第一篇：DNA重組技術的基本工具教學設計

DNA重組技術的基本工具教學設計

一、設計思想

一個充滿思維的課堂才是真正高效的課堂。新課程的設計提出了四個理念，提高生物科學素養，面向全體學生，倡導探究式學習，注重與現實生活的聯系。在教學實踐中我們發現，學生普遍存在這樣的問題：

1、記不住，2、想不起來，3、不會用。積極開展探究式教學對解決這些問題有著非常重要的作用，為此我設計了一種注重探究，強調應用的教學模式，有效地提高了課堂教學的效率。

二、教材分析

1、教材地位

本節課是人教版新課標高中生物選修3《現代生物科技專題》專題1基因工程中第一節的內容。本專題是在必修2第6章《從雜交育種到基因工程》基礎上的深入和提升，與必修2模塊中學過的許多知識也都有聯系。屬于基礎擴展內容。

2、教學目標 知識目標

（1）、簡單描述基因工程的概念及目的。

（2）、說出DNA重組技術的三個工具及各工具的特點和用途。能力目標：

培養學生自己動手制作模型的能力 情感目標：

? 認同基因工程的誕生和發展離不開理論研究和技術創新

3、教學重點

（1）DNA 重組技術所需要的三種基本工具的作用；

2、教學難點：

（1）DNA 重組技術所需要的三種基本工具的作用；（2）基因工程載體需要具備的條件

三、教學方法

DNA重組技術的三種基本工具及其作用內容復雜、抽象。如果采用直白、平淡的方式講解介紹，學生會感到抽象和乏味，不利于調動學生學習的積極性，也不利于科學素養的全面提高。如果通過創設情境，設置問題讓學生進行自主探究，誘導學生積極參與教學活動，學生的學習熱情和積極性就會被充分調動起來，從而開啟他們思想的閘門。因此本節課是以老師講解、啟發與學生自主探究、合作學習相結合的方式開展教學的。運用這樣的教學方法，既把課堂交給了學生，體現學生的主體作用，也突出了教師在學生的學習過程中的指導者、參與者、合作者的作用。

四、教學過程：

（一）、創設情境，引入新課。在這一環節中我首先提出幾個設想 能否讓植物也發出螢火蟲般美麗的螢光？ 能否讓豬體內生產出人血蛋白？

能否讓細菌產生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？

創造一種令人心神向往的意境。然后指出把這樣的奇思妙想變為現實的是20世紀70年代興起的高新科技——基因工程。那么基因工程這個凝聚著眾多科學家心血的技術到底是怎么進行的呢？從今天開始我們就來揭開這一技術的神秘的面紗。從而引入新課的學習。

（二）、步步設問，探究學習

在這一環節中，我先介紹了我國科學家培育抗蟲棉的材料，然后發給每個學生兩個寫有堿基序列的紙條，指出：假若一個是含有某種藥物蛋白基因的DNA，另一個是棉花的DNA。要進行基因工程的操作實現體外基因的重組然后導入受體細胞，需要準備一些什么樣的工具呢？然后讓學生閱讀課本找到答案。

實現這一操作過程至少需要三種工具：一是限制酶；二是DNA連接酶；三是運載體。那么這幾種工具各有什么樣的作用呢？接著開始進入第一部分的教學。1.“分子手術刀”──限制酶。（板書）

這部分內容的教學中，我通過設置學生關心的問題“限制酶從哪里尋找”，誘導學生聯想從前學過的內容──噬菌體侵染細菌的實驗，進而認識到細菌等單細胞生物容易受到自然界外源DNA的入侵。進一步提出問題：這類原核生物之所以能長期生存而不絕滅，會有什么保護機制呢？誘導學生產生“可能是有什么酶來切割外源DNA，而使之失效，達到保護自身的目的”。這樣就將書中直白的“這類酶主要是從原核生物中分離純化出來”的寫法，變成了一個自主探索的思想活動。有效地讓思維充滿課堂，讓學習成為一個發現的過程。下面是引導探究的過程：

師：關于限制酶人們最關心的可能是這種工具酶到哪里去尋找。我們不妨從以往學過的知識談起，自然界中有各種生物，它們所處的環境不是真空，一些生物的DNA可能進入另一種生物的細胞中。對于這種可能性，同學們可用什么實例來說明？ 生：噬菌體侵染細菌的實驗。

師：那么現存的生物為什么沒有在長期的進化過程中被外源DNA的入侵而絕滅，仍能保持相對穩定的狀態呢？

生：生物體都有各自的保護機制，如動物有免疫系統，植物有具有保護作用的組織、器官。師：那么作為單細胞的生物來講，沒有那么復雜的結構和系統，它如何來抵抗入侵的外源DNA，保護自身呢？

生：只有讓外來的DNA失效，才能保護自身。

師：那么怎樣才能讓DNA失效？ 生：用DNA酶，因為在必修課本中學過。

師：用DNA酶，那么生物自身的DNA不也要失效了嗎？

生：可能有一種特殊的酶，能切割外來的DNA，而對自身不切割。

師：根據你們的分析可知，這種酶可能是一種不同于DNA酶的、我們還沒有認識的酶。那么我們應該從哪里尋找這種酶呢？ 生：到單細胞的生物中去找。

師：科學家的基本意向也和同學們一樣。單細胞生物比多細胞生物更容易受到外源DNA的侵入。在長期的進化過程中，使其必須有處理外源DNA的酶。科學家們經過不懈的努力，終于從原核生物中分離純化出這種酶，叫做限制酶。迄今已從近300種微生物中分離出4 000種限制酶。這種酶與我們以前知道的DNA酶的作用是不同的。然后讓學生看書，并通過討論得出限制酶的作用。

它們能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。

通過討論讓學生體會限制酶能識別的序列有什么特點。它是如何對DNA進行切割的，切割的位置是哪里，切口有什么特點，并進一步思考與討論下列問題：

1、要想獲得某個特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個切口？可產生幾個黏性末端？

2、如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，結果會怎樣呢？

討論后接著提出新的問題：切割下來的DNA片斷還需要接到運載體上去，還要靠另一種工具DNA連接酶來實現，那么DNA連接酶又是怎么把DNA連接起來的呢？由此引入對DNA連接酶的學習。

2.“分子縫合針”──DNA連接酶。（板書）

這一環節中我先讓學生閱讀課本，并討論下面的幾個問題，之后提出連接酶與聚合酶有什么區別與聯系，引導學生復習以前的知識，使學生認識到DNA連接酶是將雙鏈的DNA片段連接起來，而DNA聚合酶則是將一個個脫氧核苷酸連接起來。從而加強了前后知識的聯系，加深了學生對酶的專一性的認識

簡單小結上述問題后我進一步提出問題：單純的DNA片段是很難導入受體細胞的，所以切割下來的目的基因導入受體細胞就需要有一個“分子運輸車”幫助。那么這個運輸車應該具備什么樣的特點呢？

3.“分子運輸車”──基因進入受體細胞的載體。（板書）

在這個學習過程中我通過提出以下幾問題引導學生探究作為運輸工具必須具備的條件。1.假如目的基因導入受體細胞后不能復制將怎樣？ 2.作為載體沒有切割位點將怎樣？

3.目的基因是否進入受體細胞，你如何去察覺？

4.如果載體對受體細胞有害將怎樣？ 通過分組討論使學生認識到

1.導入受體細胞的目的基因不能復制，將在細胞增殖中丟失。2.載體沒有切割位點，外源的目的基因不可能插入。

3.如果載體上有遺傳標記基因，這樣，在載體進入受體細胞后，就可通過標記基因的表達來檢測。

4.載體對受體有害，將影響受體細胞新陳代謝，進而使轉入的目的基因也無立足之地。最后得出作為運輸工具必須具備的條件有以下幾個。1.能自我復制； 2.有切割位點； 3.有遺傳標記基因； 4.對受體細胞無害。

然后展示圖片和學生一起認識最常見的運載體----細菌質粒 找出剛才歸納的幾個條件的具體體現。

找到“復制原點”──說明質粒能復制并能帶著插入的目的基因一起復制。找到“目的基因的插入位點”──說明質粒有切割位點。

找到“氨芐青霉素抗性基因”──說明有標記基因的存在，將來可用含青霉素的培養基鑒別。

（三）、模擬操作，鞏固升華

知識學習結束后我發給學生剪刀和膠帶讓學生模擬操作DNA的剪切與拼接并思考相關問題加深對所學知識的理解。

（四）、強化訓練，注重應用

最后我通過精選習題，讓學生進行課上及課下的訓練，及時鞏固本節課的重難點知識。然后總結本節課的主要內容結束學習。

五、教后反思

本節內容主要是介紹DNA重組技術的三種基本工具及其作用，內容復雜、抽象不好理解。通過設置問題情境讓學生進行自主探究，引導學生積極參與教學活動，尤其是模擬操作的引入使得學生的學習熱情和積極性被充分調動起來，從而開啟了他們思想的閘門，收到了良好的教學效果。

第二篇：《DNA重組技術的基本工具》教學設計

《DNA重組技術的基本工具》教學設計

教學目標

1． 簡述DNA重組技術所需三種基本工具的作用。

2．認同基因工程的誕生和發展離不開理論研究和技術創新。教學重難點

.教學重點 DNA重組技術所需的三種基本工具的作用。教學難點 基因工程載體需要具備的條件 教學工具 多媒體 教學過程

引入：胰島素是唯一能降低血糖的激素。科學家將人胰島素基因導人到大腸桿菌細胞內，使大腸桿菌生產人類的胰島素，為糖尿病治療提供有效而廉價的藥物；人們還可以將細菌內抗蟲基因轉移到普通棉花細胞內，培育出了自身就可以抵御害蟲的新品種抗蟲棉。

（1）獲得上述科研成果，運用的生物技術是什么？

（2）獲得上述科研成果的操作步驟是什么？

（3）上述操作過程中所運用到的工具有哪些？

我們在必修本中學習了有關遺傳的知識，知道了遺傳學的基本理論，如DNA是遺傳物質的證明，DNA的雙螺旋結構和中心法則等，在本專題中我們將應用遺傳學的知識來學習基因工程的相關內容。

首先了解一下基因工程的誕生和發展。（閱讀課本：科技發展之路）（板書）一。基因工程的誕生和發展 那什么叫基因工程呢？（板書）二。基因工程的概念 理解定義：完成表格

師：我們知道基因工程是在分子水平上進行設計施工的，由于DNA分子太小，因此必須借助什么才能完成DNA分子的 剪切、拼接和導入等。中國有句俗語叫“沒有金剛鉆兒，不攬瓷器活兒”。科學家們在實施基因工程之前，苦苦求索，終于找到了實施基因工程的三種“金剛鉆兒”，使基因工程的設想成為了現實。這三種“金剛鉆兒”，一是準確切割DNA的工具，“分子手術刀”──限制酶；二是DNA片段的連接工具，“分子縫合針”──DNA連接酶；三是基因轉移工具，“分子運輸車”──基因進入受體細胞的載體。下面我們就來學習這方面的內容。

二。基因工程的基本工具

我們首先來研究一下準確切割DNA的工具，“分子手術刀”──限制酶 1.限制性核酸內切酶----“分子手術刀”

師：在進入對限制酶的學習時，你們可能最關心的是這種工具酶到哪里去尋找。我們不妨先思考下面幾個問題

思考：⒈自然界是否存在一種生物的DNA進入另一生物的情況？（噬菌體侵染細菌的實驗）

⒉動物容易讓外來DNA侵入自身而得以遺傳嗎？為什么？植物呢？

（生物體有的有免疫系統，如動物；有的有保護作用的組織、器官，如植物）

⒊作為單細胞的生物來講，沒有那么復雜的結構和系統，它如何來抵抗入侵的外源DNA，保 2 護自身呢

（只有讓外來的DNA失效，才能保護自身。）師：那么怎樣才能讓DNA失效？ 生：用DNA酶，因為在必修課本中學過。

師：用DNA酶，那么生物自身的DNA不也要失效了嗎？ 生：一種特殊的酶，能切割外來的DNA，而對自身不切割。

師：根據你們的分析可知，這種酶可能是一種不同于DNA酶的、我們還沒有認識的酶。我們討論至此，同學們是否有了從哪里獲得這種酶的意向？ 生：到單細胞的生物中去找。

閱讀課本“分子手術刀”完成下面問題：(1)主要來源:從原核生物中分離出來的.(2)特點:識別DNA特定的核苷酸序列,切斷兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵，即酶的專一性。

（師：以上這句話，說出了兩層意思。一是識別特定核苷酸序列。請同學們看圖，EcoRI只能識別GAATTC的核苷酸序列，SmaI只識別CCCGGG的核苷酸序列。第二層意思是從特定部位的兩個核苷酸之間切開。請同學們看圖，EcoRI就從G和A之間切開，SmaI就從C和G之間切開。師：剛才我們提到科學家們已經分離出4 000多種限制酶。由于酶的不同，它們識別的特定核苷酸序列也不同。）

(3)作用機理：只催化磷酸二酯鍵斷裂，不作用于連接堿基對的氫鍵。（4）作用方式：可分為錯位切和平位切。

（5）作用結果：兩種形式一種形成黏性末端，一種形成平末端

（師：那么這兩種末端是如何形成的呢？請從書中找到答案。

生：限制酶在它識別序列的中心位置兩側將DNA兩條單鏈分割開，就形成黏性末端，而從識別序列的中心位置切開就產生平末端。）師：要想獲得某個特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個切口？可產生幾個黏性末端？ 生：要切兩個切口，產生四個黏性末端。

思考：以中軸線雙側的DNA上堿基呈反向對稱，重復排列。2.DNA連接酶----“分子縫合針”

引入：將切下來的DNA片段拼接成性的DNA分子，是靠DNA連接酶來完成的。下面我們來研究DNA片段的連接工具，“分子縫合針”──DNA連接酶。

師：開始時，我們學習了限制酶切割后有兩種不同的結果，一種產生黏性末端，一種產生平末端。那么恢復它們的連接，所用DNA連接酶是否可以不加選擇？同學們應從書中求得真知，自己解答這個問題。閱讀課本 DNA連接酶----“分子縫合針” 完成下面問題：

生：應該有所選擇。因為E·coli DNA連接酶只能將雙鏈DNA片段黏性末端之間連接起來，不能將雙鏈DNA片段平末端之間連接起來。T4 DNA連接酶既可“縫合”雙鏈黏性末端，也可“縫合”雙鏈DNA的平末端，但平末端之間連接的效率比較低。(1)作用:將雙鏈DNA,恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的______.（2）連接的部位：磷酸和脫氧核糖之間的鍵：磷酸二酯鍵（梯子的扶手）(3)種類: ①E.coli DNA連接酶:只能縫合DNA的_____ ②T4 DNA連接酶:既可縫合DNA的_____,又可縫合雙鏈DNA的_______.（4）DNA連接酶和DNA聚合酶的區別 課后小結

本節課充分調動了學生學習的積極性，很好地激發了學生的學習內在驅動力。但是不能兼顧到一小部分動手能力不是很強的學生，使得他們一直處于學習被動之中。

第三篇：《DNA重組技術的基本工具》說課稿

《DNA重組技術的基本工具》說課稿

華清中學

劉新娟

各位領導、老師們，你們好！今天我要進行說課的內容是DNA重組技術的基本工具。首先，我將對本節內容進行以下分析

一、說

課程理念

1.提高生物科學素養（核心）2.面向全體學生3.倡導探究性學習4.注重與現實生活的聯系

二、說

教材

這節內容是生物選修3第一個專題《基因工程》的第一節內容，它主要涉及基因工程所需要的三種基本工具的作用。既是必修2中遺傳的物質基礎、基因工程基本原理和應用的延續和拓展，又是本章其他內容的前提，和基因工程的基本步驟構成了本專題的核心。

三、說

學情及課時

對于基因工程，學生接觸的少，教材文字描述也較抽象。但由于通過必修2第六章《從雜交育種到基因工程》第二節《基因工程及其應用》的學習，學生已形成了學習本專題所必需的核心概念，也基本了解有關基因工程的操作步驟和工具，因此結合簡約形象的插圖、動畫以及通過動手模擬操作，學生能夠基本把握三種工具的作用，建立知識結構模型，并從中領悟到成功的樂趣。因此，可以縮短為一課時。

四、說

教學目標

1、知識目標

簡述DNA重組技術所需三種工具的作用。

2、能力目標

（1）通過模型制作培養學生動手能力及自主學習能力。（2）培養學生收集和處理科學信息的能力。

3、情感態度與價值觀目標

讓學生切實感受到所學知識的價值和學習的意義，激發學生學習生物的興趣和熱情，產生熱愛科學的情感和動力。

五、說

教學重、難點

1、教學重點

DNA重組技術所需三種工具的作用。

2、教學難點

基因工程載體需要具備的條件。

六、說

教、學方法

1．教法

講授、啟發式引導、模型建構

2.學法

自主探究法、合作交流法、成果展示法

七、說

教、學準備

1.學生準備

內容復習與預習及模具的準備

2.教師準備

課件、模具準備及問題的預設及生成預測

八、說

教學過程

教學設計流程圖

展示基因工程應用實例，激發學生興趣（導）

↓

引入基因工程概念，回憶步驟，引入基本工具（讀）

↓

限制酶的作用（點、練）

↓

動手操作1：模擬限制酶對DNA的剪切（練）

↓

DNA連接酶的作用（點、讀）

↓

動手操作2：模擬DNA連接酶連接DNA片段（練）

↓

載體質粒的特點（點、讀）

↓

動手操作3：目的基因與質粒的拼接（練）

↓

創設情境，突破難點（議、點）

↓

學生質疑（議、點）

↓ 鞏固練習（練）

1、聯系生活，導入課程

本節內容屬于基因工程的第一節內容，可以用基因工程的應用來創設情景，導入主題。多媒體展示學生課前收集到的日常生活中的基因工程的應用實例，列舉幾種生物的不同性狀并由此提出假設——能不能使本身沒有某個性狀的生物具有某個性狀呢？如讓煙草能發出熒光，讓微生物生產胰島素。答案是肯定的，那就是能定向改造生物的基因工程。

在此基礎上，利用多媒體組織學生回憶必修2中的基因工程的基本步驟，并指出：工欲善其事，必先利其器。從而引出三種工具：手術刀——限制酶、縫合針——DNA連接酶、運輸車——載體。

2、模型建構，精講點撥

對三種工具逐個進行講解，并以EcoRI為例，構建重組DNA分子模型，體會基因的剪切、拼接、縫合的道理。

（1）利用課前準備的材料，模擬限制酶EcoRI對DNA進行切割（2）用同一種限制酶對兩個DNA片斷模型進行切割，并縫合。（3）進行目的基因、環狀DNA的切割及兩者的拼接。

建構活動中教師進行必要且適當的指導。

3、創設情景，突破難點

本節難點是對載體必須具備條件的分析。要解決這個問題，直接講述可能達不到效果。可以采用創設問題情景的方法來引導學生進行討論總結。

（1）如果要把某目的基因導入到動物細胞中，在以下可提供載體的生物中，你應該選擇哪種？

A、麻風桿菌

B、大腸桿菌

C、結核桿菌

D、艾滋病病毒

——對受體細胞無害

（2）給出目的基因片段以及兩種供選擇的質粒，其中一種有與目的基因相對應的限制酶切點？

——有切割位點

（3）把含有人的胰島素基因重組質粒導入大腸桿菌后，經過增殖產生了大量細菌。怎樣才能保證這些個體都含有目的基因？

——重組質粒能自我復制

（4）肉眼能觀察到受體細胞中的重組DNA嗎？實際操作中怎么檢測目的基因是否進入了受體細胞？

——有遺傳標記基因

4、引導思考，鼓勵質疑

安排一個學生質疑的活動，讓他們提出問題，教師給予適當的解答。學生的主要疑問：

（1）限制酶和連接酶連接的都是酯鍵，氫鍵是怎樣切割和連接的？（2）連接酶和聚合酶的區別是什么？（3）限制酶所識別的序列有什么特點？

5、鞏固訓練，強化認知（略）

九、說

教學反思

亮點：本節生物教學結合“啟發引導”和“模型建構”兩種教學模式，充分體現了以學生為主體，教師為主導的教學思想，收到了良好的教學效果。較為成功的方面有以下幾點：通過模型構建，鍛煉了學生的自學能力和動手能力；通過質疑，培養了表達能力，加深了理解；通過情境啟發引導和歸納，培養了學生的邏輯思維能力。主要思考和不足有以下幾點：

1、選修教材應該認真研究課標，把握好難度.2、課堂導入不可信馬由韁，做到收放自如。

3、在時間控制上，有些前松后緊。

4、教具的制備方面，不夠靈活適用，需進一步改進。

各位領導、老師們，本節課我根據高二年級學生的心理特征及其認知規律，采用直觀教學和模型建構的教學方法，以“教師為主導，學生為主體”，教師的“導”立足于學生的“學”，以學法為重心，放手讓學生自主探索的學習，主動地參與到知識形成的整個思維過程，力求使學生在積極、愉快的課堂氛圍中提高自己的認識水平，從而達到預期的教學效果。

板書設計及PPT使用 1.1 DNA重組技術的基本工具

一.限制性核酸內切酶 1.來源：主要從微生物中分離 2.特點：特異性

3.結果：產生黏性末端、平末端 二.DNA連接酶 1.種類 2.作用

3.DNA連接酶與DNA聚合酶的區別 三.載體 1.質粒的結構 2.載體的條件

第四篇：DNA重組技術的操作工具教案

公開課教案

課題：班級：高二教師：柏桂生單位：廬江中學時間：

DNA重組技術的基本工具 7班

2015年12月17日 1

1.1 DNA重組技術的基本工具

一、教學目標

1.知識與技能:

（1）了解基因工程的基本概念。

（2）.清楚基因操作的工具。

2.過程與方法： 通過多媒體課件對基本概念、基本原理的學習，培養學生獲取新知識的能力、探究和解決問題的能力及交流與合作的能力。

3.情感態度和價值觀：（1）通過學習基因工程的概念，使學生認識到科學研究需要技術的支持，激發學生對生物最新前沿技術的好奇心。

（2）通過對基因工程操作工具的學習，一方面使學生體會到自然界生物多樣性（酶和目的基因）的價值；另一方面使學生體會到生物技術的發展對社會、經濟、文化的影響和貢獻。

二、教學重難點

教學重點：DNA重組技術所需要的三種基本工具的作用 教學難點：限制酶的特性及作為基因工程的載體所具備的條件。

三、課時安排

1課時

四、教具： 多媒體課件

五、教學設計及過程 設計思路：

通過材料導入吸引學生學習興趣，回顧舊知識來連接新內容，以自主學習、教師點撥、合作探究和動手試試四個模塊來完成教學目標。教學過程：

導入：首先回顧介紹由抗蟲棉與正常棉花在面臨棉鈴蟲侵害時的表現，解釋差異的原因分析及抗蟲基因的來源，進一步介紹“藍色妖姬”玫瑰的來源是通過基因工程將其他物種的特殊藍色素基因導入普通玫瑰而產生，引起學生興趣并進入基因工程概念的復習。

回顧基因工程的概念及歸納

一、基因工程概念（板書）

基因工程的別名 操作環境 操作對象 操作水平基本過程 結果 基因拼接技術或DNA重組技術 生物體外 基因 DNA分子水平剪切→拼接→導入→表達 人類需要的基因產物

復習必修課所了解的基因工程操作的基本步驟，講解讓學生連接舊知識，重點提到供體細胞和目的基因。

如何將目的基因從供體細胞的DNA上剪切下來？

二、限制性核酸內切酶-----“分子手術刀”（板書）

自主學習：學生閱讀課本4-5頁“限制性核酸內切酶——分子手術刀”的相關內容，在教師的指引下思考并完成表格。

教師點撥：限制酶剪切的對象使DNA，講解DNA的組成單位-脫氧核苷酸分子結構，強調其中磷酸基團連接的特點及限制酶剪切后使3’，5’-磷酸二酯鍵斷裂。

通過以EcoRI限制酶為例介紹限制酶對DNA雙鏈的剪切過程。以四種常見的酶切圖讓學生思考仔細觀察總結各限制酶識別的特定序列有何特 3 點？

通過分析后說明限制酶所識別的序列的特點是：呈現堿基互補對稱, 都可以找到一條中心軸線, 中軸線兩側的雙鏈DNA上的堿基是反向對稱重復排列的，稱為回文序列。

分別以EcoRI和SamI來介紹兩種不同的切割DNA的方式及特點。（重點概念：黏性末端、平末端）。

合作探究：1.推測限制酶在原核生物中的作用嗎？

2.限制酶會不會剪切細菌本身的DNA？

3.從一段DNA中剪切下目的基因需要限制酶至少剪切幾次？ 動手試試：

5'-AATCGGAATTCGAAGGAATTCCG-3'的雙鏈DNA被EcoRI限制酶剪切后有哪些部分？

回顧基因工程操作過程，以“如何將目的基因導入細胞中？”導入。

三、載體——“ 分子運輸車”（板書）

自主學習：閱讀課本第6頁“分子運輸車”——運載體的相關內容，思考完成表格內容。

教師點撥：：質粒—裸露的、結構簡單的、獨立于細菌染色體（即擬核DNA）之外，并具有自我復制能力的很小的雙鏈環狀DNA分子。

以課本圖像為例分析可作為基因工程運載體的質粒需要的關鍵組成部分。

合作探究：1.同一種限制酶剪切后的質粒和目的基因有什么特點？

2.上圖中的受體細胞的培養基需添加什么菌素？

3.標記基因類型有哪些？一個質粒只能有含有一個標記基因嗎？

動手試試：如果含2個不同的標記基因標記的質粒如何來判斷受體細胞是否導入了重組質粒？

由“如何將目的基因與載體結合？”導入

四、DNA連接酶——“分子縫合針”（板書）

自主學習：閱讀課本第5頁“分子縫合針”——DNA連接酶的相關內容，思考完成表格。

教師點撥：講解DNA連接酶的連接過程。（強調種類和形成新的3’，5’-磷酸二酯鍵化學鍵）

由均形成新的3’，5’-磷酸二酯鍵，那么“DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？”來回顧并表格比較DNA連接酶與DNA聚合酶。

合作探究：1.DNA連接酶能連接2個DNA單鏈么？

2.DNA連接酶有沒有專一性？

3.DNA連接酶可以連接任意兩個DNA片段么？

動手試試：請嘗試思考目的基因和質粒均由一種相同的限制酶剪切下來的和均由相同的兩種酶剪切的差別？

課堂小結并反饋鞏固：完成課本P7的思考與探究

六、板書設計

見教學過程中的（板書）備注

第五篇：DNA工具教學設計

學科：生物 學段：高中

教材版本：人民教育出版社 模塊：選修3

課題：專題1 1.1 DNA重組技術的基本工具 作者：海南農墾加來高級中學 王江云

教學設計

一、教學目標

1、知識與技能：簡述DNA重組技術所需三種基本工具作用。

2、過程與方法：

通過對基本概念、基本原理、科學方法的正確理解和掌握，逐步形成比較、判斷、推理、分析、綜合等思維能力。

3、情感與價值觀：認同基因工程的誕生和發展離不開理論研究和技術創新。

二、教材分析

教材首先利用抗蟲棉花的圖片引導學生走進基因工程的領域，然后闡述了培育抗蟲棉花的過程至少需要三種工具，即準確切割DNA的“手術刀”、將DNA片段再連接起來的“縫合針”、將體外重組好的DNA導入受體細胞的“運輸工具”。通過實例激發學生的興趣，然后再逐一的介紹這三種工具的作用。本節內容是基因工程的入門，所以讓學生掌握這三種工具的作用是非常重要的。

三、學情分析

報刊、雜志、電視等媒體都有基因工程的介紹，高二的學生已經或多或少了解一些基因工程的內容。知道人的生長激素基因可在鯉魚中表達，使鯉魚生長迅速；知道寒冷水域中魚的抗寒基因可在植物中表達，從而培育出抗寒性能高的植物??在現實生活中，大田里種植了轉基因的抗蟲棉；市場上賣的抗病毒的轉基因甜椒??可以說，以上內容都是學生學習基因工程可聯系的經驗。另外。還有一些必修課中學習過的知識可作為學習新知識的鋪墊，比如：基因控制蛋白質的合成。

四、教學設想

本節內容主要介紹DNA重組技術的三種基本工具及其作用。學生了解到的基因工程實例是激發他們學習的興趣。如果我們采用直白、平淡的講述方式，不利于調動學生學習的積極性，也不利于學生科學素養的全面提高。應當通過創設情境，提出問題，引導學生積極參與教學活動。比如：在介紹限制酶的的來源時，可以通過問題“限制酶從哪里來尋找”，誘導學生思考、閱讀教材得出結論。另外，本節內容比較抽象，上課過程中結合一些圖片、動畫，并讓學生親自去動手模擬制作DNA重組的模型，這樣更能激發學生學習的熱情。

五、教學重點、難點 1.教學重點

DNA重組技術所需的三種基本工具的作用

2.教學難點

基因工程載體需要具備的條件

六、教學方法

多媒體教學與板書結合七、課前準備

1、教師：上網搜查基因工程的實例、圖片、動畫制成課件，準備模擬制作DNA重組的模型的道具。

2、學生：預習課本，查閱資料了解基因工程的發展。

八、教學過程

（一）引入新課

課件展示圖片

教師：引導學生討論：

1.這些生物在自然界中有沒有？

2.隨著科學的發展，有沒有可能出現這些生物？通過哪些技術可以實現？ 學生：看圖，完成討論題。

1.自然界中還沒有這樣組合的生物出現。2.但是基因工程技術可以實現這些生物的組合。

教師：由于基因工程的發展，要實現一種生物的某些性狀在另一種生物中的表達已經不再是天方夜譚。同學們，什么叫基因工程呢？

（二）基因工程的概念

讓學生思考。請學生回答問題。

學生：基因工程又叫基因拼接技術或DNA重組技術。該技術是在生物體外，通過對DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導入受體細胞內進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內表達，產生出人類所需要的基因產物。

教師：評價學生答案，總結。

（三）DNA重組技術的基本工具 課件展示：抗蟲棉花的圖片

設問：如果讓你來生產抗蟲棉，你會怎么做呢？（請兩個學生來說他的想法）教師：評價、講述。

培育抗蟲棉首先要在體外對含有抗蟲基因的DNA分子進行“切割”、改造、修飾和“拼接”，然后，導入普通棉花體細胞內，并使重組DNA在細胞中表達。設問：1.基因工程培育抗蟲棉的關鍵步驟有哪一些？

2.解決培育抗蟲棉的關鍵步驟需要哪些工具？

學生討論、回答。

教師：培育抗蟲棉有三個關鍵步驟：關鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細胞內提取出來；關鍵步驟二：形成重組DNA；關鍵步驟三：重組DNA導入受體(棉花)細胞。解決這三個關鍵步驟也需要三種工具：關鍵步驟一的工具：分子手術刀—限制性內切酶；關鍵步驟二的工具：分子縫合針—DNA連接酶；關鍵步驟三的工具：分子運輸車—運載體。

設問：什么是限制性內切酶？從哪里獲得限制性內切酶？

學生：閱讀課本P4-5限制性核酸內切酶—“分子手術刀”，尋找答案。學生回答：限制酶從原核生物中分離出來。

教師：單細胞生物比多細胞生物更容易受到外源DNA的侵入。在長期的進化過程中，使其必須有處理外源DNA的酶。科學家們經過不懈的努力，終于從原核生物中分離純化出這種酶，叫做限制酶。迄今已從近300種微生物中分離出4 000種限制酶。

設問：這種酶有什么作用呢？

學生看書回答：它們能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。

教師：從這句話中，我們可以知道限制酶有兩個作用：一是能識別特定核苷酸序列。比如說EcoRI只能識別GAATTC的核苷酸序列，SmaI只識別CCCGGG的核苷酸序列。二是從特定部位的兩個核苷酸將磷酸二酯鍵切開。同學們看圖，EcoRI從G和A之間切開，SmaI從C和G之間切開。限制酶識別和切割部位一般都具有反向重復序列，即一條鏈正向讀的堿基順序與另一條反向讀的堿基順序完全一致。(課件展示圖)

教師：每一種限制酶所識別的序列不同，所切割的序列也不相同，因此，限制酶有特異性的特點，即識別特定核苷酸序列，在特定的切點切割。那么，限制酶切割DNA后會形成什么樣的結果呢？同學們請看圖回答。（課件展示圖）學生：一種形成黏性末端，一種形成平末端。設問：那么這兩種末端是如何形成的呢？有什么區別？

學生：限制酶在它識別序列的中心位置兩側將DNA兩條單鏈分割開，就形成黏性末端，而從識別序列的中心位置切開就產生平末端。

教師：展示圖解，加以補充解釋。被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。設問：要將切割下來的DNA片段接連在一起，需要用到什么酶？

學生：DNA連接酶。

教師：同學們說得對！是用DNA連接酶。開始時，我們學習了限制酶切割后有兩種不同的結果，一種產生黏性末端，一種產生平末端。那么恢復它們的連接，所用DNA連接酶有什么不同呢？

學生：看書，尋找答案。

學生：所用的酶不一樣，E·coli DNA連接酶只能將雙鏈DNA片段黏性末端之間連接起來，不能將雙鏈DNA片段平末端之間連接起來。T4 DNA連接酶既可“縫合”雙鏈黏性末端，也可“縫合”雙鏈DNA的平末端，但平末端之間連接的效率比較低。

教師：前面我們學習過DNA聚合酶，那么同學們比較一下，DNA聚合酶和DNA連接酶有什么不同？

學生：DNA連接酶是將雙鏈的DNA片段連接起來，而DNA聚合酶則是將一個個脫氧核苷酸連接起來。教師：說的很對！DNA連接酶是將雙鏈的DNA片段連接起來，就是說DNA連接酶是同時連接雙鏈的切口，而DNA聚合酶只是在單鏈上將一個個脫氧核苷酸連接起來。相同之處都是通過形成磷酸二酯鍵來連接的。（展示圖，正確指出磷酸二酯鍵的位置）

教師：外源基因(如抗蟲基因)怎樣才能導入受體細胞？(如棉花細胞)學生：閱讀教材。

教師：要讓一個從甲生物細胞內取出來的基因在乙生物體內進行表達，首先得將這個基因送到乙生物的細胞內去。能將外源基因送入細胞的工具就是運載體。設問：作為運載體需要具備什么條件？ 教師：下面老師提出四個問題供大家思考。

1.假如目的基因導入受體細胞后不能復制將怎樣？ 2.作為載體沒有切割位點將怎樣？

3.目的基因是否進入受體細胞，你如何去察覺？ 4.如果載體對受體細胞有害將怎樣？不能分離會怎樣？

學生活動：分組討論，每一組負責一個問題，請代表回答。

學生：

1.導入受體細胞的目的基因不能復制，將在細胞增殖中丟失。2.載體沒有切割位點，外源的目的基因不可能插入。

3.如果載體上有標記基因，這樣，在載體進入受體細胞后，就可通過標記基因的表達來檢測。

4.載體對受體有害，將影響受體細胞新陳代謝，進而使轉入的目的基因無法表達。教師：可見以上內容，都是在選擇合適載體時必須考慮的。所以充當運載體的要具備以下幾個必要條件： 1.能自我復制； 2.有切割位點； 3.有遺傳標記基因； 4.對受體細胞無害、易分離。

教師：目前通常利用的運載體是“質粒”。質粒來自大腸桿菌，是一種小型的環狀DNA。下面讓我們通過插圖一起來認識質粒。（展示圖片）設問：為什么質粒能作為運載體？ 學生：

有“復制原點”──說明質粒能復制并能帶著插入的目的基因一起復制。有“目的基因的插入位點”──說明質粒有切割位點。

有“氨芐青霉素抗性基因”──說明有標記基因的存在，可用含青霉素的培養基鑒別。此質粒來自大腸桿菌──說明沒有危害，大腸桿菌是非致病菌，大腸桿菌分裂快，也便于從大量復制個體中分離出來。

教師總結：讓學生分組模擬DNA重組模型操作，加深和鞏固學生對這三種工具的理解。

九、板書設計

1.1 DNA重組技術的基本工具

基因工程：又叫基因拼接技術或DNA重組技術

一、限制性核酸內切酶

1.來源：主要從微生物中分離出來 2.特點：特異性

3.結果：產生黏性末端、平末端

二、DNA連接酶

1.種類：E.coliDNA連接酶和T4 DNA連接酶 2.作用

3.DNA連接酶和DNA聚合酶的區別

三、基因進入受體細胞的載體 1.作為載體的條件 2.質粒的結構