高中生物 專題一《DNA重組技術(shù)的基本工具》教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版選修31

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《DNA重組技術(shù)的基本工具》教學(xué)設(shè)計(jì) 教學(xué)目標(biāo) 1． 簡述DNA重組技術(shù)所需三種基本工具的作用。 2．認(rèn)同基因工程的誕生和發(fā)展離不開理論研究和技術(shù)創(chuàng)新。 教學(xué)重難點(diǎn) .教學(xué)重點(diǎn) DNA重組技術(shù)所需的三種基本工具的作用。 教學(xué)難點(diǎn) 基因工程載體需要具備的條件 教學(xué)工具 多媒體 教學(xué)過程 引入：胰島素是唯一能降低血糖的激素。科學(xué)家將人胰島素基因?qū)说酱竽c桿菌細(xì)胞內(nèi)，使大腸桿菌生產(chǎn)人類的胰島素，為糖尿病治療提供有效而廉價(jià)的藥物；人們還可以將細(xì)菌內(nèi)抗蟲基因轉(zhuǎn)移到普通棉花細(xì)胞內(nèi)，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(yùn)用的生物技術(shù)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(yùn)用到的工具有哪些？ 我們在必修本中學(xué)習(xí)了有關(guān)遺傳的知識(shí)，知道了遺傳學(xué)的基本理論， 如DNA是遺傳物質(zhì)的證明，DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法則等，在本專題中我們將應(yīng)用遺傳學(xué)的知識(shí)來學(xué)習(xí)基因工程的相關(guān)內(nèi)容。 首先了解一下基因工程的誕生和發(fā)展。（ 閱讀課本：科技發(fā)展之路 ） （板書）一。基因工程的誕生和發(fā)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(jìn)行設(shè)計(jì)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(dǎo)入等。中國有句俗語叫“沒有金剛鉆兒，不攬瓷器活兒”?？茖W(xué)家們在實(shí)施基因工程之前，苦苦求索，終于找到了實(shí)施基因工程的三種“金剛鉆兒”，使基因工程的設(shè)想成為了現(xiàn)實(shí)。這三種“金剛鉆兒”，一是準(zhǔn)確切割DNA的工具，“分子手術(shù)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(zhuǎn)移工具，“分子運(yùn)輸車”──基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體。下面我們就來學(xué)習(xí)這方面的內(nèi)容。24 二?；蚬こ痰幕竟ぞ遅 我們首先來研究一下準(zhǔn)確切割DNA的工具，“分子手術(shù)刀”──限制酶t 1 .限制性核酸內(nèi)切酶----“分子手術(shù)刀”c 師：在進(jìn)入對限制酶的學(xué)習(xí)時(shí)，你們可能最關(guān)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(gè)問題 H 思考：⒈自然界是否存在一種生物的DNA進(jìn)入另一生物的情況？（ 噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)）y ⒉動(dòng)物容易讓外來DNA侵入自身而得以遺傳嗎？為什么？植物呢？h （生物體有的有免疫系統(tǒng)，如動(dòng)物；有的有保護(hù)作用的組織、器官，如植物）Z ⒊作為單細(xì)胞的生物來講，沒有那么復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)，它如何來抵抗入侵的外源DNA，保護(hù)自身呢A （只有讓外來的DNA失效，才能保護(hù)自身。）0 師：那么怎樣才能讓DNA失效？i 生：用DNA酶，因?yàn)樵诒匦拚n本中學(xué)過。G 師：用DNA酶，那么生物自身的DNA不也要失效了嗎？y 生：一種特殊的酶，能切割外來的DNA，而對自身不切割。X 師：根據(jù)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(rèn)識(shí)的酶。我們討論至此，同學(xué)們是否有了從哪里獲得這種酶的意向？9 生：到單細(xì)胞的生物中去找。Y 閱讀課本“分子手術(shù)刀”完成下面問題：F (1)主要來源:從原核生物中分離出來的.f (2)特點(diǎn):識(shí)別DNA特定的核苷酸序列,切斷兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵，即酶的專一性。7 （師：以上這句話，說出了兩層意思。一是識(shí)別特定核苷酸序列。請同學(xué)們看圖，EcoRI只能識(shí)別GAATTC的核苷酸序列，SmaI只識(shí)別CCCGGG的核苷酸序列。第二層意思是從特定部位的兩個(gè)核苷酸之間切開。請同學(xué)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(xué)家們已經(jīng)分離出4 000多種限制酶。由于酶的不同，它們識(shí)別的特定核苷酸序列也不同。）n (3)作用機(jī)理：只催化磷酸二酯鍵斷裂，不作用于連接堿基對的氫鍵。7 （4）作用方式：可分為錯(cuò)位切和平位切。H （5）作用結(jié)果：兩種形式一種形成黏性末端，一種形成平末端w （ 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(shí)別序列的中心位置兩側(cè)將DNA兩條單鏈分割開，就形成黏性末端，而從識(shí)別序列的中心位置切開就產(chǎn)生平末端。）=8636003 師：要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性末端？ 生：要切兩個(gè)切口，產(chǎn)生四個(gè)黏性末端。 思考：以中軸線雙側(cè)的DNA上堿基呈反向?qū)ΨQ，重復(fù)排列。86360038636003 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(shí)，我們學(xué)習(xí)了限制酶切割后有兩種不同的結(jié)果，一種產(chǎn)生黏性末端，一種產(chǎn)生平末端。那么恢復(fù)它們的連接，所用DNA連接酶是否可以不加選擇？同學(xué)們應(yīng)從書中求得真知，自己解答這個(gè)問題。閱讀課本 DNA連接酶----“分子縫合針” 完成下面問題： 生：應(yīng)該有所選擇。因?yàn)镋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(fù)被限制酶切開的兩個(gè)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_______.8636003 （4）DNA連接酶和DNA聚合酶的區(qū)別 課后小結(jié) 本節(jié)課充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，很好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力。但是不能兼顧到一小部分動(dòng)手能力不是很強(qiáng)的學(xué)生，使得他們一直處于學(xué)習(xí)被動(dòng)之中。