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视频标签：DNA重组技术
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视频课题：人教版生物选修三1.1DNA重组技术的基本工具_陕西省优课
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人教版生物选修三1.1DNA重组技术的基本工具_陕西省优课
DNA重组技术基本工具的教学设计
设计背景
1．指导思想：“DNA重组技术的基本工具”这节课位于人教版高中生物选修三第一专题第一节第二课时。基因工程是现代生物技术的核心内容，通过模拟DNA重组过程，将具体的操作程序有机联系起来，加深对这一程序的理解，有利于提高学生的认知水平和接受能力。
2．理论依据：布鲁纳“学科基本结构”理论；表现方式有效性原则；模拟探究教学法；问题生成法。
3.设计特色：针对重点难点对教学内容进行结构化处理，并与基因工程的实际操作练习起来；在模拟探究的过程中不断生成问题，引导学生依据载体的特点，按照相似性原理，选择和建立模型，进而对模型进行“剪”与“连”等操作，并分析操作结果。
教学分析
1．教材分析
重点：DNA重组技术的三种基本工具
难点：载体的特点及实际应用应用
2．学情分析
通过上一节课的学习，学生们已初步掌握了“DNA重组技术的基本工具”的种类和作用。但这些基本工具在实际应用中如何发挥作用，是非常抽象的内容，仅仅靠学生的想象，很难真正理解并融会贯通；同时，中学生的心理发育特点，决定了他们更乐于通过实际动手操作来解决遇到的问题，同时对自己新发现的问题有更加强烈的探究欲望。
3．教学条件分析
对于本节课的教学设计而言，需要如下教学条件：电脑，投影仪，彩色复印纸，剪刀，有色胶带。我校的教学条件可以满足本节课的要求。
4. 教学目标 知识与技能
简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用。 过程与方法
通过动手操作、小组合作，提高学生自主学习及合作探究的能力。 情感态度与价值观
认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新
5.教学策略与手段
教学模式：探究式教学，通过创设问题情境，在分析问题、解决问题的过程中不断生成一系列新的问题，培养学生的自学能力，以及探究和思维能力。
教学策略：利用教学多媒体，自制教具，使抽象的问题形象化，引导学生自主动手操作，解决每一程序中的技术难点和重点。
教学手段：PPT，自制教具，投影仪等综合教学辅助工具。本节课模拟探究的是载体与目的基因的连接，所以将教材提供的碱基序列加以调整，用彩色打印纸打印，如图：
然后粘贴出环状DNA和链状DNA，同时提供剪刀、胶带，如图：
6.教学过程：
（一）回顾旧知，引入新课
教师的组织和引导
学生活动
教学意图
利用多媒体展示多种转基因产品。通过展示DNA分子结构让学生回忆基因工程的操作对象。
通过展示让学生回忆上节课学过，基因工程需要哪些特殊工具？
呈现：三种不同的工具，载体的必要条件。
提出问题：在实际操作过程中，载体的这些特点是否能满足实际需求呢？
学生回忆并回答，补充。
学生思考并讨论。
通过活动，调动学生的学习兴趣，导入课题。
引出本节课的重点：DNA重组技术的模拟操作。
通过回顾旧知，创设问题情境，确立本节课的重点，并激发学生的探究欲望。
（二）模拟重组，讲授新课
教师活动
学生活动
设计意图
利用PPT给学生分别呈现限制性核酸内切酶EcoRI识别的碱基序列和酶切位点，酶切过程以及DNA连接酶的作用位点。(见附图1)
给学生分发教具：每组发两个带碱基序列的环状DNA，两张链状DNA，（且四个DNA上仅有EcoRI的酶切位点），剪刀，胶带。（见附图2）
学生首先动手模拟得到EcoRI酶切后的载体和目的基因。（见附图3）
让学生观察并思考：如果条件充分，此时我们得到的目的基因和载体是否能够成功连接？
继续提出问题：
将两个EcoRI酶切后的载体与目的基因混合后，加入DNA连接酶，其连接产物可能有哪些种？请大家尝试操作。
（操作结果见附图4）
提出第二个问题：为什么会出现这么多种连接产物呢？
各小组挑出本组制作的载体与目的基因连接后的重组DNA，互相观察并比较是否有不同。
（见附图5）
提出第三个问题：我们如何解决目的基因定向插入这个问题呢？
在这个过程中提醒学生：载体的特点之一是有多个不同的酶切位点。
分发另一套材料，每组两个环状DNA，
学生观察。
学生动手操作，模拟重组DNA，探究载体的特点。
思考，讨论，得出结论。
思考，讨论，动手操作，得出结论。
学生们除得到载体与目的基因之间的连接外，还有载体与载体之间的连接，目的基因与目的基因之间的连接，以及载体自身环化，和目的基因自身环化等。其中载体及目的基因的自身环化是干扰重组的常见因素。
思考，讨论。学生们观察，讨论后提出，一种限制性核酸内切酶切割后产生的黏性末端只有一种，相同的黏性末端之间可以任意连接。
在这些连接产物中，我们需要的是载体与目的基因连接而成的重组DNA。
观察比较。
学生讨论。
模拟操作。
将情景引入到新课
让学生准确理解切割或连接部位。
在实际动手操作的过程中发现问题，解决问题。
通过动手模拟操作，以及思考和讨论，使所学知识逐步深入，并把记忆中的知识转变为实际中的能力。
学生通过比较，能够发现有的小组目的基因插入方向与别组有不同，从而发现目的基因不同的插入方向将导致出现不同的基因产物。
通过思考，部分学生能够提出用两种限制酶切割载体，从而使切口处的黏性末端不同的思路。
两个链状DNA（都带EcoRI，BamHI两种酶切序列），让学生再次模拟操作。
（见附图6）
（见附图7）
提出第四个问题：与前面的结果相比较，有哪些变化?
提出第五个问题：如何避免载体于再提，目的基因与目的基因间的连接结果出现？如何筛选出含目的基因的重组DNA呢？（这个问题难度较高，适合能力较强的同学）
如果学生未得到准确的结论，提示他们：标记基因的作用？在基因工程的实际操作中，科学家选择的载体往往含两个或更多的标记基因。
利用PPT呈现：环状DNA载体以及上面的两个标记基因。给学生展示PPT，通过图片使学生发现载体的特点中除有多个酶切位点外，还携带有标记基因（如氨苄青霉素抗性基因），标记基因可以参与鉴别受体细胞中是否含有目的基因。
（见附图8）
（见附图9）
剪切后，学生们观察发现，两种限制酶切割产生的黏性末端是不同的，虽然载体与载体间，目的基因与目的基因间仍会连接，但载体及目的基因自身环化问题得到解决，根据碱基互补配对原则，目的基因与载体连接的方向是唯一的。这样，通过模拟操作，学生们解决了刚才所提出的问题，得出结论：载体上含有多个酶切位点，利用双酶切的方法，可以保证目的基因的定向插入，同时还避免了载体及目的基因的自身环化，提高DNA重组率，实现目的基因的正确转录和表达。
观察，思考。
学生通过讨论，设计，提出如果将一个标记基因放在目的基因的插入位置，当目的基因插入时，这个标
记基因将被破坏而无法表达，从而达到筛选的目的。
得出结论：仅在青霉素培养基上生长的是含目的基因的受体细胞，在青霉素培养基和四环素培养基上都能生长的是载体自接的受体细胞。
通过层层深入的问题，逐步突出重点，突破难点，学生们发现科学实践的过程远非理论记忆那么简单。课堂上的模拟重组可以大大降低空间想象的难度，使抽象的内容直观化。
利用具体直观的信息媒体使学生对抽象的内容直观化。
引导学生从基因工程的整体思考问题。
学生通过类比发现：多个酶切位点，多个标记基因，插入失活的筛选方法是基因工程中的重要设计思路，理解了基因工程中使用的载体往往是人工合成的，并真正懂得了实践是检验真理的唯一标准。
（三）、归纳总结，理清脉络
学生活动
设计意图
教师活动
用多媒体展示课堂总结： 载体特点
a．多酶切位点──目的基因定向插入
b．多标记基因──目的基因的筛选
记忆，理解。
通过归纳总结回顾刚才的模拟探究过程，加深学生对DNA重组技术的理解，特别是载体的特点及其应用，为教材内容的深化拓展打好基础。
（四）、联系应用，及时巩固
1．已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指，如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现在多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是
↓ ↓ ↓
────────────────────———————————— a b c d
A．3种 B．4种 C．9种 D． 12种
2．下表为几种限制性核酸内切酶识别的序列和切割的位点。如图，已知某DNA在目的基因的两端1、2、3、4四处有BamHⅠ或EcoRⅠ或PstⅠ的酶切位点。现用BamHⅠ和EcoRⅠ两种酶同时切割该DNA片段（假设所用的酶均可将识别位点完全切开），下列各种酶切位点情况中，可以防止酶切后单个含目的基因的DNA片段自身连接成环状的是（ ）
A．1 为BamHⅠ，2为EcoRⅠ，3为BamHⅠ，4为PstⅠ
B．1 为EcoRⅠ，2为BamHⅠ，3为BamHⅠ，4为PstⅠ
C．1 为PstⅠ，2为EcoRⅠ，3为EcoRⅠ，4为BamHⅠ
D．1 为BamHⅠ，2为EcoRⅠ，3为PstⅠ，4为EcoRⅠ
3．某质粒上有SalⅠ、HindⅢ、BamH I三种限制酶切割位点，同时还含有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因。利用此质粒获得转基因抗盐烟草的过程如图所示，请回答下列问题：
⑴ 将含有目的基因的DNA与质粒分别用Sal I酶切，酶切产物用______________ 催化连接后，两个DNA片段的连接结果有_______________种。
⑵ 构建重组质粒时，应选用__________________两种酶对___________________进行切割，以保证重组DNA序列的唯一性。
7.课后反思
不少教材选用的是两种颜色（如绿色和粉红色）的等宽硬纸板，然后让学生在硬纸板上依次等距离写上字母（字母要清晰、工整）。由于学生用笔所写的字母根本不可能大小一致，所以碱基要实现互补配对就比较难。因此，做出的纸带也就缺乏科学性和可行性。为此做如下改进：
将“硬纸板”改为“A4纸”，因为硬纸板比较难打印，而A4纸打印非常方便。重新设计DNA片段。不少教材中设计的DNA片段只有1个酶切位点，不能切割出两端具有黏性末端的DNA片段，也不能被多种限制酶所识别切割，为此作如下改进。教师需要预先将模拟的DNA片段放大成小二字号，另外在字母的外侧各加上一条黑线代表DNA分子的基本骨架。
改进工具，将教材中的“透明胶带”改为“深色的胶带”，如“蓝色或绿色胶带”。当教师把学生所得的实验结果用实物投影仪进行投影时，若学生用“透明胶带”，所粘贴的位置显示不出来，学生所粘贴的位置是否正确也就很难看清楚，教学效果比较差。改用“蓝色或绿色胶带”后，投影效果就非常明显了。
本实验注重实验操作过程的评价，小组之间可以相互比较，也可利用投影展示各组实验的结果，从以下几方面进行评价。 1 是否正确“识别”特定的核苷酸序列
根据所选的限制性核酸内切酶的特点，在含有目的基因的片段和质粒上找出其特定的核苷酸序列，画虚线表示中心轴线的位置，画箭头（“↓”和“↑”）标注酶切位点。 2 是否完成对目的基因和质粒的“切割”
用剪刀正确地“切割”DNA，从而获得目的基因和质粒片段。 3 是否进行正确的“拼接”
检查实验结果，主要看胶带粘贴的位置，判断DNA连接酶的作用是否表示正确。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
