是否已导入、导入后是否得到了表达。通过学习探讨，学生基本上能掌握本节的知识内容。但还未能熟练掌握本节的知识要领，这将使用练习来进一步加以巩固。
专题一 基因工程
