高中生物选修3教学设计
1.1 DNA重组技术的基本工具
教学目标：
1．简述DNA重组技术所需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。 教学重点：DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。 教学难点：基因工程载体需要具备的条件。 教学过程：
引入：胰岛素是唯一能降低血糖的激素。科学家将人胰岛素基因导人到大肠杆菌细胞内，使大肠杆菌生产人类的胰岛素，为糖尿病治疗提供有效而廉价的药物；人们还可以将细菌内抗虫基因转移到普通棉花细胞内，培育出了自身就可以抵御害虫的新品种抗虫棉。 （1）获得上述科研成果，运用的生物技术是什么？ （2）获得上述科研成果的操作步骤是什么？ （3）上述操作过程中所运用到的工具有哪些？
我们在必修本中学习了有关遗传的知识，知道了遗传学的基本理论， 如DNA是遗传物质的证明，DNA的双螺旋结构和中心法则等，在本专题中我们将应用遗传学的知识来学习基因工程的相关内容。
首先了解一下基因工程的诞生和发展。（ 阅读课本：科技发展之路 ） （板书）一．基因工程的诞生和发展 那什么叫基因工程呢？ （板书）二．基因工程的概念 理解定义：完成表格
基因工程的别名 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程 实质 结果
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基因拼接技术或DNA重组技术 生物体外 基因 DNA分子水平 剪切→拼接→导入→表达 基因重组 人类需要的基因产物 高中生物选修3教学设计
师：我们知道基因工程是在分子水平上进行设计施工的，由于DNA分子太小，因此必须借助什么才能完成DNA分子的 剪切、拼接和导入等。中国有句俗语叫“没有金刚钻儿，不揽瓷器活儿”。科学家们在实施基因工程之前，苦苦求索，终于找到了实施基因工程的三种“金刚钻儿”，使基因工程的设想成为了现实。这三种“金刚钻儿”，一是准确切割DNA的工具，“分子手术刀”──限制酶；二是DNA片段的连接工具，“分子缝合针”──DNA连接酶；三是基因转移工具，“分子运输车”──基因进入受体细胞的载体。下面我们就来学习这方面的内容。
（板书）三．基因工程的基本工具
我们首先来研究一下准确切割DNA的工具，“分子手术刀”──限制酶 1 .限制性核酸内切酶----“分子手术刀”
师：在进入对限制酶的学习时，你们可能最关心的是这种工具酶到哪里去寻找。我们不妨先思考下面几个问题 思考：
⒈自然界是否存在一种生物的DNA进入另一生物的情况？（ 噬菌体侵染细菌的实验） ⒉动物容易让外来DNA侵入自身而得以遗传吗？为什么？植物呢？
（生物体有的有免疫系统，如动物；有的有保护作用的组织、器官，如植物）
⒊作为单细胞的生物来讲，没有那么复杂的结构和系统，它如何来抵抗入侵的外源DNA，保护自身呢
（只有让外来的DNA失效，才能保护自身。） 师：那么怎样才能让DNA失效？ 生：用DNA酶，因为在必修课本中学过。
师：用DNA酶，那么生物自身的DNA不也要失效了吗？ 生：一种特殊的酶，能切割外来的DNA，而对自身不切割。
师：根据你们的分析可知，这种酶可能是一种不同于DNA酶的、我们还没有认识的酶。我们讨论至此，同学们是否有了从哪里获得这种酶的意向？ 生：到单细胞的生物中去找。 阅读课本“分子手术刀”完成下面问题： (1)主要来源:从原核生物中分离出来的.
(2)特点:识别DNA特定的核苷酸序列,切断两个核苷酸之间的磷酸二酯键，即酶的专一性。 （师：以上这句话，说出了两层意思。一是识别特定核苷酸序列。请同学们看图，EcoRI只
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能识别GAATTC的核苷酸序列，SmaI只识别CCCGGG的核苷酸序列。第二层意思是从特定部位的两个核苷酸之间切开。请同学们看图，EcoRI就从G和A之间切开，SmaI就从C和G之间切开。 师：刚才我们提到科学家们已经分离出4 000多种限制酶。由于酶的不同，它们识别的特定核苷酸序列也不同。）
(3)作用机理：只催化磷酸二酯键断裂，不作用于连接碱基对的氢键。 (4)作用方式：可分为错位切和平位切。
(5)作用结果：两种形式一种形成黏性末端，一种形成平末端 （ 师：那么这两种末端是如何形成的呢？请从书中找到[答案]。
生：限制酶在它识别序列的中心位置两侧将DNA两条单链分割开，就形成黏性末端，而从识别序列的中心位置切开就产生平末端。）
师：要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？ 生：要切两个切口，产生四个黏性末端。
思考：以中轴线双侧的DNA上碱基呈反向对称，重复排列。 练习：随堂练习
2. DNA连接酶----“分子缝合针”
引入：将切下来的DNA片段拼接成性的DNA分子，是靠DNA连接酶来完成的。下面我们来研究DNA片段的连接工具，“分子缝合针”──DNA连接酶。
师：开始时，我们学习了限制酶切割后有两种不同的结果，一种产生黏性末端，一种产生平末端。那么恢复它们的连接，所用DNA连接酶是否可以不加选择？同学们应从书中求得真知，自己解答这个问题。阅读课本 DNA连接酶----“分子缝合针” 完成下面问题： 生：应该有所选择。因为E·coli DNA连接酶只能将双链DNA片段黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间连接起来。 T4 DNA连接酶既可“缝合”双链黏性末端， 也可“缝合”双链DNA的平末端， 但平末端之间连接的效率比较低。
(1)作用:将双链DNA,恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的______. (2)连接的部位：磷酸和脱氧核糖之间的键：磷酸二酯键（梯子的扶手） (3)种类: ①E.coli DNA连接酶:只能缝合DNA的_____
②T4 DNA连接酶:既可缝合DNA的_____,又可缝合双链DNA的_______.
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高中生物选修3优质教学设计11：1.1 DNA重组技术的基本工具 教案
