“基因工程”專題第一輪復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)

謝永秀

一、教材分析

人教版高中生物選修3現(xiàn)代生物科技專題，專題1“基因工程”中，復(fù)習(xí)內(nèi)容包括DNA重組技術(shù)的基本工具、基因工程的基本操作程序及基因工程的應(yīng)用等內(nèi)容。其中基因工程的基本操作程序是基因工程專題的核心步驟，起著承上“DNA重組技術(shù)的基本工具”一節(jié)，接下“基因工程的應(yīng)用”作用。通過新課學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備一定的知識(shí)基礎(chǔ)，為了調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，可通過創(chuàng)設(shè)新情境，提出問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入課堂學(xué)習(xí)。整節(jié)課以設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物—乳腺生物反應(yīng)器的過程為主線，讓學(xué)生來設(shè)計(jì)基因工程的基本操作程序，形成完整認(rèn)識(shí)。同時(shí)，采取各知識(shí)點(diǎn)系列化、各個(gè)擊破的策略，通過問題串的形式，通過小組合作學(xué)習(xí)的方式引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建基因表達(dá)載體、乳腺生物反應(yīng)器等重點(diǎn)知識(shí)。教學(xué)中可通過插入圖片、PPT視頻等新的情景資料突破難點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)高效學(xué)習(xí)。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)目標(biāo)。簡(jiǎn)述三種基本工具在DNA重組技術(shù)中的作用；理解基因工程基本操作程序的四個(gè)步驟；嘗試設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物—乳腺生物反應(yīng)器的過程。

2.能力目標(biāo)。能通過閱讀資料及小組合作學(xué)習(xí)方式來構(gòu)建知識(shí)體系；培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、歸納的能力。

3.情感目標(biāo)。認(rèn)同基因工程展離不開理論研究和技術(shù)創(chuàng)新；體驗(yàn)科學(xué)設(shè)計(jì)細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程。

三、教學(xué)過程

1.利用視頻，導(dǎo)入新課。讓學(xué)生觀看關(guān)于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物的新聞報(bào)道：利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物具有很多優(yōu)點(diǎn)：它設(shè)備簡(jiǎn)單，不耗能，無環(huán)境污染；生產(chǎn)的藥物品種多，產(chǎn)量高，質(zhì)量好；生產(chǎn)周期短；成本低。

2.基因工程的基本操作程序。教師提問：本節(jié)課大家一起利用學(xué)習(xí)過的基因工程知識(shí)，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的研制過程及設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物—乳腺生物反應(yīng)器。同學(xué)們想一想、小組討論：基因工程的基本操作程序可以分為哪四步？學(xué)生分組歸納總結(jié)答案。教師抽取一個(gè)學(xué)生作為代表展示答案：目的基因的獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測(cè)和鑒定。

3.目的基因的獲取。教師提問：要通過基因工程手段獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，該如何獲得目的基因？學(xué)生針對(duì)書本中的資料分析，思考得出答案（從基因文庫中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因、化學(xué)方法人工合成）。教師引導(dǎo)：科學(xué)家通過基因文庫，從中篩選出目的基因。比如目的基因是人的干擾素基因，要建立人的基因文庫，針對(duì)基因文庫，設(shè)計(jì)探究問題串：⑴怎么構(gòu)建基因文庫？⑵原核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)與真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)有何不同？⑶兩類基因文庫有何不同？學(xué)生進(jìn)行分組思考討論，歸納總結(jié)完善答案。教師抽取、展示各個(gè)小組問題的答案，師生一起對(duì)錯(cuò)誤答案進(jìn)行分析。

4.基因表達(dá)載體的構(gòu)建——核心環(huán)節(jié)。教師解說：基因表達(dá)載體最終要表達(dá)出人類所需的蛋白質(zhì)產(chǎn)物，從DNA文庫中獲取的目的基因沒有啟動(dòng)子，如果要實(shí)現(xiàn)將編碼序列導(dǎo)入受體生物中并成功表達(dá)，基因表達(dá)載體該怎樣構(gòu)建？設(shè)計(jì)探究問題串：⑴基因表達(dá)載體的組成有哪幾部分？⑵啟動(dòng)子和終止子是什么結(jié)構(gòu)起怎樣作用？⑶標(biāo)記基因的作用及常用的標(biāo)記基因是哪些？⑷表達(dá)載體的功能是什么？強(qiáng)調(diào)：構(gòu)建表達(dá)載體時(shí)，需人工插入的元件視目的基因的結(jié)構(gòu)、運(yùn)載體本身的條件、受體細(xì)胞的種類、導(dǎo)入受體細(xì)胞的方法不一而定。學(xué)生設(shè)計(jì)干擾素基因在動(dòng)物乳腺中表達(dá)時(shí)基因表達(dá)載體需要哪些元件？學(xué)生進(jìn)行分組思考討論，歸納總結(jié)。教師隨意抽取、展示各個(gè)小組問題的答案，師生一起對(duì)錯(cuò)誤答案進(jìn)行分析解說。學(xué)生理解哺乳動(dòng)物的乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子與干擾素基因結(jié)合，才有可能在雌性動(dòng)物的乳腺中表達(dá)出干擾素。

5.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。教師提問：構(gòu)建了基因表達(dá)載體后，若要將其導(dǎo)入受體細(xì)胞，若受體細(xì)胞是植物細(xì)胞教材上說到哪些方法？學(xué)生討論，得出答案（農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法，最常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法）。若受體細(xì)胞是動(dòng)物細(xì)胞，受體細(xì)胞大多是受精卵，導(dǎo)入方法是顯微注射法。請(qǐng)同學(xué)思考顯微注射法的大致過程。教師通過播放視頻資料，學(xué)生分組討論，總結(jié)歸納，教師隨機(jī)抽取一個(gè)學(xué)生為代表展示答案：（將含有目的基因的表達(dá)載體提純→取卵→獲得受精卵→顯微注射→早期胚胎培養(yǎng)→胚胎移植→發(fā)育成為具有新性狀的動(dòng)物。）

6.留下懸念，下回解說。教師提問：本節(jié)課我們嘗試設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物—乳腺生物反應(yīng)器的過程，重點(diǎn)學(xué)習(xí)了基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程，那么基因表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞后，該如何進(jìn)行篩選和鑒定？獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物-乳腺生物反應(yīng)器后，如何實(shí)現(xiàn)目的基因產(chǎn)品的檢驗(yàn)？通過讓學(xué)生對(duì)感興趣的知識(shí)留下懸念，激起學(xué)生對(duì)下堂課的期望，提高學(xué)生自主預(yù)習(xí)下堂課的積極性和熱情。（作者單位：江西省永豐縣第二中學(xué)）