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第2节基因工程及其应用【教学目标】（一）知识目标1．简述基因工程的基本原理。2．举例说明基因工程在农业、医药等领域的应用。（二）能力目标进行转基因生物和转基因食品安全性的资料收集和分析。（三）情感目标关注转基因生物和转基因食品的安全性。【教学重点与难点】1．教学重点（1）搜集基因工程在育种上应用的事例。（2）基因工程的安全性问题。2．教学难点（1）基因工程的基本原理。（2）转基因生物与转基因食品的安全性。【教学设计】第一课时教师的组织和引导学生活动达成目标主要板书复习：（1）生物体的基因是怎样来的？（2）最古老的育种方法是什么？（3）杂交育种和诱变育种的局限是什么？（4）超越已有技术的局限性是育种技术的不断完善与发展的动力和原因。育种学家将如何突破“不能实行种间的基因交流”这一育种技术的局限呢？引入新课:展示下列资料和相关图片：资料一：蛛丝是自然界最奇特的物质之一，它具有极强的韧度，其韧度是同样直径钢材的好几倍。但与家蚕不同，蜘蛛不能家养，因为它们会互相吞食，所以不可能建立人工饲养蜘蛛的农场。30多年来，科学回忆相关概念，讨论作答：①由母体（无性生殖）或父本和母本（有性生殖）遗传而来。②通过基因突变产生新基因。选择育种。不能进行种间的基因交流。提取相关的基础知识为学习新知识做好准备。用具体的实例，激发学生学习探究的兴趣。[来源:Zxxk.Com]第2节基因工程及其应用·基因工程家们一直试图找到利用其他生物体来制造蛛丝的办法。资料二：目前，全球的氮肥生产耗费世界总电力的3%-4%，且农作物只能吸收氮肥的1/10,造成了大面积土壤和水质的污染。教师设问：请发挥你们的想象力，提出解决上述问题的设想。教师在学生讨论的基础上提出设想：（1）能否让细菌“吐出”蛛丝？（2）能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？德国科学家宣称，他们利用转基因细菌成功制造出了优质“蛛丝”，将来能利用这种丝纺织出精美布料或者轻巧而结实的绳索。蜘蛛的吐丝织网技能要受到挑战了。教师利用“问题探讨”，进一步提出问题，组织学生讨论、交流看法。（1）为什么能把一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上？（2）推测这种“嫁接”怎样才能实现？（3）这种“嫁接”对品种的改良有什么意义？教师进一步提问：生物体还可以通过什么途径得到基因？能否打破杂交育种的局限？举例说明。教师小结：人类可以利用基因工程技术按照自己的意愿直接定向改变生物。通过上述的学习和分析，请归纳出基因工程的概念。学生思考、讨论提出自己的设想。学生讨论师生交流学生分小组讨论和交流。学生设想用类似的方法来“改造”某种生物，使其符合人们某种特定的需要，说出具体设想。各小组选派代表陈述观点。通过人工的方法，把一种生物的特定基因（如人胰岛基因）转移到另一种生物（如大肠杆菌）体内。打破了杂交育种的局限，实现了种间的基因交流。学生用自己的语言表述基因工程的定义。明确基因工程和杂交育种、诱变育种的内在联系。加强对课本概念的理解请学生阅读教材P102页和P103页第一段，并思考回答下学生带着问题阅读教材，以小组为单位相互讨论，形成培养学生自主学习的能·基因工程列问题：（1）基因工程是在什么水平上操作的？（2）基因工程的最基本的工具是什么？（3）基因“剪刀”的全称和简称是什么？（4）限制酶的功能特点中指出了两个“特定”，这两个“特定”是指什么？举例说明。（5）基因的“针线”——DNA连接酶连接的是脱氧核糖与磷酸，还是连接互补的碱基对？（6）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？可以产生几个黏性末端？（7）除了课本的知识，对于限制酶和DNA连接酶你想知道什么或者你还知道什么？阅读后，师生进行交流，教师根据学生自学中存在的问题进行引导、讲解。教师最好能制作课件，用图片和动画帮助学生理解。教师小结：通过讨论，我们知道了如何获得外源基因，如何把来源不同的两个基因连接起来。但是，要将外源基因送入受体细胞，还需要专门的运输工具：运载体。可以作为运载体的有：质粒、噬菌体、动植物病毒等。教师用图片或课件动画展示质粒的结构特点。（教材插图6－5）·细胞染色体外的很小的环状DNA分子。·存在于细菌、酵母菌等生物的细胞中，对细胞的正常生活几乎没有影响。·能自主复制·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小组的共识。以小组为单位，开展组间的竞答活动。在教师的引导下，分析和理解重点和难点问题学生观看图片或课件，了解质粒的特点及其运载体功能。力。在学生阅读理解和交流的基础上，教师有针对性地展示资料讲解，解决难点问题。采用“自学——合作——教师引导——师生总结”的学习策略。质粒的知识比较抽象，教学策略以教师引导讲解的方法为主。[来源:学|科|网]的最基本工具1．基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）2．基因的“针线”——DNA连接酶3．基因的运载体——质粒、噬菌体、动植物病毒等[来源:学§科§网Z§X§X§K]·基因工程的基本操作步骤质粒。·质粒的复制只能在宿主细胞内完成。·可以容易地从细胞中取出或放入这些特点使质粒能够胜任运载体的工作，携带目的基因进入细胞。教师用多媒体课件或与教材插图6－6类似的示意图，简要归纳基因工程操作的基本步骤和大致过程。启发学生思考：1．培育转基因生物时，需要外源基因即目的基因，那么目的基因从哪里来？引导学生思考和讨论。2．若利用基因工程技术培育抗虫棉，最好选择什么细胞作为目的基因的受体细胞？引导学生思考和讨论。3．同是培养转基因植物，耐贮藏番茄培育的思路是：导入能封闭乙烯合成途径中关键酶的基因，而转基因抗虫植物培育的思路是：让导入的外源抗虫基因在受体细胞中表达。比较这两种思路及作用的异同。教师小结本节内容。课堂练习：教材P106页练习基础题1、2、3；拓展题1。布置学生以小组为单位，分专题搜集生物变异在育种上学生和教师一起归纳基因工程操作的几个步骤。根据育种的要求，从具有目的基因的生物的DNA中获得，也可以人工合成自然界没有的基因。培育转基因抗虫棉时，目的基因的最佳受体细胞是受精卵，这样，就可以保证转基因抗虫棉所有细胞都有目的基因。学生思考、师生讨论：一个是封闭──不让表达；另一个则是开放──让其表达。思路不同，但异曲同工，都培育出了对人类有益的植物品种。[来源:学,科,网Z,X,X,K]学生做完练习后，教师反馈学生的练习情况，师生围绕这些练习展开讨论，若发现学生对某些问题还不能理解，教师要有针对性的进行讲评。只要归纳其大致过程即可，不必加深扩展。让学生归纳一些解决实际问题的思路，以启发学生的思维，提升学生解决问题的能力。[来源:Zxxk.Com]即堂反馈学习情况，巩固和应用所学知识。为下节课的学习和讨论做准备。应用的事例，包括杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、基因工程育种等，这些育种方法在改良农作物或禽畜品种的实例及其经济效益或增产效果的资料。搜集关于基因安全性方面的报道、法规等资料。课外练习：教材P108页自我检测题，概念检测、知识迁移、技能应用和思维拓展。课后的复习和巩固【教学设计说明】本课时以上一个课时提出的问题“将如何突破杂交育种和诱变育种的技术局限？”切入，把现代育种技术与传统育种技术联系起来。注意引导学生把基因工程的学习与原有基础知识紧密联系起来，转基因技术育种，教材概括为四个步骤：提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的表达与检测。这四个步骤，都可以在必修1和必修2中找到理论基础。密切联系原有知识，不仅可使学习过程顺畅，更有助于帮助学生将具体方法中的各个步骤有机地联系起来。例如，“目的基因的制备”其理论基础是基因位于DNA上。要制备目的基因，就要根据育种的要求，从具有目的基因的生物的DNA中获得。