1、第六章 遗传信息的传递和表达 第三节 基因工程与转基因生物 第一课时 基因工程 一、设计意图 本节内容在上个版本的新教材的基础上做了修改，老版本的教材在介绍基因工程时， 知识性的介绍了基因工程的概念、操作步骤及应用前景，比较枯燥，而这一次新教材对该 内容做了很大的改变，利用各种实例把基因工程这个枯燥的概念进行了生动的描述，知识 的可接受性更强，教师在教学过程中也减轻了教学的难度。另外，在转基因技术的应用这 方面，具体的介绍微生物、植物、动物基因工程，开阔了学生的眼界，使学生了解了我国 生物技术的发展水平，感悟生命科学的发展对生物技术发展的推动作用，同时，通过对转 基因生物的安全性问题的讨论，使
2、学生感悟科学技术是“双刃剑” 。 课标建议教学分 2 课时完成，可以“基因工程及其基本过程”一课时， “转基因技术的 应用和转基因生物产品的安全性”一课时。由于基因操作的基本步骤比较抽象和微观，理 解起来有一定的难度，需要将复杂的问题简化，使学生直观地理解抽象事物。在教学中为 了使学生对基因操作的基本步骤有一个宏观的了解和认识，可以先让学生观看基因操作步 骤的有关录像或 flash 资料，在观看过程中教师要提出相应的思考问题启发学生思维，加深 对基因操作步骤的理解。在讲解转基因技术的应用和转基因生物产品的安全性时，可以结 合实例，同时结合教材上的“阅读与思考” 、 “发现之路” ，或者学生课后
3、自己收集资料进行 学习，使学生感受现代生物技术的灿烂前景，同时培养学生收集和获取最新生物技术信息 的能力。 二、教学目标 知识与技能 1、理解基因工程的概念 2、理解基因工程的基本过程 3、理解基因工程的应用及其可能带来的安全性问题 过程与方法 1、通过学习和阅读基因工程发展过程中的重要事件和研究成果，加深理解基因工程的 原理和一般操作过程。 2、从网络和报刊杂志上搜索并关注基因工程对人类经济、生活和科学发展的贡献，及 其发展前景和可能带来的安全性问题 3、开展“科学技术是双刃剑”的思考和讨论。 情感、态度与价值观 1、全面思考基因工程所带来的巨大社会效益和经济效益，以及社会伦理和安全性问题，
4、 树立正确的科学价值观。 2、从基因工程的发展历程中，感悟生命科学的发展对生物技术发展的推动作用。 三、教学重点与难点 重点： 1、基因工程的概念 2、基因工程的基本步骤 3、转基因生物 难点： 1、限制酶和 DNA 连接酶 2、重组 DNA 3、基因工程的基本步骤 四、教学准备 多媒体课件 五、教学过程 教学内容 教师行为 学生活动 教学说明 新课引入 一则报道引入： 一场没有硝烟的“高科技大战” 问：我国的科学家是怎样赢得 这场没有硝烟的战争的呢？ 转折引入主题：转基因抗虫棉 是怎样设计出来的呢？ 我们知道生物的性状是由 基因决定的，棉花本身没有抗 虫基因，不能表达抗虫性状。 如果能够把其
5、他生物体内的抗 虫基因转移给棉花，并且使它 能表达出来，那么棉花就能表 现抗虫性状。这在几十年前根 本是很难想象的事情，现在我 们就能够做到，就是靠基因工 程技术的帮助。 本节课就和大家一起学习 新课“基因工程和转基因生物” 。 读一读报道 思考并讨论：科技是 第一生产力，要赢得转基 因抗虫棉的市场份额，就 必须要有生产转基因抗虫 棉的科学技术，即基因工 程技术。 激发爱国热情，产生 对本节课内容的学习的兴 趣。 出示“一场 没有硝烟的 高科技大 战 ”PPT 一、基因工 程 1、基因工 程三种必要 的工具 问：我国自主知识产权的转基 因抗虫棉是怎样创造出来的呢？ 阅读书本，了解转基因抗 虫棉
6、的产生过程。 回答：从具有抗虫性状的 细菌 DNA 分子中获取抗虫 基因；将抗虫基因与运载 体拼接成为重组 DNA；将重 组 DNA 导入选育棉花细胞 内，使基因在其中得到表 问：如何“获取” 、 “拼接” 、 “导入”呢？ 归纳：实现这一精确的操作过 程，至少需要三种必要的工具： 第一，切割 DNA 的工具是限制 性核酸内切酶。 （展示 PPT） 问：限制性内切酶是如何切割 DNA 分子的？ 归纳演示：限制酶能识别 DNA 分子切点两端特定的碱基序列， 对 DNA 分子进行交错切割，形 成的 DNA 片段末端带有数个碱 基的单链“尾巴” 。 问：这样切割有什么好处？ 第二，将两个 DNA 片
7、段“粘连” 起来拼接成新的 DNA 分子的是 DNA 连接酶。 （展示 PPT） 问：DNA 连接酶在将两个 DNA 片段“粘连”起来拼接成新的 DNA 分子时根据的是什么原则？ 第三，用质粒作为运载体，将 基因送入细胞中。 （展示 PPT） 问：为什么要用质粒将目的基 因送入细胞中？质粒是什么？ 达。 回答：切割 DNA 分子获得 抗虫基因的酶“化学 剪刀” ；连接抗虫基因和运 载体的酶“化学浆糊” ； 将重组 DNA 导入细胞中的 运载体“分子运输车” 。 回答：切断特定部位两个 脱氧核苷酸之间的键。 回答：这样在“拼接”时 就起到了重要的作用。 回答：根据碱基互补配对 原则。 回答：通常
8、外源基因无法 进入另一种生物的细胞， 即使人工注入也会被细胞 内的核酸酶分解，所以一 般用质粒作为载体，将外 源基因送入细胞。它是一 种能自主复制的双链闭合 环状 DNA 分子，可在细胞 内自主复制，或者接合到 播放基因工 程简介（三 种操作工具） 演示限制性 核酸内切酶 的作用。 展示 DNA 连 接酶的作用 归纳：只有质粒能够将外源基 因送入细胞，它的环状 DNA 分 子有一段抗生素的抗性基因， 是筛选重组 DNA 的必要条件。 归纳：有了这三样工具，我们 就可以依据预先设计的蓝图， 用人工方法将某种生物的基因， 接合到另一种生物的基因组 DNA 中并使其表达，使后者获 得新的遗传性状，产
9、生出人类 所需要的产物，或创造出新的 生物类型，这也就是所谓的基 因工程。 染色体 DNA 上随其同步复 制。 理解基因工程的概念。 展示基因工 程的概念。 二、基因工 程的基本过 程 1、获取目 的基因 2、目的基 因与运载体 的重组 转折引入基因工程的基本过程 的学习：基因工程并不像我们 刚才学习的那么简单，它是十 分复杂精细的过程。它的基本 步骤是怎样的呢？下面我们以 转基因抗虫棉的产生过程为例 来学习基因工程的基本过程。 问：什么是目的基因？这里的 目的基因指的是什么？ 问：获得目的基因的方法有哪 些？ 归纳：从生物细胞中分离目的 基因，要先确定目的基因在 DNA 分子中的位置，然后用
10、三 个工具中的限制酶切出该目的 基因，即抗虫基因。 用与切取目的基因相同的限制 酶将质粒切开，在 DNA 连接酶 的作用下，使抗虫基因与质粒 结合成环状的重组 DNA 分子 （重组质粒） 。 问：为什么要用相同的限制酶 切割目的基因和质粒？ 回答：这里指的是抗虫基 因。 回答：从某种生物体细胞 中分离或者通过化学方法 人工合成。 思考后回答：酶具有专一 性，用相同的限制酶切割 演示 flash 动画转基因 棉花的产生 过程。 演示从生物 细胞中分离 目的基因。 演示目的基 因与运载体 重组的过程 3、重组 DNA 分子导入受 体细胞 4、筛选含 目的基因的 受体细胞 归纳：具备互补配对的条件后
11、， 一定要有连接酶才能使目的基 因和质粒重组成功。 归纳：只有将重组质粒导入活 的受体细胞，才能是目的基因 所含的遗传信息得以表达。 问：是不是所有的重组 DNA 分 子都能成功导入受体细胞？为 什么要进行筛选含目的基因的 受体细胞？ 问：怎样进行筛选呢？ 归纳：那么成功导入受体细胞 的目的基因就会在受体细胞内 得到表达，也就是说抗虫基因 在棉花植株中得到表达，一旦 有棉铃虫来侵蚀棉花植株时， 它很快就会死亡。 后，目的基因与质粒切开 的单链部分是互补的，可 以配对结合成重组 DNA，而 不用相同的限制酶切割， 会导致目的基因与质粒切 开的部分无法互补配对结 合。 回答：重组质粒导入受体 细胞的概率很低，一般在 10-7，为了得到成功导入的 受体细胞，就要进行筛选。 阅读 P57 和 P59 的“广角 镜” 。 回答：利用质粒中的抗生 素抗性基因，将受体细胞 放在含有抗生素的培养基 中生长，成功导入目的基 因的受体细胞含抗生素基 因，不会死亡，而未成功 导入目的基因的受体细胞 将在培养基上停止生长而 死亡。 三、总结 生物学还有很多奥秘值得 我们去探求，不久的将来，在 座的各位将会升入更高一层学 府深造，如果同学们有幸学习 了生物学，希望你们在这个生 物学科的前沿领域中有所收获。 激励学生进一步探究 四、练习 展示 PPT 完成 ppt 上的练习
