第2节基因工程及其应用 、教材分析 本课是人教版高中生物必修二第六章第2节内容,主要包括三个方面:基因 工程的原理、基因工程的应用、转基因生物和转基因食品安全性。本节是对杂交 育种和诱变育种内容的补充,是既贴近实际又远离生活的微观内容,但转基因技 术是社会热点问题,也是高考热点考点。学习这一内容,既有助于学生了解前沿 科技,也能对科学、技术、社会三者的关系有更深入的理解,还能为学生的人生 规划和发展提供新的视角。本课学习的基因工程操作的原理及教材概括的基本步 骤,都可以在必修1和必修2中找到理论基础。但它毕竟是在分子水平的操作, 操作过程细微,抽象,实验现象看不见也摸不着,只凭教师讲述是很枯燥的,学 生也难以理解。同时教学内容的呈现具有一定的开放性,学生可以展示对转基因 食品安全性的不同观点,进行关注、思考和交流。 、学情分析 虽然经过必修1的学习,学生的生物基础知识较扎实,思维逻辑性已初步建 立,但基因工程一节对学生来说难点较多,如果处理不好,会变成简单的死记硬 背。因此在教学过程中,宜采用模型建构活动及采用多媒体动画形象化教学,加 上我所执教班是尖子班,学生对学习生物学有着浓厚的兴趣,所以能够组织学生 在学习过程中开展自主探究。本节课推行“问题一探究一发展”的教学模式,通 过创设学生熟悉的情景来激发学生学习的积极性和探究问题的主动性,便于每位 同学都能在课堂上完成探究。充分体现学生在课堂中的主体地位,发挥教师的主 导作用,通过教师的重点指引和难点突破,帮助学生完成从对知识的初步认识和 理解升华到对知识的综合理解和应用,从而真正转化为能力和素养。 三、教学目标 知识与能力目标 1通过阅读文本、观看图片,能够简述基因工程的概念 2通过教师讲解、图文阅读,能够辨别基因工程操作的基本工具; 3通过自主建模、小组讨论,能够概述基因工程操作的基本步骤; 4通过观看图片、师生互动,能够举例说出基因工程的应用 学科素养
第 2 节 基因工程及其应用 一、教材分析 本课是人教版高中生物必修二第六章第 2 节内容，主要包括三个方面：基因 工程的原理、基因工程的应用、转基因生物和转基因食品安全性。本节是对杂交 育种和诱变育种内容的补充，是既贴近实际又远离生活的微观内容，但转基因技 术是社会热点问题，也是高考热点考点。学习这一内容，既有助于学生了解前沿 科技，也能对科学、技术、社会三者的关系有更深入的理解，还能为学生的人生 规划和发展提供新的视角。本课学习的基因工程操作的原理及教材概括的基本步 骤，都可以在必修 1 和必修 2 中找到理论基础。但它毕竟是在分子水平的操作， 操作过程细微，抽象，实验现象看不见也摸不着，只凭教师讲述是很枯燥的，学 生也难以理解。同时教学内容的呈现具有一定的开放性，学生可以展示对转基因 食品安全性的不同观点，进行关注、思考和交流。 二、学情分析 虽然经过必修 1 的学习，学生的生物基础知识较扎实，思维逻辑性已初步建 立，但基因工程一节对学生来说难点较多，如果处理不好，会变成简单的死记硬 背。因此在教学过程中，宜采用模型建构活动及采用多媒体动画形象化教学，加 上我所执教班是尖子班，学生对学习生物学有着浓厚的兴趣，所以能够组织学生 在学习过程中开展自主探究。本节课推行“问题—探究—发展”的教学模式，通 过创设学生熟悉的情景来激发学生学习的积极性和探究问题的主动性，便于每位 同学都能在课堂上完成探究。充分体现学生在课堂中的主体地位，发挥教师的主 导作用，通过教师的重点指引和难点突破，帮助学生完成从对知识的初步认识和 理解升华到对知识的综合理解和应用，从而真正转化为能力和素养。 三、教学目标 知识与能力目标 1.通过阅读文本、观看图片，能够简述基因工程的概念； 2.通过教师讲解、图文阅读，能够辨别基因工程操作的基本工具； 3.通过自主建模、小组讨论，能够概述基因工程操作的基本步骤； 4.通过观看图片、师生互动，能够举例说出基因工程的应用。 学科素养
(1)基础知识(基因工程的概念;基因工程操作的基本工具和操作步骤;基因 工程的应用); (2)基本技能(通过引导学生网上探究,引导学生主动参与,培养收集处理信 息的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力) (3)基本思想(通过科学探究,培养小组合作意识,提高表达能力和分享实验 成果的意识,树立实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神,培养理论联系实 际的良好学风); (4)基本活动经验(通过基因工程的学习,培养积极探索新知和科学创新的精 神,树立一分为二的辩证唯物主义思想,认同科学技术是一把双刃剑)。 四、重难点分析 1重点 ①基因工程的主要步骤 ②基因工程的应用 ③转基因生物和食品的安全性 2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 五、教法学法分析 1学法:本节课的学习主要采用合作学习法与模型建构法结合的方式。在探究活 动中采用小组讨论的方式来合作解决问题;通过动手操作加深对基因工程操作步 骤的理解,从而在获取新知的同时,达到能力的提升和学科素养的提髙。 2.教法:本节课在新课程倡导的探究性学习理念的指导下,采用探究式教学法。 由于学生对基因工程不甚了解,设计教学时,对建模指导提供了相关的背景材料 和必要的说明,目的是便于学生形成比较严谨的方案。此外,还贯穿有多媒体演 示法,讲授法等,以便使学生获得更形象、全面的认识。 六、教学过程 教学程序教师活动 学生活动 设计意图 情境导展示图片:1,蓝玫瑰转紫罗兰控制色素合成的观看图片,思考老激发学生 入,激趣基因。花语爱情的独一无二 师提出的问题,温的学习兴
（1）基础知识（基因工程的概念；基因工程操作的基本工具和操作步骤；基因 工程的应用）； （2）基本技能（通过引导学生网上探究，引导学生主动参与，培养收集处理信 息的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力）； （3）基本思想（通过科学探究，培养小组合作意识，提高表达能力和分享实验 成果的意识，树立实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神，培养理论联系实 际的良好学风）； （4）基本活动经验（通过基因工程的学习，培养积极探索新知和科学创新的精 神，树立一分为二的辩证唯物主义思想，认同科学技术是一把双刃剑）。 四、重难点分析 1.重点： ①基因工程的主要步骤 ②基因工程的应用 ③转基因生物和食品的安全性 2.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。 五、教法学法分析 1.学法：本节课的学习主要采用合作学习法与模型建构法结合的方式。在探究活 动中采用小组讨论的方式来合作解决问题；通过动手操作加深对基因工程操作步 骤的理解，从而在获取新知的同时，达到能力的提升和学科素养的提高。 2.教法：本节课在新课程倡导的探究性学习理念的指导下，采用探究式教学法。 由于学生对基因工程不甚了解，设计教学时，对建模指导提供了相关的背景材料 和必要的说明，目的是便于学生形成比较严谨的方案。此外，还贯穿有多媒体演 示法，讲授法等，以便使学生获得更形象、全面的认识。 六、教学过程 教学程序 教师活动 学生活动 设计意图 情境导 入，激趣 展示图片：1.蓝玫瑰-转紫罗兰控制色素合成的 基因。花语-爱情的独一无二。 观看图片，思考老 师提出的问题，温 激发学生 的学习兴
设疑2黄金大米把产生胡萝卜素的基因插入到大故知新 趣,拉近本 米的基因组里,制作出黄金大米好在哪儿呢?思考,回答问题。节所学知 胡萝卜素在人体可以转化为维生素A,而严重 识与旧知 缺乏维生素A会导致失明,免疫力低下甚至继 的联系,快 发感染。 速进入本 研究黄金大米的科学家和企业捐出了专利权, 节学习。 让种子可以无偿提供给发展中国家的农民,造 福了很多人。 除了黄金大米,转基因农作物已有不下80种, 有些基因是为了帮助作物增加产量,有些是为 了让作物抵抗害虫,有些是为了不受除草剂的 影响等,那基因工程的原理和操作步骤是什 么?让我们这节课来共同探讨。 、基因「问题:什么叫基因工程?就像器官移植一样,观察、思考 通过问题 工程的概只不过一个是从个体到个体,另一个是从细胞 串的设置, 念 到细胞。 启发学生 要实现这一目标,应该解决哪些问题? 的思考,比 展示问题:(1)如何获得目的基因? 较学习,深 (2)如何将目的基因导入受体细胞? 刻认知。 (3)目的基因是否表达? 二、基因发放学生学习资料卡 学生阅读背景资通过自主 工程的原下面我们通过具体的实例,来设计一个转基因料,讨论并展示设探究,旨在 理和操作「的流程,对转基因进行建模 计思路、简要步激发学生 步骤 奇思妙想:如何让奶牛产生人奶 骤、后小组合作自探索和协 请学生动脑动手,阅读课本和老师提供的背景主建模,总结基因作的兴趣, 资料,试模拟基因工程操作的基本步骤 工程的四步曲:培养学生 提问1:在生物学上作为获取目的基因的“剪(1)提取目的基的动手能 刀”是什么? 力和思维 【教师讲解】 (2)目的基因与能力、培养
设疑 2.黄金大米-把产生胡萝卜素的基因插入到大 米的基因组里，制作出黄金大米。好在哪儿呢？ 胡萝卜素在人体可以转化为维生素 A，而严重 缺乏维生素 A 会导致失明，免疫力低下甚至继 发感染。 研究黄金大米的科学家和企业捐出了专利权， 让种子可以无偿提供给发展中国家的农民，造 福了很多人。 除了黄金大米，转基因农作物已有不下 80 种， 有些基因是为了帮助作物增加产量，有些是为 了让作物抵抗害虫，有些是为了不受除草剂的 影响等，那基因工程的原理和操作步骤是什 么？让我们这节课来共同探讨。 故知新。 思考，回答问题。 趣，拉近本 节所学知 识与旧知 的联系，快 速进入本 节学习。 一、基因 工程的概 念 问题：什么叫基因工程？就像器官移植一样， 只不过一个是从个体到个体，另一个是从细胞 到细胞。 要实现这一目标，应该解决哪些问题？ 展示问题：（1）如何获得目的基因？ （2）如何将目的基因导入受体细胞？ （3）目的基因是否表达？ 观察、思考 通过问题 串的设置， 启发学生 的思考，比 较学习，深 刻认知。 二、基因 工程的原 理和操作 步骤 发放学生学习资料卡 下面我们通过具体的实例，来设计一个转基因 的流程，对转基因进行建模。 奇思妙想：如何让奶牛产生人奶？ 请学生动脑动手，阅读课本和老师提供的背景 资料，试模拟基因工程操作的基本步骤： 提问 1：在生物学上作为获取目的基因的 “剪 刀”是什么？ 【教师讲解】 学生阅读背景资 料，讨论并展示设 计思路、简要步 骤、后小组合作自 主建模，总结基因 工程的四步曲： （1）提取目的基 因 （2）目的基因与 通过自主 探究，旨在 激发学生 探索和协 作的兴趣， 培养学生 的动手能 力和思维 能力、培养
限制酶主要来自细菌等微生物体。因为微生物运载体结合(以质归纳总结 容易受到外源DNA的干扰,而限制酶可以切|粒为运载体)。能力 除这些外源DNA,使其失活,是对自身生存的(3)将目的基因 一种保护。 ECoR I只是已知多种限制酶中的一导入受体细胞 种。 EcoR I是一种从细菌中发现的能在特定位导入方法:借鉴细 置上切割DNA分子的酶,其特定的识别序列菌或病毒侵染细 是 GAATTC,特定的切点是在G和A之间。胞的途径。 探究1:限制酶的功能特点中指出两个“特定”,导入过程:运载体 这两个“特定”指什么? 为质粒,受体细胞 探究2:限制酶切割DNA分子后产生了什么?为细菌。(4)目 探究3:用同种限制酶切割的DNA末端需要用的基因的检测和 什么酶连接缝合呢? 表达 2基因针线”一—DNA连接酶 检测:通过检测标 提问2:DNA连接酶连接的是两个脱氧核苷酸记基因的有无,来 分子的什么部位? 判断目的基因是 连接的部位:磷酸二酯键(梯子的扶手),不否导入 是氢键(梯子的踏板)。 表达:通过特定性 结果:两个相同的黏性未端的连接 状的产生与否来 过渡:通过讨论,我们知道基因剪刀—限制酶确定目的基因是 切割目的基因,并通过DNA连接酶将来源不否表达。 同的两个基因连接起来,但是目的基因怎样才 能导入受体细胞? 3.基因运输工具”—运载体 提问:常用的运载体有哪些? 展示质粒的结构模式图,介绍 探究4:充当运载体应该具有什么特点? 作用:将外源基因送入受体细胞。 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
限制酶主要来自细菌等微生物体。因为微生物 容易受到外源 DNA 的干扰，而限制酶可以切 除这些外源 DNA，使其失活，是对自身生存的 一种保护。EcoRⅠ只是已知多种限制酶中的一 种。EcoRⅠ是一种从细菌中发现的能在特定位 置上切割 DNA 分子的酶，其特定的识别序列 是 GAATTC，特定的切点是在 G 和 A 之间。 探究 1：限制酶的功能特点中指出两个“特定”， 这两个“特定”指什么？ 探究 2：限制酶切割 DNA 分子后产生了什么？ 探究 3：用同种限制酶切割的 DNA 末端需要用 什么酶连接缝合呢？ 2.“基因针线”——DNA 连接酶 提问 2：DNA 连接酶连接的是两个脱氧核苷酸 分子的什么部位？ 连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手），不 是氢键（梯子的踏板）。 结果：两个相同的黏性未端的连接 过渡：通过讨论，我们知道基因剪刀—限制酶 切割目的基因，并通过 DNA 连接酶将来源不 同的两个基因连接起来，但是目的基因怎样才 能导入受体细胞？ 3.“基因运输工具”——运载体 提问：常用的运载体有哪些？ 展示质粒的结构模式图，介绍 探究 4：充当运载体应该具有什么特点？ 作用：将外源基因送入受体细胞。 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。 运载体结合（以质 粒为运载体）。 （3）将目的基因 导入受体细胞。 导入方法：借鉴细 菌或病毒侵染细 胞的途径。 导入过程：运载体 为质粒，受体细胞 为细菌。（4）目 的基因的检测和 表达 检测：通过检测标 记基因的有无，来 判断目的基因是 否导入。 表达：通过特定性 状的产生与否来 确定目的基因是 否表达。 归纳总结 能力
种类:质粒、噬菌体和动植物病毒。 问题:那么基因工程具体是如何进行操作的 呢? 请学生建模并展示、交流结果。 、基因|①基因工程与作物育种 1不仅减少了农药完成从对 工程的应转基因抗虫棉,耐贮存的番茄,耐盐碱的棉花,的用量,大大降低知识的初 用 抗除草剂的玉米、油菜、大豆等。 了生产成本,而且步认识和 ②基因工程与药物研制 还减少了农药对理解升华 有胰岛素、干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、环境的污染 到对知识 凝血因子,以及预防乙肝、霍乱、伤寒、疟疾2基因工程生产药的综合理 的疫苗等。 品的优点是效率解和应用, ③转基因生物和转基因食品的安全性 高、成本低、品质从而真正 有的转基因作物如果想上市,都要在安全性上好。 转化为能 收到非常严苛的全面审查。目前我们农业部使3解决粮食短缺问力和素养 用最严格的一套安全标准来审核转基因作物,题;减少农药使 比其他任何食品都要谨慎,转基因作物里转入用,从而减少环境 的基因不会影响改变你本身的基因,在被你消污染:节省生产成 化时,就会分解成营养元素 本,降低粮食售 提炼: 价:增加粮食营 在没有搞清楚来龙去脉之前,我们不应轻易被养,提高附加价 些言论煽动,凭直觉去否定一个经过反复检值:增加食物种 验、符合严格安全标准的新产品,正如不应该类,提升食物品 以表面所见去否定一个人的内在,希望大家能质:促进生产效 以科学的武器武装自己,科学可以消除恐惧,率,带动相关产业 科学可以使人内心强大。 发展
种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。 问题：那么基因工程具体是如何进行操作的 呢？ 请学生建模并展示、交流结果。 三、基因 工程的应 用 ①基因工程与作物育种 转基因抗虫棉，耐贮存的番茄，耐盐碱的棉花， 抗除草剂的玉米、油菜、大豆等。 ②基因工程与药物研制 有胰岛素、干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、 凝血因子，以及预防乙肝、霍乱、伤寒、疟疾 的疫苗等。 ③转基因生物和转基因食品的安全性 有的转基因作物如果想上市，都要在安全性上 收到非常严苛的全面审查。目前我们农业部使 用最严格的一套安全标准来审核转基因作物， 比其他任何食品都要谨慎，转基因作物里转入 的基因不会影响改变你本身的基因，在被你消 化时，就会分解成营养元素。 提炼： 在没有搞清楚来龙去脉之前，我们不应轻易被 一些言论煽动，凭直觉去否定一个经过反复检 验、符合严格安全标准的新产品，正如不应该 以表面所见去否定一个人的内在，希望大家能 以科学的武器武装自己，科学可以消除恐惧， 科学可以使人内心强大。 1.不仅减少了农药 的用量，大大降低 了生产成本，而且 还减少了农药对 环境的污染 2.基因工程生产药 品的优点是效率 高、成本低、品质 好。 3.解决粮食短缺问 题；减少农药使 用，从而减少环境 污染；节省生产成 本，降低粮食售 价；增加粮食营 养，提高附加价 值；增加食物种 类，提升食物品 质；促进生产效 率，带动相关产业 发展。 完成从对 知识的初 步认识和 理解升华 到对知识 的综合理 解和应用， 从而真正 转化为能 力和素养