基因工程專題復(fù)習(xí)（一）教學(xué)設(shè)計(jì)1、教學(xué)重點(diǎn)：DNA重組技術(shù)的基本工具基因工程技術(shù)的原理及基本操作程序2、教學(xué)難點(diǎn)：獲取目的基因中的工具酶PCR技術(shù)與DNA分子復(fù)制的比較構(gòu)建基因表達(dá)載體及相關(guān)應(yīng)用3、教學(xué)活動(dòng)活動(dòng)1【導(dǎo)入】案例：設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)基因熒光植物的研制明確考綱考向、命題熱點(diǎn)。提出學(xué)習(xí)任務(wù)，在復(fù)習(xí)過程中引起同學(xué)足夠的重視。引入科技日?qǐng)?bào)一則關(guān)于“人工培育可持續(xù)發(fā)光植物”報(bào)道展示發(fā)光小盆栽圖片引發(fā)思考。師：科技日趨成熟的今天，已讓電影里的景象不再遙不可及。人工培育發(fā)光植物的相關(guān)成果越來越多。近期，科研團(tuán)隊(duì)的專家們正在將螢火蟲的發(fā)光基因移植到一種名為擬南芥的植物體上，已經(jīng)可以達(dá)到將發(fā)光小盆栽用作臺(tái)燈閱讀。本節(jié)課我們就一起嘗試?yán)盟鶎W(xué)內(nèi)容來模擬一下設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)基因熒光植物的研制過程活動(dòng)2【活動(dòng)】基因工程的基本操作程序，播放一個(gè)微課：主題把人胰島素基因?qū)氪竽c桿菌師：發(fā)光基因（螢火蟲的熒光素酶基因）、擬南芥細(xì)胞、發(fā)光擬南芥，你有什么思路？

在學(xué)案上梳理一下需要經(jīng)過哪些基本操作程序？生：嘗試?yán)盟鶎W(xué)過的基因工程知識(shí)，分組討論，歸納總結(jié)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)基因熒光植物的基本步驟師：隨機(jī)抽取投影展示活動(dòng)3【活動(dòng)】步驟一：獲取目的基因師：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，獲取目的基因的方法也越來越多請(qǐng)?jiān)趯W(xué)案上寫下一種你覺得最優(yōu)的或者最熟悉的方法，并簡(jiǎn)述如何獲取，例如在該過程中用到哪些酶等。生思考討論，查閱筆記，完成學(xué)案中表格師巡回指導(dǎo)：科學(xué)家就是通過建立蘇云金芽孢桿菌的基因文庫，從中篩選出了殺蟲基因Bt毒蛋白基因。要建立基因文庫就必須使用限制酶對(duì)其基因組DNA進(jìn)行切割。師隨機(jī)抽取投影展示小組答案，師生一并進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。（例如：通過仔細(xì)研讀課文，有學(xué)生寫出如何從基因文庫中獲取目的基因時(shí)用到了教材中的話“這還是一件比較復(fù)雜的事情，要根據(jù)目的基因的有關(guān)信息”）師板書總結(jié)：包括從基因文庫中獲取、通過PCR技術(shù)、用化學(xué)方法人工合成。（為下面的內(nèi)容做好鋪墊）

活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過新課的學(xué)習(xí)對(duì)基因工程的內(nèi)容已有初步的認(rèn)識(shí)。復(fù)習(xí)課的重點(diǎn)應(yīng)該落在引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立構(gòu)建完善的知識(shí)體系上。以一個(gè)新的背景案例為基礎(chǔ)，引發(fā)興趣，讓學(xué)生回憶總結(jié)基因工程的基本操作步驟，甚至回歸教材牢固自己的基礎(chǔ)。因?yàn)楸竟?jié)課重點(diǎn)突出的是基因工程的步驟中工具酶中限制酶的使用及基因表達(dá)載體的構(gòu)建，對(duì)于如何構(gòu)建基因文庫、基因組文庫和部分基因文庫的比較等不作展開分析。

活動(dòng)4【活動(dòng)】A、從基因文庫中獲取目的基因A、從已建立的螢火蟲基因文庫中獲取發(fā)光基因：設(shè)疑：師提示基因文庫的概念

師：如果已經(jīng)建立了螢火蟲的基因文庫，那我們就可以通過相應(yīng)的方法直接分離得到發(fā)光基因了，那如何從基因文庫中篩選、分離出我們所需的發(fā)光基因？

生：根據(jù)基因的相關(guān)信息如基因的核苷酸序列、基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA等用探針挑選用限制酶酶切來分離師總結(jié)：我們的工程是在分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，在剪切和拼接的過程中熟練運(yùn)用工具酶，挑選對(duì)的工具酶進(jìn)行酶切就非常關(guān)鍵了。按照我們的研制流程來“紙上談兵”一下吧小組討論完成第一組辨析，如果發(fā)光基因被我們找到如圖所示，結(jié)合表中所列7種限制酶的信息回答問題：③若BamHⅠ酶切的DNA末端與BclⅠ酶切的DNA末端連接，連接部位的6個(gè)堿基對(duì)序列為______，對(duì)于該部位，這兩種酶________(填“都能”、“都不能”或“只有一種能”)切開。

難點(diǎn)突破：設(shè)計(jì)真題演練環(huán)節(jié)，讓學(xué)生實(shí)戰(zhàn)演練限制酶的選擇過程?；顒?dòng)5【活動(dòng)】B、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增師設(shè)疑：1、之前同學(xué)在方案中提到了PCR技術(shù)，如果想在短期內(nèi)大量擴(kuò)增目的基因，可以采取PCR技術(shù)。PCR技術(shù)僅僅可以完成擴(kuò)增的需要嗎？在擴(kuò)增的同時(shí)能否完成對(duì)目的基因的切取？2、如果發(fā)光基因是位于一段較長(zhǎng)的DNA片段中，而我們只了解到目的基因兩端的核苷酸序列，可以通過對(duì)什么的設(shè)計(jì)，在擴(kuò)增DNA片段的同時(shí)獲取其中的目的基因？3、視頻中，在第幾輪的循環(huán)產(chǎn)物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈等長(zhǎng)的目的基因片段？（說明了可以在擴(kuò)增的同時(shí)完成酶切）

播放一個(gè)關(guān)于PCR技術(shù)微課資料

結(jié)合學(xué)案的問題請(qǐng)同學(xué)給出答案

活動(dòng)6【活動(dòng)】C、用化學(xué)方法人工合成師引入：由此可見，設(shè)計(jì)引物是PCR技術(shù)的關(guān)鍵步驟之一；同學(xué)在學(xué)案中還寫出，如果基因比較小，核苷酸序列又已知，也可以通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成。師設(shè)疑：如果發(fā)光基因的核苷酸序列未知，只了解到相關(guān)蛋白質(zhì)當(dāng)中的氨基酸序列呢？生：按照中心法則的反向逆推或者找到基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA，利用反轉(zhuǎn)錄的方法。師總結(jié)：利用反轉(zhuǎn)錄的方法，由mRNA反轉(zhuǎn)錄出DNA。也是一種常用的人工合成目的基因的方法。

活動(dòng)7【活動(dòng)】步驟二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建導(dǎo)入：獲取發(fā)光基因以后，我們的目標(biāo)是能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)化，使目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定并表達(dá)。而目的基因片段不能穩(wěn)定的獨(dú)立遺傳，要選擇與合適的運(yùn)載體結(jié)合將其導(dǎo)入受體細(xì)胞。因此構(gòu)建基因表達(dá)載體是基因工程操作的第二步，也是基因工程的核心步驟。師設(shè)疑：1、基因工程中最常用的運(yùn)載體是質(zhì)粒，和之前用于擴(kuò)增儲(chǔ)存時(shí)的克隆性載體不同，構(gòu)建表達(dá)載體一般應(yīng)具有五個(gè)基本環(huán)節(jié)分別是什么？生完成學(xué)案第一組真題，歸納并回答。2、回歸案例設(shè)計(jì)，真題演練進(jìn)階：在構(gòu)建發(fā)光基因表達(dá)載體的過程中，我們?cè)诳紤]選擇限制酶酶切的時(shí)候，外源DNA和質(zhì)粒就要同時(shí)分析了！實(shí)際操作遇到的情況更要復(fù)雜的多，請(qǐng)同學(xué)繼續(xù)合作完成我們的設(shè)計(jì)，這次加上了質(zhì)粒：

設(shè)計(jì)意圖及難點(diǎn)突破：基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心，相關(guān)知識(shí)也是高考考查的熱點(diǎn)，所以成為本節(jié)課要重點(diǎn)突破的難點(diǎn)。在基因表達(dá)載體構(gòu)建過程中，對(duì)限制酶的選擇又是重中之重。案例設(shè)計(jì)讓學(xué)生探究一種限制酶切割外源DNA和質(zhì)粒，與兩種限制酶切割分別可以獲得哪些連接產(chǎn)物等，并將結(jié)果進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，讓學(xué)生直觀清晰的了解優(yōu)先選擇兩種限制酶切割避免了哪些問題。設(shè)計(jì)真題演練環(huán)節(jié)，促進(jìn)學(xué)生將現(xiàn)有知識(shí)向新情境中遷移的能力。

活動(dòng)8【講授】步驟三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞師：1、為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，構(gòu)建了發(fā)光基因的表達(dá)載體后，將其導(dǎo)入到擬南芥（植物）細(xì)胞中，理論上應(yīng)用哪些方法？2、據(jù)我們課前的資料顯示：

科學(xué)家就是將發(fā)光基因放進(jìn)液態(tài)農(nóng)桿菌中，而后澆灌到植物上，農(nóng)桿菌可將發(fā)光基因轉(zhuǎn)移到植物內(nèi)。為何如此做？

農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法是植物基因工程研究中最常用的方法，現(xiàn)在成功轉(zhuǎn)化的植物實(shí)例中有80%左右是通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)而實(shí)現(xiàn)的，請(qǐng)同學(xué)思考回憶農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的大致過程。

生分組討論，歸納過程。

師小結(jié)，留下思考，期待下節(jié)課：本節(jié)課我們一起完成了一個(gè)大項(xiàng)目，嘗試設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)基因熒光植物的研制過程，重點(diǎn)訓(xùn)練了基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程