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第15章 基因工程(2)

(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:两个相同的黏性末端的连接。

思考题:

用DNA连接酶连接两个相同的黏性末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。

第二课时

一、复习巩固,引出课题

通过上节课的学习,学生基本掌握了基因工程的概念和操作工具,本节课利用提问方式开始,使学生的思路回到所学的内容中,为本节课的推进进行铺垫。

问题如下:(可利用幻灯或多媒体课件演示)

①基因工程的概念是什么?

②基因操作的工具酶有几种?分别是什么?

③基因的剪刀是什么?其主要作用是什么?

④基因的针线是什么?其主要作用是什么?

⑤基因的运输工具是什么?

⑥运载体必须具备的条件是什么?最常用的运载体是什么?

⑦质粒的结构是什么?

通过提问复习巩固旧知识,引导学主在理解基因工程概念和基因操作工具的基础上,提出疑问:有了基因操作的工具后,对基因是如何进行操作的呢,从而顺利导入新课。

二、讲授新课

1.基因操作的基本步骤

由于基因操作的基本步骤比较抽象和微观,理解起来有一定的难度,这就需要教师将复杂的问题简化,使学生直观地理解抽象事物。在教学中为了使学生对基因操作的基本步骤有一个宏观的了解和认识,可以先让学生观看基因操作步骤的有关录像资料,在观看过程中教师要提出相应的思考问题启发学生思维,加深对基因操作步骤的理解。思考问题如下:(可以利用幻灯或多媒体课件演示)

①举例说明什么是目的基因。

②从供体细胞DNA中直接分离基因的方法叫什么?简要说出该方法的过程是什么。

③人工合成基因的方法有几种?其操作过程分别是什么?

④将目的基因与用限制性内切酶处理后的运载体混合,用DNA连接酶处理会出现几种结果?(只考虑两两结合)

⑤将含目的基因的重组质粒导入细菌受体细胞的过程中常用到哪种化学试剂?其作用是什么?

⑦在目的基因的检测过程中,检测的对象是什么?

学生通过观看录像资料,思考问题,对基因工程的步骤能够大体了解,对以上的问题能基本回答,但是对具体的操作步骤还不能从生物学角度上很透彻地理解。这就需要教师引导学生阅读教材内容,从理论上理解有关知识,并使学生从生物学的专业知识角度出发,用生物学的专业术语准确地解答有关问题。这样不仅锻炼了学生的自我学习能力,而且也培养了学生生物学科的专业素养及用科学的语言解答实际问题的能力。

(1)提取目的基因

教师应在学生自学的基础上,让学生根据具体的实例理解目的基因的概念。同时可以启发学生利用所学知识思考,如何从DNA分子中提取目的基因。在学生讨论的基础上,教师加以总结并利用多媒体课件演示目的基因的提取途径。

(2)目的基因与运载体结合(以质粒为运载体)。

该内容的教学教师最好采用多媒体课件辅助进行,将抽象静止的过程用动画做演示,将限制性内切酶及DNA连接酶的具体作用过程通过演示使学生加深理解。

思考题:目的基因与运载体结合的结果可能有几种情况?

在学生思考讨论的基础上,引导学生理解该问题。有三种情况:目的基因与目的基因结合,质粒与质粒结合,目的基因与质粒结合。

(3)将目的基因导入受体细胞。

教师可按以下形式归纳:

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)的目的基因的检测和表达

对于该内容教师应通过指导学生阅读教材有关内容使学生明确检测与表达的区别。可按以下形式归纳: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。

在第二课时的最后,教师应让学生根据教材中的基因操作基本步骤示意图中所示的过程,试着复述基因操作的步骤,以检验学生对本课的理解和掌握程度。

对于第二课时的教学,有条件的学校也可以利用网络信息技术,在教学之前教师将大量的资料和信息做成相关的网页,在教学中教师提出相关的思考问题,通过学生自主的测览和搜索找出问题的答案,而且可以充分利用网络的便利进行网上的交流和反馈,使每位同学都能够将注意力集中在相关的问题上,使所有学生都能够参与到讨论和学习中。

第三课时

一、课前准备

由于本课时的内容是基因工程的成果与发展前景,属于基因工程的实际应用问题,所以教材中的大量内容是基因工程发展近几年的成果,相对其他章节来讲该内容比较新颖和超前,而且该内容是一个动态的知识体系,其内容不断地更新、发展和变化。如果按照以往的教学手段,必然导致学生对知识的机械记忆,不利于开阔学生的思路、发展学生的思维和素质能力的提高。因此本课打破原有的教学模式,尝试利用网络环境进行信息化教学。这就需要教师和学生做充分的准备。

1.教师准备:

(1)教师设计并参与制作计算机教学课件,在校园网上制作网页,查找大量资料,完善网页内容,建立内容丰富的“基因工程知识资源库”。

(2)熟练计算机系统、课件等的操作,为教学做好准备。

2.学生准备:

(1)学生预习教材,对教材中的内容做宏观的了解。

(2)利用课余时间,通过看书、看报及看电视,收集有关基因工程的成果与发展前景的资料或信息,也可以走访有关的专家学者了解该内容,有条件的学校可以请专家学者做有关基因工程知识的讲座。

(3)熟悉计算机的基本操作,为本课进行做准备。

二、具体教学过程

1.情境创设:

(1)教师活动:辅导学生操作计算机进入校园网并找到相关的网页,浏览本节课的有关内容。

(2)学生活动:进入相关的网页,按照自己的兴趣爱好浏览有关的资料和信息,进入学习情境。

2.确定课题:

(1)教师活动:教师帮助学生确立自主研究的子课题:①在医药卫生方面,基因工程有哪些应用和前景?

②在农吐业和食品工业方面,基因工程有哪些应用和前景?

③在环境保护方面,基因工程有哪些应用和前景?

④你想像中未来的基因工程会有怎样的发展趋势?

(2)学生活动:学生按照自己搜集的资料和兴趣爱好在教师时协调下分成4个小组,每个小组分别确定一个子课题作为本组研究和讨论的中心内容,并且各小组研究的子课题内容不能重复。

3.自主探究:

(1)教师活动:作为学生的指导者、帮助者、咨询者和学习伙伴,在学生上网自主探究的过程中,给予必要的帮助和指导:①在信息技术上,指导学生如何上网、浏览、搜索和网上交流讨论。

②在学生交流处理信息的过程中给予指导帮助。

(2)学生活动:以小组为单位,按照子课题的内容在网上搜索有关资料信息,同时可以将课前收集准备的有关资料在组内进行信息交流和讨论;在交流的过程中每个小组将信息归纳、整理,建构自己的知识框架,将知识内化;通过组内的交流和讨论,全组成员形成共识,将各子课题的研究成果进行概括的归纳总结,并可在网上公布。

4.交流协作:

(1)教师活动:

①组织4个小组进行组间交流,在参与交流的同时,对交流进行点评、点拨,以确保交流的正确性和有效性。

②在交流中教师组织学生讨论,可以打破组的界限使同学们各抒己见。

③在交流和讨论中,教师可以将有代表性的学生网页,在学生发言时进行切换,供全体学生交流。

(2)学生活动:各小组围绕呈现不同侧面的情境所获得的认识,展开小组讨论、交流,形成分享式、合作式的学习方式,并学会利用网络知识解决实际问题,将知识外显化。在讨论交流中,每个学生的观点在和其他同学以及教师一起建立的协商环境中受到考察、评论,同时,每个学生也对别人的观点、看法进行思考并做出反应。

5.归纳总结:

(1)教师活动:将学生对基因工程成果与发展前景讨论的结果进行总结,并将本节课的重点内容总结成板书(屏显),帮助学生理清知识体系。

(2)学生活动:通过本课的学习增长了见识,开拓了思路,学到了方法,调动了对生物学科的学习积极性。通过对本课知识体系的理解,对知识的掌握、技能的提高进行自我评价。

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