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| 第四节 基因工程简介 教学过程（1）
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作者： 天津市海河中学 冯 郁
发表时间： 2006-3-8 文章出处： 人民教育出版社
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一、激发情趣、复习导入、引出新课
众所周知，对于大多数生物而言， DNA是主要的遗传物质，有遗传效应的DNA片段叫基因，生物之所以体现出各种形态是基因表达的结果。但是各种生物间的性状千差万别这是为什么呢？
提出问题，引导学生回答：生物体的不同性状是基因特异性表达的结果。
教师演示幻灯或利用多媒体课件列举几种生物的不同性状，如下：
1．青霉菌能产生对人类有用的抗生素──青霉素。
2．豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气。
3．人的胰岛B细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度。
以上几种生物各自有其特定的性状，这些性状都是基因特异性表达的结果，但是人类能不能改造基因呢？能不能使本身没有某个性状的生物具有某个特定性状呢？例如，让禾本科植物能够固定空气中的氮气；让微生物生产出人的胰岛素、干扰素等药物。这样既节省了人力，又简化了生产，同时还不会对环境造成污染。这种设想能实现吗？回答是可以的。通过科学家们的不断努力，在20世纪70年代终于创立了一种能定向改造生物的新技术──基因工程。
根据具体实例提出假设，引导学生思考，激发学生求知、探究的欲望，同时引出本节课题：第四节基因工程简介
二、讲授新课
1．基因工程的概念
对于基因工程的概念，教师应在指导学生阅读教材的基础上，让学生理解基因工程概念的两种不同的表述方式（标准概念和通俗概念），并通过提问的方式指导学生找出概念中的关键词语，便于学生的记忆，最后由教师归纳列表，引导学生独立完成。
| 基因工程的别名 |
基因拼接技术或DNA重组技术 |
| 操作环境 |
生物体外 |
| 操作对象 |
基因 |
| 操作水平 |
DNA分子水平 |
| 基本过程 |
剪切→拼接→导入→表达 |
| 结果 |
人类需要的基因产物 |
对于概念的学习，学生往往不够重视，但是生物学概念又是学生必须了解和掌握的。这就需要教师能够利用多种方法，对抽象的概念进行简化和概括，以利于学生的理解和记忆，并为后面知识内容的讲授做好铺垫。
通过对基因工程概念的理解，我们知道其操作水平是在DNA分子水平，用普通的操作工具能够在如此微观的条件下操作吗？回答是不能。这就需要有专门的工具对DNA分子进行操作。
由基因工程的概念入手，提出相关的问题，引出基因操作的工具。
2．基因操作的工具
教师利用幻灯或多媒体课件演示基因工程培育抗虫棉的简要过程，同时提出讨论问题，进行分组讨论，最后交流讨论结果，教师进行归纳总结。
思考题：在以上的基因工程培育抗虫棉的过程中，关键步骤或难点是什么？
经过学生的讨论和交流，教师对基因工程关键步骤归纳总结：（幻灯演示或多媒体课件演示）
关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取。
关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接。
关键步骤三：抗虫基因进入棉细胞。
通过对以上关键步骤的确定，教师引导学生思考，使学生理解在关键步骤的完成过程中都要用到基因操作工具，并使学生形象地记忆“工具”的作用。（幻灯演示或多媒体课件演示）
关键步骤一的工具：基因的剪刀──限制性内切酶。
关键步骤二的工具：基因的针线──DNA连接酶。
关键步骤三的工具：基因的运输工具──运载体。
（1）基因的剪刀──限制性内切酶（简称限制酶）。
对于限制性内切酶的教学，教师应在学生熟练掌握DNA分子结构的基础上展开。通过演示幻灯或多媒体动画，将限制酶的作用过程进行动态演示，使学生理解抽象的知识内容。最后教师要在学生直观理解的基础上指导学生归纳总结限制酶的知识要点。（可让学生在观察自学的基础上自主完成）
①分布：主要在微生物中。
②作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。
③结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。
④举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。
思考题：要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性未端？
（2）基因的针线──DNA连接酶。
从DNA的结构入手，利用幻灯或多媒体动画演示连接酶的连接部位，利用形象的比喻使学生更容易接受和理解。最后教师指导学生归纳如下：（可让学生在观察自学的基础上自主完成。）
①连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板）。
②结果：两个相同的黏性未端的连接。
思考题：
用DNA连接酶连接两个相同的黏性未端要连接几个磷酸二酯键？
用限制酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？
（3）基困的运输工具──运载体
对于运载体的教学，应使学生形象地理解运载体的作用、种类及其所具备的条件，可通过教材中的示意图或多媒体演示使学生由浅入深逐步理解，指导学生归纳如下：（可让学生在观察自学的基础上自主完成）
①作用：将外源基因送入受体细胞。
②具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存。
具有多个限制酶切点。
具有某些标记基因。
③种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
④质粒的特点：质粒是基因工程中最常用的运载体。
最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。
存在于许多细菌及酵母菌等生物中。
质粒的存在对宿主细胞无影响。
质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
细胞染色体外能自主主复制的小型环状DNA分子。
思考题
质粒上会存在某些标记基因，这些标记基因有什么用途？
要想将某个特定基因与质粒相连，需要用几种限制性内切酶和几种DNA连接酶处理？
第一课时的教学重点是使学生理解基因工程的概念和基因操作的工具。通过教师适当的置疑，启发学生的思维，通过直观教学手段，将复杂的问题简化，并在教学中注意培养学生的自主学习能力、语言表达能力和文字归纳能力。同时在第一课时结尾提出疑问引导学生思考，为第二课时的进行埋下伏笔。
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