1、名校名 推薦基因工程的基本操作程序教學(xué)內(nèi)容教學(xué) 程1. 前 前準(zhǔn) ：通 解決以下 ，引入 基因工1、基因工程的基本操作程序主要包括哪幾個程的基本步 ？操作程序2、 分析每一步 的必要性。的學(xué) 。 ：通 同學(xué) 都能解決第一個 ，基因工程的基本操作程序包括生：目的基因的 取、基因表達(dá) 體的構(gòu)建、將目的基因 入受體 胞、目的基因的 與 定。 ：第二個 我 可以將它拆分成四個小 逐個兒解決：1、 什么要有“目的基因的 取” 一步？先 一個同學(xué)將基因工程的原理告 大家。生：基因工程是指按照人 的愿望， 行 格的 ，通 體外 dna重 和 基因等技 ， 予生物以新的 特性， 造出更符合人 需要的新的生物

2、型和生物 品。 ： 既是基因工程的原理又是其概念，通 一表述中的“ 造出更符合人 需要的新的生物 型和生物 品”你得出什么 的信息？生： 是基因工程的 點也是基因工程的目的，可以 一目 的只有目的基因，有了目的基因我 才能 予一種生物以另一種生物的 特性。 ：很好，良好的開端等于成功的一半，我 往下分析教學(xué)手段 期和方法目 加 環(huán)節(jié)使學(xué)生 學(xué)生 。 每一步 的必要性引 大家思考。2、 什么要有“表達(dá) 體的構(gòu)建” 一步？1名校名 推薦生：構(gòu)建表達(dá)載體的目的是為了使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時使目的基因能表達(dá)和發(fā)揮作用。 （教材 p11）師：看來同學(xué)們課前已經(jīng)進行了精心

3、預(yù)習(xí)了，那么第三步 “目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞”它又是出于什么目的呢？生：單獨的 dna片段目的基因是不能穩(wěn)定遺傳的，含有目的基因的表達(dá)載體只有進入受體細(xì)胞，并且維持穩(wěn)定和表達(dá)，才能實現(xiàn)一種生物的基因在另一種生物中的轉(zhuǎn)化。（教材 p12）贊揚也是教育的一種方式。將直白的教學(xué)內(nèi)容變得有思維力度。師：最后一步“目的基因的檢測與鑒定”呢？生：這是因為目的基因是否真正插入受體細(xì)胞的dna 中，是否能夠在受體細(xì)胞中穩(wěn)定遺傳和正確表達(dá)，只有通過檢測、鑒定才能得知。（教材p13）師：看來基因工程的每個操作步驟都是必不可少的，下面我們按照基因工程的操作步驟，對每一程序的相關(guān)技術(shù)和方法進行學(xué)習(xí)以上教學(xué)也學(xué)生討論。2

4、. 學(xué)習(xí)目的基因的獲取一、目的基因的獲取通俗地講就是將需要的基因從供體生物的細(xì)胞內(nèi)提取出來。閱讀教材 9 11 頁相關(guān)內(nèi)容，回答下列問題：1、 什么是目的基因，舉例說明。生：目的基因主要是指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因，例如，與生物抗逆性有關(guān)的基因、與優(yōu)良品質(zhì)相關(guān)的基因、與生物藥物和保健品有關(guān)的基因、與毒物降解有關(guān)的基因， 以及與工業(yè)所需用酶相關(guān)的基因等。師：同樣目的基因還可以是一些具有調(diào)控作用的因子。目前被較廣泛提取使用的目的基因有：蘇云金桿菌抗蟲基因、人胰島素基因、人干擾素基因、種子貯藏蛋白基因、植物抗病基因等。師：獲得目的基因的方法有哪些？是將四個操討論中及時作過程整合發(fā)現(xiàn)有創(chuàng)新到一個完整思維的

5、學(xué)的過程之中生，鼓勵發(fā)表意見。學(xué)生再次議論。及時鼓勵學(xué)2名校名 推薦生：可以從基因文庫中獲取目的基因，還可以利用生。pcr技術(shù)擴增目的基因。師：什么是基因文庫？學(xué)生看書。生：將含有某種生物不同基因的許多 dna片段，導(dǎo)入受體菌的群體中儲存，各個受體菌分別含有這種生物的不同的基因，稱為基因文庫。師：什么是部分基因文庫？生：只含有一種生物的一部分基因，這樣的基因文庫叫做部分基因文庫。師：基因文庫包含了某種生物的全部基因，又可稱為基因組文庫，如果將每個基因看成一本書則基因教師點撥。文庫就可以比喻成國家圖書館，這里的資料既多又齊全，而部分基因文庫只包含了該生物的部分基因，2.1 從基因如， cdna文

6、庫，因此部分基因文庫只能比喻成某個文庫中獲取目市或單位的圖書館。閱讀教材p11 的生物技術(shù)資料的基因卡，比較cdna文庫和基因組文庫的區(qū)別。引導(dǎo)學(xué)生對基因組文庫和部分基因文庫作對比，在比較中加深認(rèn)識。師：怎樣從基因文庫中得到我們所需的目的基因？生：根據(jù)基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色體上的位置、基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 mrna，以及基因翻譯產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性來獲取目的基因。師：很好。除了這種方法我們還可以利用 pcr技術(shù)擴增目的基因。 pcr是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) (polymerasechain reaction)的縮寫，是一項再生物體外復(fù)制特定 dna片段的核酸合成技術(shù)。通過此技術(shù)，可獲取大量的目

7、的基因。通過閱讀教材完成下列填空。讓文字與插圖結(jié)合，使抽象的文字在直觀的插圖中得以體現(xiàn)。原理：（ dna的復(fù)制）條件：（已知基因的核苷酸序列，四種脫氧核苷酸，一對引物，dna聚合酶）方式：以（指數(shù)）方式擴增，即（ 2n）（ n 學(xué)生看插圖。提高學(xué)生思維的深刻性。3名校名 推薦為擴增循環(huán)的次數(shù)）結(jié)果：（使目的基因的片段在短時間內(nèi)成百萬倍地擴增）學(xué)生看書。過程 ： a、 dna變性（ 90 -96 ）：目的基因 dna受熱變性，（氫鍵斷裂），形成2.2 利用 pcr（ dna單鏈）。 b、退火（復(fù)性 25-65 ）：系統(tǒng)溫度降低，（引物）與（ dna模板）結(jié)技術(shù)擴增目的合，形成局部雙鏈。c、延伸（

8、 70-75 ）：合成基因鏈在（ dna聚合酶）作用下進行延伸，合成與模板互補的dna。師：此外，如果基因比較小，核苷酸序列又已知，解決本課的也可以通過 dna合成儀用化學(xué)方法直接人工合成。難點。二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建學(xué)生看書，這是實施基因工程的第二步也是基因工程的核心。接著議論。1. 用一定的 _（限制酶）切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切口，露出 _（黏性末端）。2. 用 _（同一種限制酶） 切斷目的基因，。使其產(chǎn)生 _ （相同的黏性末端）。3. 將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的_（切口）看書學(xué)習(xí)。處，再加入適量_（ dna連接酶），形成了一個重組 dna分子（重組質(zhì)粒）師：看圖 1-10 基因的表達(dá)

9、載體模式圖總結(jié)基因表達(dá)載體的組成。學(xué)生討論。生：基因表達(dá)載體是由復(fù)制原點，目的基因，啟動子，終止子，標(biāo)記基因師：它們各自的作用是什么呢？生：啟動子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的 dna片段，位于基因的首端，它是 rna聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出 mrna，最終獲得所需要的以填空的形將局部問題式，誘導(dǎo)思整合到實際考，解決難工作的全過點。程中思考。4名校名 推薦蛋白質(zhì)。3.學(xué)習(xí)基生：終止子位于基因的尾端，是一段特殊結(jié)構(gòu)的dna因表達(dá)載體的短片段，使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止下來。構(gòu)建生：標(biāo)記基因的作用是為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因， 從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來。師：并不是所有的基

10、因表達(dá)載體都是一樣，根據(jù)受體細(xì)胞的不同它們也會有相應(yīng)的變化。三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞師：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法，目前開發(fā)出來的已有很多種，每種方法都有其利弊，適合于不學(xué)生歸納。同的受體細(xì)胞，在具體實施過程中，究竟選哪種方法，要根據(jù)具體情況而定。1、將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法，閱讀教材 p12 回答下列問題：你能說說農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的大概過程嗎？根據(jù)農(nóng)桿菌可將目的基因?qū)腚p子葉植物的機理， 你能分析出農(nóng)桿菌不能將目的基因?qū)雴巫尤~植物的原因嗎？學(xué)生生：根瘤農(nóng)桿菌具有趨化性，即植物的受傷組織會產(chǎn)結(jié)合插圖尋生一些糖類和酚類物質(zhì)吸引根瘤農(nóng)桿菌向受傷組織

11、找集中，而研究表明這種物質(zhì)是在雙子葉植物的細(xì)胞壁中合成的，通常不存在于單子葉植物中，這也是單子葉植物不被根瘤農(nóng)桿菌侵染的原因。利用插圖加深對載體必須具備條件的認(rèn)識。如果想將一個抗病基因?qū)雴巫尤~植物，理論上你認(rèn)培養(yǎng)學(xué)生的為該怎么做？歸納能力。生：選擇合適的農(nóng)桿菌菌株，加趨化和誘導(dǎo)的物質(zhì)使農(nóng)桿菌向植物受傷組織靠攏。5名校名 推薦2、將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞顯微注射技術(shù)是轉(zhuǎn)基因動物中采用最多，也是最為有效的一種將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞的方法。3、將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞4.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)思考：為什么選用微生物作為受體細(xì)胞？胞生：原核生物具有一些其他生物沒有的特點：繁殖快，多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對

12、較少等，因此，早期的基因工程都用原核生物作為受體細(xì)胞。4.1 將目的基師：大腸桿菌細(xì)胞最常用的轉(zhuǎn)化方法是:因?qū)胫参锛?xì)胞4.2 將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞首先用 ca2+ 處理細(xì)胞 , 以增大細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性,使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中 dna分子的生理狀態(tài) , 這種細(xì)胞稱為感受態(tài)細(xì)胞 .第二步是將重組表達(dá)載體 dna分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合 , 在一定的溫度下促進感受態(tài)細(xì)胞吸收 dna分子 , 完成轉(zhuǎn)化過程 .第二步目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)，隨其繁殖而復(fù)制， 由于細(xì)菌繁殖的速度非常快， 在很短的時間內(nèi)就能獲得大量的目的基因。2思考：為什么要用ca處理細(xì)胞？生：因為大腸桿菌等細(xì)菌的細(xì)胞壁

13、成分主要是肽聚糖，因此一般要先用 ca2處理，以增加細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性 。四、目的基因的檢測與鑒定分析插圖體現(xiàn)基礎(chǔ)知識的準(zhǔn)確運看書學(xué)習(xí)。用。在運用中加深對基礎(chǔ)知識的深層次理解教師點撥4.3 將目的基因?qū)胛⑸飵煟菏荏w細(xì)胞攝入 dna分子后就說明目的基因完成了表達(dá)嗎？生：不能，受體細(xì)胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達(dá) 。師：這是基因工程的最后一步也是檢查基因工程是6名校名 推薦細(xì)胞否做成功的一步。它可以從以下三個是方面進行檢測：檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體 dna上是否插入了目的基因，一般采用的方法是 dna分子雜交。 采用一定的技術(shù)手段， 將兩種生物的 dna分子的單鏈放在一起，如果這兩個單鏈具有互補的堿基序列，那么，互補的堿基序列就會結(jié)合在一起，形成雜合雙鏈區(qū)；在沒