《基因工程及其應用》教學設計

一、總體設計指導思想

本節課突出對學生技能和科學素質的培養，通過精心設計課堂教學環節，來

培養學生的信息提取能力、識圖能力、語言表達能力、實際操作能力及培養學生

的科學精神和科學素養。

二、教材分析

基因工程是現代生物科技中的熱點，逐漸對人類的生產和生活產生了巨大的

影響，學習這一內容既有利于學生對這一前沿科技的了解，也能讓學生對科學技

術社會三者的關系有更深入的理解，還能為學生的人生規劃提供一種新的視角。

而對這一專題的教學，首先要考慮基礎性，高中階段的教學不是培養專家，而是

要全面提高學生的科學素養，因此著力點應瞄準對學生的發展起根本作用的知識

能力用想情感上，針對本節內容即簡述基因工程的基本原理，舉例說出基因工程

在農業、醫藥等領域的應用，關注轉基因生物和轉基因食品的安全性；關注基因

工程的發展，認同基因工程的應用促進生產力的提高；運用所學DNA重組技術的

知識，模擬制作重組DNA模型，而本課知識、能力上主要解決基因工程操作的原

理及基本步驟以及模型構建。

三、教學目標

（-）知識目標

簡述基因工程的基本原理

舉例說出基因工程在農業、醫藥等領域的應用

關注轉基因生物和轉基因食品的安全性；

（二）情感態度價值觀目標

關注基因工程的發展，認同基因工程的應用促進生產力的提高

（三）能力目標

運用所學DNA重組技術的知識，模擬制作重組DNA模型。

四、教學重難點

重點：①基因工程的主要步驟

②基因工程的應用

③轉基因生物和食品的安全性

難點：①基因工程的基本原理。

②轉基因生物與轉基因食品的安全性。

五、教學過程：

程序教師活動學生活動設計意圖

1.展示圖片：能發光

的水母和不能發光學以致用，以己學

引入新課的熱帶斑馬魚知識為基礎，發散

2.提出問題：若想獲思考回答學生思維，解決實

得能發光的熱帶斑際問題。

馬魚該如何操作

引導學生思考導入

基因工程并呈現本

節課的學習目標

環節1.核心概念教

學

基因工程展小基因工程的概認真聽講，理解，回答使學生直觀的感知

的概念念，抓住核心點即基知識

因工程的別名、原理

和結果

環節2.提取信息

呈現材料:美國人培

育轉基因大腸桿菌通過閱讀材料找出

的過程材料閱讀資料，找出能代表培育轉基因大三個關鍵動詞，培

提出問題:找出能代腸桿菌關鍵步驟的三個動詞養學生提取信息的

表培育轉基因大腸能力。

桿菌關鍵步驟的三

基因工程個動詞

的基本工環節3.合作探究

具說明三個關鍵動詞

即剪切、插入、轉移

入各對應一種基木通過自主學習培養

I具即限制酶、自主學習課本102頁最后一段至103學生獨立思考的能

DNA連接酷、運載頁第二段，思考后小組合作討論以上力，通過小組合作

體，關于三種基本工三個問題討論培養學生的團

具呈現三個問題引隊合作意識。

導學生自主學習后

小組合租探究：

（1）限制酶的分布、

作用及特性

(2)DNA連接酶的

作用、作用對象和作

用部位

(3)運載體的常見

種類、作用

學生思考討論后，根

據學生的回答通過

圖像引導學生正確

理解相關知識

環節4.讀圖說話

展示基因工程操作

的過程圖即課本圖

6-6培養學生識圖能力

提出要求:用自己的及語言表達能力進

話描述基因工程操讀圖識圖，自主組織語言描述基因工一步形成規范的學

作的一般步驟程的操作過程科語言意識和素養

根據學生描述進一

步規范化從而概括

基因工程出基因工程操作的

的基本操四個基本步驟

作步驟環節5.動手動腦一

模型制作

提供以下材料

剪刀限制酶(一G本模型制作的設計

1AATTC—)；膠帶和運用，旨在激發

--DNA連接酶；環枳極動腦思考、動手操作，動嘴描述，學生探索和協作的

形紙帶一質粒;紙條小組合作制作基因表達載體構建的興趣，培養學生的

--含目的基因的過程模型動手能力和思維能

DNA分子力及語言表達能力

提出要求:制作模型和團隊合作意識

模擬基因工程的關

鍵操作步驟,邊制作

邊描述。

利用多媒體課件板學生總結本節課知識要點鞏固基礎知識，形

課堂小結書引導學生概括總成關于本節的整體

結知識網絡

呈現當堂檢測題目進行檢測檢測學生聽課效

5min后核對答案訂正答案果，幫助學生查漏

當堂達標

給出自我評價表進行本節效果自我評價，并總結出本補缺。

檢測

節課的疑惑與問題

六、學案設計:

6.2基因工程-一課堂探究案

一.學習目標

1.簡述基因工程的基本原理

2.通過模型制作理解基因工程的關鍵步驟

二.合作探究

1.核心概念：基因工程

又叫做基因拼接技術或DNA重組技術。通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種

基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。

別名原理

結果—

2.信息提取：閱讀以下資料，找出能代表培育轉基因大腸桿菌關鍵步驟的三個動詞。

美國人在1978年用大腸桿菌生產出了胰島素，大腸桿菌產生胰島素并進行批量生產的原理

是運用到了現代生物技術的轉基因技術，它是先將人胰島素基因從人的染色體DNA上剪切出

來，插入從細菌細胞中提取出來的質粒(作為載體)中，再將這個合并起來的、帶有胰島素

基因的質粒，轉移入大腸桿菌的細胞中，隨后該胰島素基因會指導大腸桿菌細胞產生胰島素，

人類即可將這些胰島素提取并收集出來，用于治療糖尿病病人，給糖尿病患者帶來了福音.

能代表培育轉基因大腸桿菌關鍵步驟的三個動詞分別是________、_________、o

3.合作探究：閱讀課本102頁最后一段至103頁第二段，探討以下問題

(1)限制酶的分布、作用及特性

思考一：限制性核酸內切醒切割的是DNA分子的哪個部位—

(2)DNA連接酶的作用、作用對象和作用部位

思考二:DMA連接酶與DNA聚合前有何區別？

(3)運載體的常見種類、作用

4.讀圖說話：讀下圖，用自己的話描述基因工程操作的?般步驟。

5.動手動腦：用以下制作模型模擬基因工程的關鍵操作步驟，邊制作邊描述。

剪刀-----限制酶（—GIAATTC-）；膠帶------DNA連接酶；環形紙帶------質粒；

紙條-----含目的基因的DNA分子

三.當堂達標檢測

1.基因工程中基因的“剪刀”是（）

A.噬菌體、動植物病毒

B.DNA連接酶

C.質粒

D.限制性核酸內切筋

2.（2014?金山區一模）下列物質中，不具有特異性識別作用的是（）

A.糖蛋白B.抗體

C.質粒D.限制性核酸內切酶

3.下列關于DNA連接酶的作用敘述正確的是（）

A.將單個核甘酸加到某個DNA片段末端，形成磷酸二酯鍵

B.將斷開的兩個DNA片段的骨架連接起來，重新形成璘酸二酯鍵

C.連接兩條DNA鏈上堿基之間的氫鍵

D.只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端連接起來，而不能連接任意兩個DNA片段

4.（2015?巴中模擬）下列關于生物知識的敘述中，正確的是（）

①在基因工程操作中所用到的工具酶有限制性核酸內切酶、DNA連接酶、運載體；

②人和動物細胞在無氧條件下也能分解有機物、釋放能量，并產生二氧化碳；

③乳酸菌、酵母菌和藍藻的細胞內都有核糖體、DNA、RNA；

④質粒和線粒體是既有核酸又有膜的細胞結構；

⑤糖蛋白、抗體、受體、tRNA都是具有特異性識別作用的物質；

⑥噬菌體侵染細菌的實驗證明了DNA是主要的遺傳物質：

A.????B.③C.?@?D.（3）（5）

5.已知某種限制性內切酶在一線性DNA分子上有3個酶切位點，如圖中箭頭所指，如果該

線性DNA分子在3個酶切位點上都被該酶切斷，則會產生a、b、c、d四種不同長度的DNA

片段。現在多個上述線性DNA分子，若在每個DNA分子上至少有1個酶切位點被該酶切斷,

則從理論上講，經該酷切后，這些線性DNA分子最多能產生長度不同的DNA片段種類數是

（）

abc

線性DNA分子的函切示意圖

A.3B.4C.9D.12

6.在用基因工程技術構建抗除草劑的轉基因煙草過程中，下列操作錯誤的是（）

A.用限制性核酸內切酶切割煙草花葉病毒的核酸

B.用DNA連接酶連接經切割的抗除草劑基因和載體

C.將重組DNA分子導入煙草原生質體

D.用含除草劑的培養基篩選轉基因煙草細胞

自我評價表

題號123456

答案

得分（每題5

分）

總結出本節

課的疑惑與

問題

6.2基因工程一一課后拓展案

1.歸納總結限制酶、DNA連接酶、DNA聚合前、解旋酶的作用及作用部位。

限制酶

DNA連接酶—

DNA聚合酶—

解旋酶____________________________________________________________

練習：下圖為DNA分子在不同酶的作用下所發生的變化，圖中依次表示限制酶、DNA聚合酶、

DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是（）

A.①②③④B.①@④③C.①?②③D.①④③?

2.基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和質粒，便于重組和篩選.已知限制酶I

的識別序列和切點是一GIGATCC一；限制酶II的識別序列和切點是一IGATC-o

GGATCC.，月的嬲…GATC

CCTAGGCTAG

注：Genel和GeneH表示兩種標記以內

。表示限制酶僅有的識別序列放大

請據圖分析：切割目的基因時宜選擇限制的I還是限制酶n切割質粒呢？請說明理由。

總結：限制酶選擇的注意事項。

PstI

PstISmaIPstI

I■EcoRI

I抗病其丙

0na1EcoRI

圖甲圖乙

(1)根據目的基因兩端的限制酶切點確定限制酶的種類

①應選擇切點位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇PstI。

②不能選擇切點位于目的基因內部的限制酶，如圖甲不能選擇SmaI。

③為避免目的基因和質粒的自身環化和隨意連接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和質

粒，如圖甲也可選擇用PstI和EcoRI兩種限制酷(但要確保質粒上也有這兩種酶的切點)。

(2)根據質粒的特點確定限制隨的種類

①所選限制酶要與切割目的基因的限制酶相一致，以確保具有相同的黏性末端。

②質粒作為載體必須具備標記基因等，所以所選擇的限制能盡量不要破壞這些結構，如圖乙

中限制酶SmaI會破壞標記基因；如果所選酶的切點不是一個，則切割重組后可能丟失某

些片段，若丟失的片段含復制起點區，則切割重組后的片段進入受體細胞后不能自主復制。

3.限制性核酸內切酶MunI和限制性核酸內切酶EcoRI的識別序列及切割位點分別是一

CIAATTG一和一GIAATTC-o如圖表示四種質粒和目的基因，其中箭頭所指部位為限制

性核酸內切酶的識別位點，質粒的陰影部分表示標記基因。適于作為圖示目的基因載體的質

粒是()

目的基因

CTTAAGCTTAAG

GAATTCGAATTC

含目的基因的DNA片段

ABCD

4.關于右圖所示DNA分子的說法，正確的是()

…￡TT"f…小

A.限制酶作用于①部位，DNA連接酶作用于③部位

B.該DNA的特異性表現在堿基種類和(A+T)/(G+C)的比例上

C.若該DNA中A為p個，占全部堿基的n/m(m>2n),則G的個數為(pm/2n)-p

D.把該DNA放在含15N的培養液中復制兩代，子代中含15N的DNA占3/4

5.下圖表示一項重要的生物技術，對圖中物質a、b、c、d的描述，正確的是()

TTAA

A.a的基本骨架是磷酸和核糖交替連接而成的結構

B.要獲得相同的黏性末端，可以用不同種b切割a和d

C.c連接雙鏈間的A和T,使黏性末端處堿基互補配對

I）.若要獲得序列d,只能從基因文庫中尋找

6.下圖表示利用基因工程培育抗蟲棉過程的示意圖，與該圖相關描達不正確的是（）

A.該技術的理論基礎之一是基因重組

B.上圖過程需要用到的工具酶有DMA連接酶、限制性核酸內切酶、纖維素酶、解旋酶、DNA

聚合酶

C.培育成功的該植株細胞中含有一個攜帶目的基因的DNA片段，因此可以把它看作是雜合

了。理論上，在該轉基因自交產生B代中，仍具有抗蟲特性的植株占總數的3/4

D.圖中合成的多肽，其前三個氨基酸為甲硫氨酸（AUG）丙氨酸（GCU）絲氨酸（UCU

學情分析

《基因工程及其應用》為高二上學期所學，高二的學生已經學習高中生物一年，學習了

必修1和必修3的內容，具有一定的生物素養和生物知識。在本節內容之前，學生已經掌握

了不少培養生物新品種的方法，如雜交育種、誘變育種、單倍體育種、多倍體育種，但這些

方法都局限于同一物種進行的操作。通過對如何培育能發光的斑馬魚的思考可激發學生學習

興趣，引入基因工程的概念。學生在必修2教材中已經學習了主要遺傳物質DNA的結構、

基因的概念和功能、基因重組，對于理解基因工程中的“剪切”“連接”有一個物質基礎。

同時，雖然基因工程是在分子水平上的操作，但對于基因工程學生并不陌生，不僅大眾媒體

常有介紹，市場上銷售的食品中，有的也標注了是否含有轉基因成分的標記或文字說明，學

生對基因工程已有感性認識，這為學生理解掌握基因工程的基本原理及應用，關注轉基因生

物和轉基因食品的安全性問題打下了堅實的認識基礎。

效果分析

通過本節《基因工程及其應用》的教學，學生己經明確基因工程的基本原理及操作步驟。

通過對基因工程操作中設計的三種基木工具的自主學習和對相關問題的合作探究，學生已經

掌握了限制酶的分布、作用及特性；DNA連接酶的作用及作用對象；常見的運載體及作用：

通過圖像的展示，學生學會識圖讀圖，并且能根據圖像描述基因工程操作的四個步驟；而且

通過模型制作，進一步地幫助學生理解了限制酶、DNA連接酶和運載體的作用并且抓住了

基因工程操作的核心步驟。課堂最后通過當堂達標檢測表明學生對于本節課內容掌握不錯,

所以通過本節實現了課堂所制定的“簡述基因工程的基本原理及通過模型制作理解基因工程

的關鍵步驟”的課堂目標。并且通過學生課后完成“課后拓展案”可以對本節內容進一步升

華，是學生在知識上能力上達到更高層次的提升，課后反映效果很好。

教材分析

《基因T程及其應用》是牛物必修2第六章第二節的內容,主要內容包括以下二方面內

容：基因工程原理、基因工程的應用、轉基因生物和轉基因食品安全性。《基因工程及其應

用》對應于課程標準的要求“關注轉基因生物和轉基因食品的安全性”，對學生在情感目標

上的要求是達到認同水平。

基因工程是現代生物科技中的熱點，逐漸對人類的生產和生活產生了巨大的影響，學習

這一內容既有利于學生對這一前沿科技的了解，也能讓學生對科學技術社會三者的關系有更

深入的理解，還能為學生的人生規劃提供一種新的視角。而對這一內容的教學，首先要考慮

基礎性，高中階段的教學不是培養專家，而是要全面提高學生的科學素養，因此著力點應瞄

準對學生的發展起根本作用的知識能力思想情感上，針對本節內容即簡述基因工程的基本原

理，舉例說出基因工程在農業、醫藥等領域的應用，關注轉基因生物和轉基因食品的安全性；

關注基因工程的發展，認同基因工程的應用促進生產力的提高；運用所學DNA重組技術的

知識，模擬制作重組DNA模型。

本節教材的呈現方式上體現了“簡約、形象”的原則。教材的編寫采用簡化手法，化復

雜為簡約，將主要內容基因工程的基本操作工具和基本步驟呈現給學生。基因工程為分子水

平上的操作，為了形象具體化，在文字描述感到抽象乏味時都會配以插圖，力爭圖文并茂。

本節內容與學生經驗的聯系：對于基因工程學生并不陌生，不僅大眾媒體常有介紹，市

場上銷售的食品中，有的也標注了是否含有轉基因成分的標記或文字說明，本節是在學生對

基因工程已有感性認識的基礎上，簡述基因工程的基本原理及應用，并著重引導學生關注轉

基因生物和轉基因食品的安全性問題。

當堂達標檢測

1.基囚工程中基因的“剪刀”是［）

A.噬菌體、動植物病毒

B.DNA連接酶

C.質粒

D.限制性核酸內切酶

2.（2014?金山區一模）下列物質中，不具有特異性識別作用的是（）

A.糖蛋白B.抗體

C.質粒D.限制性核酸內切酶

3.下列關于DNA連接酶的作用敘述正確的是（）

A.將單個核甘酸加到某個DNA片段末端，形成磷酸二酯鍵

B.連接兩條DNA鏈上堿基之間的氫鍵

C.只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端連接起來，不能將雙鏈DNA片段的平末端連接起來

D.將斷開的兩個DNA片段的骨架連接起來，重新形成磷酸二酯鍵

4.（2015?巴中模擬）下列關于生物知識的敘述中，正確的是（）

①在基因工程操作中所用到的工具酶有限制性核酸內切酶、DNA連接酶、運載體；

②人和動物細胞在無氧條件下也能分解有機物、釋放能量，并產生二氧化碳；

③乳酸菌、酵母菌和藍藻的細胞內都有核糖體、DNA、RNA；

④質粒和線粒體是既有核酸又有膜的細胞結構；

⑤糖蛋白、抗體、受體、tRNA都是具有特異性識別作用的物質；

⑥噬菌體侵染細菌的實驗證明了DNA是主要的遺傳物質；

A.①②④⑥B.③④⑤⑥⑦C.①⑤⑥D.（§X§）

5.已知某種限制性內切能在一線性DNA分子上有3個酶切位點，如圖中箭頭所指，如果該

線性DNA分子在3個酶切位點上都被該酶切斷，則會產生a、b、c、4四種不同長度的DNA

片段。現在多個上述線性DNA分子，若在每個DNA分子上至少有1個酶切位點被該酶切斷,

則從理論上講，經該酶切后，這些線性DNA分子最多能產生長度不同的DNA片段種類數是

（）

abcd

線性DNA分子的酶切示意圖

A.3B.4C.9D.12

6.在用基因工程技術構建抗除草劑的轉基因煙草過程中，下列操作錯誤的是（）

A.用限制性核酸內切酶切割煙草花葉病毒的核酸

B.用DNA連接酶連接經切割的抗除草劑基因和載體

C.將重組DNA分子導入煙草原生質體

D.用含除草劑的培養基篩選轉基因煙草細胞

自我評價表

題號123456

答案

得分（每題5

分）

總結出本節

課的疑惑與

問題

課后反思

基于對《基