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高中生物人教版 (2019)选择性必修3第1节 重组DNA技术的基本工具教案设计
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这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第1节 重组DNA技术的基本工具教案设计，共4页。教案主要包含了教学目标，板书设计等内容，欢迎下载使用。
《重组 DNA 技术的基本工具》是人教版普通高中教科书生物学选择性必修 3《生物技术与工程》第 3 章“基因工程”的第 1 节教学内容，是本章其他内容的基础。转基因技术是生物科学的前沿技术，是当今社会的热点话题，其应用也已经深入到生活的方方面面。学习基因工程有利于学生形成科学的自然观，作出理性的解释和判断。
学情分析
学生在必修２已经详细学习了 DNA 分子的双螺旋结构、基因的表达包括转录和翻译等内容，为该部分的学习奠定了一定的知识基础，但基因工程属于分子水平范畴，内容较抽象，若教师在教学中合理创设情境，并使用简易材料对分子水平的工具进行模拟，让学生在活动中使用这些“工具”进行模拟操作，将抽象、微观的知识具体化、宏观化，不仅有利于知识的掌握，而且有利于学生在活动中合作探究，培养科学探究的能力。
二、教学目标
1.知识目标：简单描述基因工程的概念和目的；说出基因工程所需的三种基本工具及各工具的特点和作用
2.能力目标：培养学生动手制作模型的能力。
3 素养目标：通过小组合作探究解决问题，在学习中养成科学态度，建立探究精神和团队精神（科学探究）；通过我国在基因工程方面的成就的展示，使学生形成爱国意识（社会责任）。
教学重难点
DNA 重组技术所需要的三种工具的作用；基因工程载体需要具备的条件五、教学设计思路通过创设情境，激发学生探索新知的欲望，并基于该情境设置层层递进的任务群，学生以小组合作讨论的方式，进行限制酶的切割、重组DNA 分子模型的构建，在小组合作动手操作中深刻感知重组 DNA 技术三种基本工具的具体作用，在动手操作中体验知识生成的过程，更能发挥学生的能动性。
教学过程
1.创设情境，激发思考 腺病毒疫苗的问世的视频激发学生的求知欲望
2.深挖情境，由浅入深引出基因工程操作中的三种工具：结合腺病毒疫苗的应用需要哪些分子水平的工具呢？
3.变抽象为具体，通过模拟操作，让学生熟悉并理解基因工程操作中的基本工具教师引导学生逐一掌握基因工程操作中三种工具的概念及作用机理。
（1）限制性内切核酸酶：先让学生自主阅读课本，解决限制性内切核酸酶的来源、种类、作用及其作用结果。然后引导学生思考限制性内切核酸酶在原核生物中的作用。引导学生观察并发现限制酶识别序列的特点——都是对称重复的回文序列。通过图解释磷酸二酯键和限制性内切核酸酶的作用部位。
小组合作探究 1：利用剪刀（模拟 EcRＩ限制酶，其识别序列为—ＧＡＡＴＴＣ—，并在Ｇ—Ａ之间“切割”）将红色卡纸带目的基因“切割”下来。教师提示学生，要先找到 EcRＩ限制酶的识别序列和切割位点。在学生操作结束后，教师选几位学生的切割结果加以分析点评。以 EcRI酶和 SmaI酶这两种限制酶的识别序列为代表介绍黏性末端和平末端
（2）DNA 连接酶：先介绍 DNA 连接酶的作用，再让学生自主阅读课本，解决DNA 连接酶的种类、特点。
小组合作探究 2：将上一次剪切下来的不同颜色的片段，用胶带纸当作 DNA 连接酶完成重组 DNA 分子的构建。将构建的重组 DNA 分子展示，其他小组学生踊跃评价并提出不足和完善方案。小组构建模型出现的问题主要是：限制酶切割的不是—ＧＡＡＴＴＣ—序列中Ｇ—Ａ之间的磷酸二酯键；透明胶条连接的位置不对等等。通过师生对话、生生对话，不断完善模型，深化知识理解，
（3）载体：先介绍载体的作用；再介绍常用的载体—质粒，展示质粒的结构并介绍概念；根据信息总结载体的条件；然后引导学生天然质粒能够用作载体。然后播放重组质粒的构建过程，让学生进一步立即限制性内切核酸酶和 DNA 连接酶的作用。最后进行课堂小结
七、板书设计：
第一节 重组 DNA 技术的基本工具
1、限制性内切核酸酶—“分子手术刀”
2、DNA 连接酶—“分子缝合针”
3、载体—“分子运输车”
附：导学案
重组 DNA技术的基本工具课前预习案
一.基因工程的概念 基因工程又叫作_________________。基因工程是按照人们的愿望,通过转基因等技术,赋予生物新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。二、基因工程的基本工具
1.限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 又称
(1)来源:主要来自__________。
(2)作用特点:具有专一性。一种酶只催化一种或一类反应
①识别双链 DNA 分子的____________________。
②使每一条链中特定部位的____________________断开。
(3)大多数限制酶的识别序列由__________个核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由__________个或其他数量的核苷酸组成。
(4)结果:切割 DNA 片段,并在末端产生____________________。
2.DNA 连接酶——“分子缝合针”
(1)种类
2.DNA 连接酶——“分子缝合针”
(1)种类
(2)作用:在两个 DNA 片段之间形成__________键。
(3)结果: _______________________________。
3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
(1)作用:_______________________________。
(2)种类:_______________________________等。
(3)质粒作为载体的条件或特点
①能在受体细胞中进行__________。
②有一个至多个__________切割位点,供外源 DNA 片段(基因)插入其中。
③带有特殊的__________,便于重组 DNA 分子的筛选。
④对受体细胞无害。
4，仔细观察不同限制酶的识别序列在碱基排列顺序上有何特点？
总结限制酶所识别的序列的特点：
___________________________________________
试推测限制酶为什么不会切割自身的 DNA？
_________________________________________
5[反馈练习】
1).下面哪项不具有限制酶识别序列的特征（ ）
A．GAATTC B．GGGGCCCC C．CTGCAG D．CTAAATC
CTTAAG CCCCGGGG GACGTC GATTTAG
2)、仔细观察该 DNA 片段，
... ... CTACGATGAATTCCGTAGAATTCCCTAA...
... GATGCTACTTAAGGCATCTTAAGGGATT...
... TCCATGTTAGGTCGAATTCTCTCTAA...
... AGGTACAATCCAGCTTAAGAGAGATT... ..
6.【小组合作探究 1】
练习使用 EcRI 剪切目的基因要求：
①利用桌面上的两个片段
②用剪刀模拟 EcRI 将这两个片段切割
③在导学案上写出 EcRI 剪切后形成的末端
总结：切割结果
DNA分子经限制酶切割产生的 DNA片段末端通常有两种形式——________和_______当限制酶在它识别序列的_________将 DNA 分子的两条链分别切开时，产生的是________；当限制酶在它识别序列的________切开时，产生的是______
【反馈练习 2】
质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是（ ）
①能自主复制 ②不能自主复制 ③结构很小 ④蛋白质
⑤环状 RNA ⑥环状 DNA ⑦能“友好”地“借居”
A、①③⑤⑦ B、①④⑥ C、①③⑥⑦ D、②③⑥⑦ B．①④⑥【反馈练习 3】下列关于质粒的叙述，正确的是（ ）
A.质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器
B.质粒是细菌细胞质中能自主复制的小型环状 DNA 分子
C.质粒只有在侵入宿主细胞后在宿主细胞内复制
D.细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行
【当堂检测】
1.根据如图判断,下列有关工具酶功能的叙述,错误的是
A.DNA连接酶可以连接 c处
B.DNA聚合酶可以连接 a处
C.解旋酶可以使 b处解开
D.限制酶可以切断 a处
2.基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶I的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶II的识别序列和切点是—↓GATC—。根据下图判断下列操作正确的是()
A．目的基因和质粒均用限制酶II切割
B．目的基因和质粒均用限制酶I切割
C．质粒用限制酶II切割，目的基因用限制酶I切割
D．质粒用限制酶I切割，目的基因用限制酶II切割
课后反思
重组 DNA技术的基本工具是高考的频点，与第二节基因工程的基本操作程序结合起来，经常考查基因工程过程中如何选择限制酶，限制酶和 DNA连接酶的作用是学生学习的难点，通过观看视频和问题串突破本节课的难点，学生收获不少，课后我也进行了反思本节课成功之处：
1、本节课基本达成教学目标。在教学过程中从让学生感兴趣的腺病毒重组疫苗出发，让学生在小组合作探究过程中理解限制酶和 DNA连接酶的作用
2、通过观看视频，让学生进一步掌握限制酶和 DNA连接酶的作用
3、学生多讨论，多动手，真正的参与课堂中
本节课的不足之处：
1、事先没有把握好学生能出现的问题，有些地方处理比较仓促
2、与学生的配合有待加强需要改进之处：在今后的教学过程中注意事先预知判断学生能出现的问题，合理安排教学内容
《重组 DNA 技术的基本工具》是人教版普通高中教科书生物学选择性必修 3《生物技术与工程》第 3 章“基因工程”的第 1 节教学内容，是本章其他内容的基础。转基因技术是生物科学的前沿技术，是当今社会的热点话题，其应用也已经深入到生活的方方面面。学习基因工程有利于学生形成科学的自然观，作出理性的解释和判断。
学情分析
学生在必修２已经详细学习了 DNA 分子的双螺旋结构、基因的表达包括转录和翻译等内容，为该部分的学习奠定了一定的知识基础，但基因工程属于分子水平范畴，内容较抽象，若教师在教学中合理创设情境，并使用简易材料对分子水平的工具进行模拟，让学生在活动中使用这些“工具”进行模拟操作，将抽象、微观的知识具体化、宏观化，不仅有利于知识的掌握，而且有利于学生在活动中合作探究，培养科学探究的能力。
二、教学目标
1.知识目标：简单描述基因工程的概念和目的；说出基因工程所需的三种基本工具及各工具的特点和作用
2.能力目标：培养学生动手制作模型的能力。
3 素养目标：通过小组合作探究解决问题，在学习中养成科学态度，建立探究精神和团队精神（科学探究）；通过我国在基因工程方面的成就的展示，使学生形成爱国意识（社会责任）。
教学重难点
DNA 重组技术所需要的三种工具的作用；基因工程载体需要具备的条件五、教学设计思路通过创设情境，激发学生探索新知的欲望，并基于该情境设置层层递进的任务群，学生以小组合作讨论的方式，进行限制酶的切割、重组DNA 分子模型的构建，在小组合作动手操作中深刻感知重组 DNA 技术三种基本工具的具体作用，在动手操作中体验知识生成的过程，更能发挥学生的能动性。
教学过程
1.创设情境，激发思考 腺病毒疫苗的问世的视频激发学生的求知欲望
2.深挖情境，由浅入深引出基因工程操作中的三种工具：结合腺病毒疫苗的应用需要哪些分子水平的工具呢？
3.变抽象为具体，通过模拟操作，让学生熟悉并理解基因工程操作中的基本工具教师引导学生逐一掌握基因工程操作中三种工具的概念及作用机理。
（1）限制性内切核酸酶：先让学生自主阅读课本，解决限制性内切核酸酶的来源、种类、作用及其作用结果。然后引导学生思考限制性内切核酸酶在原核生物中的作用。引导学生观察并发现限制酶识别序列的特点——都是对称重复的回文序列。通过图解释磷酸二酯键和限制性内切核酸酶的作用部位。
小组合作探究 1：利用剪刀（模拟 EcRＩ限制酶，其识别序列为—ＧＡＡＴＴＣ—，并在Ｇ—Ａ之间“切割”）将红色卡纸带目的基因“切割”下来。教师提示学生，要先找到 EcRＩ限制酶的识别序列和切割位点。在学生操作结束后，教师选几位学生的切割结果加以分析点评。以 EcRI酶和 SmaI酶这两种限制酶的识别序列为代表介绍黏性末端和平末端
（2）DNA 连接酶：先介绍 DNA 连接酶的作用，再让学生自主阅读课本，解决DNA 连接酶的种类、特点。
小组合作探究 2：将上一次剪切下来的不同颜色的片段，用胶带纸当作 DNA 连接酶完成重组 DNA 分子的构建。将构建的重组 DNA 分子展示，其他小组学生踊跃评价并提出不足和完善方案。小组构建模型出现的问题主要是：限制酶切割的不是—ＧＡＡＴＴＣ—序列中Ｇ—Ａ之间的磷酸二酯键；透明胶条连接的位置不对等等。通过师生对话、生生对话，不断完善模型，深化知识理解，
（3）载体：先介绍载体的作用；再介绍常用的载体—质粒，展示质粒的结构并介绍概念；根据信息总结载体的条件；然后引导学生天然质粒能够用作载体。然后播放重组质粒的构建过程，让学生进一步立即限制性内切核酸酶和 DNA 连接酶的作用。最后进行课堂小结
七、板书设计：
第一节 重组 DNA 技术的基本工具
1、限制性内切核酸酶—“分子手术刀”
2、DNA 连接酶—“分子缝合针”
3、载体—“分子运输车”
附：导学案
重组 DNA技术的基本工具课前预习案
一.基因工程的概念 基因工程又叫作_________________。基因工程是按照人们的愿望,通过转基因等技术,赋予生物新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。二、基因工程的基本工具
1.限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 又称
(1)来源:主要来自__________。
(2)作用特点:具有专一性。一种酶只催化一种或一类反应
①识别双链 DNA 分子的____________________。
②使每一条链中特定部位的____________________断开。
(3)大多数限制酶的识别序列由__________个核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由__________个或其他数量的核苷酸组成。
(4)结果:切割 DNA 片段,并在末端产生____________________。
2.DNA 连接酶——“分子缝合针”
(1)种类
2.DNA 连接酶——“分子缝合针”
(1)种类
(2)作用:在两个 DNA 片段之间形成__________键。
(3)结果: _______________________________。
3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
(1)作用:_______________________________。
(2)种类:_______________________________等。
(3)质粒作为载体的条件或特点
①能在受体细胞中进行__________。
②有一个至多个__________切割位点,供外源 DNA 片段(基因)插入其中。
③带有特殊的__________,便于重组 DNA 分子的筛选。
④对受体细胞无害。
4，仔细观察不同限制酶的识别序列在碱基排列顺序上有何特点？
总结限制酶所识别的序列的特点：
___________________________________________
试推测限制酶为什么不会切割自身的 DNA？
_________________________________________
5[反馈练习】
1).下面哪项不具有限制酶识别序列的特征（ ）
A．GAATTC B．GGGGCCCC C．CTGCAG D．CTAAATC
CTTAAG CCCCGGGG GACGTC GATTTAG
2)、仔细观察该 DNA 片段，
... ... CTACGATGAATTCCGTAGAATTCCCTAA...
... GATGCTACTTAAGGCATCTTAAGGGATT...
... TCCATGTTAGGTCGAATTCTCTCTAA...
... AGGTACAATCCAGCTTAAGAGAGATT... ..
6.【小组合作探究 1】
练习使用 EcRI 剪切目的基因要求：
①利用桌面上的两个片段
②用剪刀模拟 EcRI 将这两个片段切割
③在导学案上写出 EcRI 剪切后形成的末端
总结：切割结果
DNA分子经限制酶切割产生的 DNA片段末端通常有两种形式——________和_______当限制酶在它识别序列的_________将 DNA 分子的两条链分别切开时，产生的是________；当限制酶在它识别序列的________切开时，产生的是______
【反馈练习 2】
质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是（ ）
①能自主复制 ②不能自主复制 ③结构很小 ④蛋白质
⑤环状 RNA ⑥环状 DNA ⑦能“友好”地“借居”
A、①③⑤⑦ B、①④⑥ C、①③⑥⑦ D、②③⑥⑦ B．①④⑥【反馈练习 3】下列关于质粒的叙述，正确的是（ ）
A.质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器
B.质粒是细菌细胞质中能自主复制的小型环状 DNA 分子
C.质粒只有在侵入宿主细胞后在宿主细胞内复制
D.细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行
【当堂检测】
1.根据如图判断,下列有关工具酶功能的叙述,错误的是
A.DNA连接酶可以连接 c处
B.DNA聚合酶可以连接 a处
C.解旋酶可以使 b处解开
D.限制酶可以切断 a处
2.基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶I的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶II的识别序列和切点是—↓GATC—。根据下图判断下列操作正确的是()
A．目的基因和质粒均用限制酶II切割
B．目的基因和质粒均用限制酶I切割
C．质粒用限制酶II切割，目的基因用限制酶I切割
D．质粒用限制酶I切割，目的基因用限制酶II切割
课后反思
重组 DNA技术的基本工具是高考的频点，与第二节基因工程的基本操作程序结合起来，经常考查基因工程过程中如何选择限制酶，限制酶和 DNA连接酶的作用是学生学习的难点，通过观看视频和问题串突破本节课的难点，学生收获不少，课后我也进行了反思本节课成功之处：
1、本节课基本达成教学目标。在教学过程中从让学生感兴趣的腺病毒重组疫苗出发，让学生在小组合作探究过程中理解限制酶和 DNA连接酶的作用
2、通过观看视频，让学生进一步掌握限制酶和 DNA连接酶的作用
3、学生多讨论，多动手，真正的参与课堂中
本节课的不足之处：
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