DNA重组技术的基本工具教学设计

2024-05-27

DNA重组技术的基本工具教学设计（精选5篇）

篇1：DNA重组技术的基本工具教学设计

DNA重组技术的基本工具教学设计

一、设计思想

一个充满思维的课堂才是真正高效的课堂。新课程的设计提出了四个理念，提高生物科学素养，面向全体学生，倡导探究式学习，注重与现实生活的联系。在教学实践中我们发现，学生普遍存在这样的问题：

1、记不住，2、想不起来，3、不会用。积极开展探究式教学对解决这些问题有着非常重要的作用，为此我设计了一种注重探究，强调应用的教学模式，有效地提高了课堂教学的效率。

二、教材分析

1、教材地位

本节课是人教版新课标高中生物选修3《现代生物科技专题》专题1基因工程中第一节的内容。本专题是在必修2第6章《从杂交育种到基因工程》基础上的深入和提升，与必修2模块中学过的许多知识也都有联系。属于基础扩展内容。

2、教学目标知识目标

（1）、简单描述基因工程的概念及目的。

（2）、说出DNA重组技术的三个工具及各工具的特点和用途。能力目标：

培养学生自己动手制作模型的能力情感目标：

• 认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新

3、教学重点

（1）DNA 重组技术所需要的三种基本工具的作用；

2、教学难点：

（1）DNA 重组技术所需要的三种基本工具的作用；（2）基因工程载体需要具备的条件

三、教学方法

DNA重组技术的三种基本工具及其作用内容复杂、抽象。如果采用直白、平淡的方式讲解介绍，学生会感到抽象和乏味，不利于调动学生学习的积极性，也不利于科学素养的全面提高。如果通过创设情境，设置问题让学生进行自主探究，诱导学生积极参与教学活动，学生的学习热情和积极性就会被充分调动起来，从而开启他们思想的闸门。因此本节课是以老师讲解、启发与学生自主探究、合作学习相结合的方式开展教学的。运用这样的教学方法，既把课堂交给了学生，体现学生的主体作用，也突出了教师在学生的学习过程中的指导者、参与者、合作者的作用。

四、教学过程：

（一）、创设情境，引入新课。在这一环节中我首先提出几个设想能否让植物也发出萤火虫般美丽的萤光？能否让猪体内生产出人血蛋白？

能否让细菌产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？

创造一种令人心神向往的意境。然后指出把这样的奇思妙想变为现实的是20世纪70年代兴起的高新科技——基因工程。那么基因工程这个凝聚着众多科学家心血的技术到底是怎么进行的呢？从今天开始我们就来揭开这一技术的神秘的面纱。从而引入新课的学习。

（二）、步步设问，探究学习

在这一环节中，我先介绍了我国科学家培育抗虫棉的材料，然后发给每个学生两个写有碱基序列的纸条，指出：假若一个是含有某种药物蛋白基因的DNA，另一个是棉花的DNA。要进行基因工程的操作实现体外基因的重组然后导入受体细胞，需要准备一些什么样的工具呢？然后让学生阅读课本找到答案。

实现这一操作过程至少需要三种工具：一是限制酶；二是DNA连接酶；三是运载体。那么这几种工具各有什么样的作用呢？接着开始进入第一部分的教学。1.“分子手术刀”──限制酶。（板书）

这部分内容的教学中，我通过设置学生关心的问题“限制酶从哪里寻找”，诱导学生联想从前学过的内容──噬菌体侵染细菌的实验，进而认识到细菌等单细胞生物容易受到自然界外源DNA的入侵。进一步提出问题：这类原核生物之所以能长期生存而不绝灭，会有什么保护机制呢？诱导学生产生“可能是有什么酶来切割外源DNA，而使之失效，达到保护自身的目的”。这样就将书中直白的“这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来”的写法，变成了一个自主探索的思想活动。有效地让思维充满课堂，让学习成为一个发现的过程。下面是引导探究的过程：

师：关于限制酶人们最关心的可能是这种工具酶到哪里去寻找。我们不妨从以往学过的知识谈起，自然界中有各种生物，它们所处的环境不是真空，一些生物的DNA可能进入另一种生物的细胞中。对于这种可能性，同学们可用什么实例来说明？生：噬菌体侵染细菌的实验。

师：那么现存的生物为什么没有在长期的进化过程中被外源DNA的入侵而绝灭，仍能保持相对稳定的状态呢？

生：生物体都有各自的保护机制，如动物有免疫系统，植物有具有保护作用的组织、器官。师：那么作为单细胞的生物来讲，没有那么复杂的结构和系统，它如何来抵抗入侵的外源DNA，保护自身呢？

生：只有让外来的DNA失效，才能保护自身。

师：那么怎样才能让DNA失效？生：用DNA酶，因为在必修课本中学过。

师：用DNA酶，那么生物自身的DNA不也要失效了吗？

生：可能有一种特殊的酶，能切割外来的DNA，而对自身不切割。

师：根据你们的分析可知，这种酶可能是一种不同于DNA酶的、我们还没有认识的酶。那么我们应该从哪里寻找这种酶呢？生：到单细胞的生物中去找。

师：科学家的基本意向也和同学们一样。单细胞生物比多细胞生物更容易受到外源DNA的侵入。在长期的进化过程中，使其必须有处理外源DNA的酶。科学家们经过不懈的努力，终于从原核生物中分离纯化出这种酶，叫做限制酶。迄今已从近300种微生物中分离出4 000种限制酶。这种酶与我们以前知道的DNA酶的作用是不同的。然后让学生看书，并通过讨论得出限制酶的作用。

它们能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。

通过讨论让学生体会限制酶能识别的序列有什么特点。它是如何对DNA进行切割的，切割的位置是哪里，切口有什么特点，并进一步思考与讨论下列问题：

1、要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？

2、如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，结果会怎样呢？

讨论后接着提出新的问题：切割下来的DNA片断还需要接到运载体上去，还要靠另一种工具DNA连接酶来实现，那么DNA连接酶又是怎么把DNA连接起来的呢？由此引入对DNA连接酶的学习。

2.“分子缝合针”──DNA连接酶。（板书）

这一环节中我先让学生阅读课本，并讨论下面的几个问题，之后提出连接酶与聚合酶有什么区别与联系，引导学生复习以前的知识，使学生认识到DNA连接酶是将双链的DNA片段连接起来，而DNA聚合酶则是将一个个脱氧核苷酸连接起来。从而加强了前后知识的联系，加深了学生对酶的专一性的认识

简单小结上述问题后我进一步提出问题：单纯的DNA片段是很难导入受体细胞的，所以切割下来的目的基因导入受体细胞就需要有一个“分子运输车”帮助。那么这个运输车应该具备什么样的特点呢？

3.“分子运输车”──基因进入受体细胞的载体。（板书）

在这个学习过程中我通过提出以下几问题引导学生探究作为运输工具必须具备的条件。1.假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？ 2.作为载体没有切割位点将怎样？

3.目的基因是否进入受体细胞，你如何去察觉？

4.如果载体对受体细胞有害将怎样？通过分组讨论使学生认识到

1.导入受体细胞的目的基因不能复制，将在细胞增殖中丢失。2.载体没有切割位点，外源的目的基因不可能插入。

3.如果载体上有遗传标记基因，这样，在载体进入受体细胞后，就可通过标记基因的表达来检测。

4.载体对受体有害，将影响受体细胞新陈代谢，进而使转入的目的基因也无立足之地。最后得出作为运输工具必须具备的条件有以下几个。1.能自我复制； 2.有切割位点； 3.有遗传标记基因； 4.对受体细胞无害。

然后展示图片和学生一起认识最常见的运载体----细菌质粒找出刚才归纳的几个条件的具体体现。

找到“复制原点”──说明质粒能复制并能带着插入的目的基因一起复制。找到“目的基因的插入位点”──说明质粒有切割位点。

找到“氨苄青霉素抗性基因”──说明有标记基因的存在，将来可用含青霉素的培养基鉴别。

（三）、模拟操作，巩固升华

知识学习结束后我发给学生剪刀和胶带让学生模拟操作DNA的剪切与拼接并思考相关问题加深对所学知识的理解。

（四）、强化训练，注重应用

最后我通过精选习题，让学生进行课上及课下的训练，及时巩固本节课的重难点知识。然后总结本节课的主要内容结束学习。

五、教后反思

本节内容主要是介绍DNA重组技术的三种基本工具及其作用，内容复杂、抽象不好理解。通过设置问题情境让学生进行自主探究，引导学生积极参与教学活动，尤其是模拟操作的引入使得学生的学习热情和积极性被充分调动起来，从而开启了他们思想的闸门，收到了良好的教学效果。

篇2：DNA重组技术的基本工具教学设计

编制：孙雪梅

审核：常淑侠

使用：2014年2月日

学号：

姓名：

选修3 第1章基因工程

第2节基因工程的基本操作程序

（二）【旧知检测】

1.正确表示基因操作“四步曲”的是

A.提取目的基因→基因表达载体构建→目的基因与运载体结合→目的基因的检测与鉴定 B.目的基因的检测与鉴定→提取目的基因→基因表达载体构建→目的基因导入受体细胞 C.提取目的基因→基因表达载体构建→目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 D.基因表达载体构建→提取目的基因→目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 2.苏云金芽孢杆菌是一种对昆虫有致病作用的细菌，某杀虫性物质主要是一类伴孢晶体蛋白，共有126个氨基酸。若想通过基因工程技术，将控制该蛋白质合成抗虫基因提取出来，需要下列哪类酶

A.DNA聚合酶

B.DNA连接酶

C.限制性内切酶

D.伴孢晶体蛋白酶【考点呈现】1.基因表达载体的构建；2.将目的基因导入受体细胞等。【尝试练】

3.基因表达载体的构建----是基因工程的

（1）表达载体的组成：目的基因+ +

+标记基因等。

（2）启动子：位于基因的，它是

的部位，驱动基因转录产生mRNA。

（3）终止子：位于基因的，终止。

（4）表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且

给下一代；使目的基因

____ 和发挥作用。

（5）标记基因：

受体细胞是否含有目的基因。4.将目的基因导入受体细胞

Ⅰ.转化：目的基因进人受体细胞内，并在受体细胞内维持稳定和

的过程。Ⅱ.方法A.将目的基因导入植物细胞：(1)农杆菌转化法：

①农杆菌特点：易感染

植物和裸子植物，对___________植物没有感染力；Ti质粒的可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上。

②转化：目的基因插人

进入农杆菌→导入植物细胞→目的基因整合到植物细胞染色体上→目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。

(2)基因枪法：是单子叶植物中常用的一种基因转化方法，但是成本较高。

(3)花粉管通道法：这是我国科学家独创的一种方法，是一种十分简便经济的方法。B.将目的基因导入动物细胞：(1)方法：注射技术。

(2)操作程序：目的基因表达载体

→取卵(受精卵)→显微注射→注射了目的基因的受精卵移植到____性动物的_________________________内发育→新性状动物。

C.将目的基因导人微生物细胞：

(1)原核生物特点：、、等。

第 1 页（共 2 页）小榄中学高二生物选修3教学案

编制：孙雪梅

审核：常淑侠

使用：2014年2月日

(2)转化：

处理细胞→

细胞→表达载体与感受态细胞混合→

_________ 细胞吸收DNA分子。

5.目的基因的检测与鉴定

Ⅰ.检测： ①检测转基因生物染色体的DNA是否插入的方法

。②检测目的基因是否转录的方法

。③检测目的基因是否翻译成的方法

。Ⅱ．鉴定：【巩固练】

6.科学家在培育抗虫棉时，起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质粒中，然后导入棉花的受精卵中，结果抗虫基因在棉花体内没有表达。然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子（抗虫基因首端），导入棉花受精卵，长成的棉花植株还没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中插入终止子（抗虫基因末端），导入棉花受精卵，结果长成的植株，有了抗虫能力。由以上过程推知，作为目的基因的运载体应具备的结构是 A.目的基因、启动子

B.目的基因、终止子

C.目的基因，启动子、终止子

D.目的基因、启动子、终止子、标记基因【拓展练】

7.糖尿病是一种常见病，目前对胰岛素依赖型糖尿病的治疗多用激素疗法。胰岛素过去主要从动物中提取，基因工程和细胞工程技术发展以后，利用细菌生产胰岛素。其操作过程如图所示：(1)质粒存在于细菌细胞中,其化学本质是__________，从其分子结构可确定它是一种＿＿＿＿＿。此过程所需基因“剪刀”是__________,“针线”是＿＿＿＿，运载体是________。(2)重组DNA导入受体细胞后,在细胞乙中能产生人的胰岛素这是因为基因具有控制＿＿＿＿＿＿合成的功能。【课堂检测】

8.采用基因工程方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是

①将毒素蛋白质注射到棉花受精卵中 ②将编码毒素蛋白的DNA序列注射到棉花受精卵中 ③将编码毒素蛋白质的DNA序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞再进行组织培养 ④将编码毒素蛋白质的DNA序列与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵

A.①②

B.②③

C.③④

D.①④

9.目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测和鉴定才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是

①检测受体细胞是否有目的基因 ②检测受体细胞是否有致病基因 ③检测目的基因是否转录ｍRNA ④检测目的基因是否翻译蛋白质

A.①②③

B.②③④

C.①③④

D.①②④

篇3：DNA重组技术的基本工具教学设计

关键词：DNA重组技术；限制酶；DNA连接酶；运载体

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）10-207-01

一、教材分析

“DNA重组技术的基本工具”是人教新课标教材选修3专题一“基因工程” 1.1的内容。本节主要介绍了DNA重组技术的三种基本工具及其作用。教材内容较为抽象，为了更好的让学生理解DNA重组技术的三种基本工具，教材提供了较多的教学素材。例如，通过图片的展示，让抽象的语言在直观的插入中找到注释；通过模拟制作活动，让学生在实际动手中形成正确认识；教材还采用了“生物技术资料卡”的形式，对特别名词进行了诠释，扩展学生的知识面。

二、教学策略

采用问题引导、小组讨论的策略，构建了三个学习任务：1）限制性核酸内切酶——“分子手术刀”；2）DNA连接酶——“分子缝合针”；3）基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”。通过问题情境引导学生在思索中学习新知识；通过模拟操作使学生对基因工程的认识形象化；通过组内互助，锻炼学生交流与合作的能力；通过质疑点拨及归纳交流引导学生思考，归纳总结。

三、三维目标

1）知识目标：了解基因工程的基本概念；简述DNA重组技术所需的三种基本工具及其作用。

2）能力目标：通过分析文字材料，培养学生归纳总结的能力；通过学生动手操作重组DNA模型，培养学生的动手能力。

3）情感目标：通过小组活动，培养学生合作精神；通过材料分析，使学生认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。

四、教学过程

1、复习引入

回顾：①一百年前，中国人甚至全世界人有种植抗虫棉的吗？②棉花本身有抗虫基因吗？③抗虫基因从哪来？④培育抗虫棉利用的是哪种育种方法？

通过层层递进的设问，可以使学生从理性思维的角度逐渐回忆出“基因工程的概念”。从而使学生回忆起基因工程又叫做DNA重组技术，引向题目。

过渡：大家都知道DNA是非常小的，它的直径只有我们头发丝的十万分之一。俗话说“工欲善其事，必先利其器”，要想把其它生物的抗虫基因转移到棉花细胞内，就必须要有精密的工具。那么这些工具是什么呢？

2、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”

学习任务一: 阅读教材“限制性核酸内切酶——‘分子手术刀”相关内容，小组讨论归纳答案：①什么是限制酶？它的来源是哪？②限制酶与我们学过的DNA 酶相同吗？③限制酶的作用是什么？④限制酶所识别的序列有什么特点？举例说明⑤限制酶切割的是什么键？⑥限制酶切割后的结果是怎样的？举例说明⑦什么是粘性末端？什么是平末端？两者的区别？

以上问题，学生都可以用以前学过的知识以及书上的生物知识回答，如果遇到困难，教师可以给予适当提示与引导，使学生明确限制酶的来源、作用、特点、结果等。教师可以强调一下识别序列的规律：限制酶所识别的序列，都有中心轴线，中心轴线两侧双链DNA上的碱基是反向对称，重复排列的，称回文序列。如图1所示：

自学检测：1.关于限制酶的说法正确的是A．限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序列B．EcoR1切割的是G-A之间的氢键C．限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNAD．限制酶只存在于原核生物中质疑点拨：学生组内讨论展示答案后，由组内同学进行自查自纠，如果有学生答不上来的问题，教师进行解答。如果学生没有疑问，教师可以进行反问：如，将来源不同的DNA片段连接在一起，需要用同一种限制酶来切吗？

3、DNA连接酶——“分子缝合针”

学习任务二：阅读教材“DNA连接酶——‘分子缝合针”相关内容，小组讨论归纳答案：①什么是DNA连接酶？它与DNA聚合酶相同吗？②DNA连接酶作用的化学键是什么？③DNA连接酶有哪些种类？其来源和特点分别是什么？

自学检测：2.DNA连接酶催化的反应是A．DNA复制时母链与子链之间形成氢键B．粘性末端碱基之间形成氢键C．两个DNA片段粘性末端之间的缝隙的连接D．A、B、C都不正确

质疑点拨：反问：DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？

4、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”

学习任务三：阅读教材“基因进入受体细胞的载体——‘分子运输车”小组讨论归纳答案：①基因工程的作用是什么？②基因工程载体包括哪些？③什么叫质粒？④质粒作为载体必须满足的条件有哪些？

自学检测：3.下列哪项不是基因工程经常使用的，用来运载目的基因的载体

A.细菌质粒B.噬菌体C.动植物病毒D.细菌核区的DNA

质疑点拨：想一想，具备什么条件才能充当“分子运输车”？

归纳交流：转基因抗虫棉的基本操作工具及其作用。

5、模拟制作

篇4：DNA重组技术的基本工具教学设计

(1)理解DNA重组技术的基本工具。

2.目标解析

(1)理解DNA重组技术的基本工具就是指在记住DNA重组技术的几种基本工具来源及本质的基础上并能分析工具的具体作用及特点。

【问题诊断分析】

在本节课的教学中，学生可能遇到的问题是无法从微观领域来理解工具的具体作用，产生这一问题的原因是无法在脑海中构建出操作模型。要解决这一问题，就要从实际中通过对纸条的剪接宏观构建操作模型，其中关键是纸条剪接过程的细化与处理。

【教学支持条件分析】

在本节课DNA重组技术的基本工具的教学中，准备使用动画。因为使用动画，有利于学生对过程的理解。

【教学过程】

展示图片：基因工程产物，引出问题：你知道它们是怎么来的吗?

问题1：什么是基因工程?

设计意图：掌握基因工程的概念，明白基因工程的操作水平、操作环境操作对象，以及简约的过程。

师生活动：苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。

让细菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表达，可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。

想一想需要做哪些关键工作?(请同学来简述其操作过程)

问题2：根据简述，解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具?

基因操作的基本工具有哪些?

问题3：什么是限制性核酸内切酶?

小问题1.限制性核酸内切酶的本质是什么?它切割DNA有哪些基本特点?

小问题2：限制酶的结果是什么?什么是粘性末端、平末端?

小问题3：要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口?可产生几个黏性(平)末端?

小问题4：如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢?

小问题5：限制酶与解旋酶有什么区别?

问题4：什么是DNA连接酶?

小问题1.DNA连接酶的作用是什么?

小问题2：DNA连接酶的种类与特点?

小问题3：DNA连接酶与DNA聚合酶的区别是什么?

问题5：什么是载体?

小问题1.载体具有什么作用?在基因工程操作中，常用的载体有哪些?

小问题2.作为载体必须具备哪些条件?

知识拓展：内含子与外显子

例1：基因操作的工具

篇5：DNA工具教学设计

教材版本：人民教育出版社模块：选修3

课题：专题1 1.1 DNA重组技术的基本工具作者：海南农垦加来高级中学王江云

教学设计

一、教学目标

1、知识与技能：简述DNA重组技术所需三种基本工具作用。

2、过程与方法：

通过对基本概念、基本原理、科学方法的正确理解和掌握，逐步形成比较、判断、推理、分析、综合等思维能力。

3、情感与价值观：认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。

二、教材分析

教材首先利用抗虫棉花的图片引导学生走进基因工程的领域，然后阐述了培育抗虫棉花的过程至少需要三种工具，即准确切割DNA的“手术刀”、将DNA片段再连接起来的“缝合针”、将体外重组好的DNA导入受体细胞的“运输工具”。通过实例激发学生的兴趣，然后再逐一的介绍这三种工具的作用。本节内容是基因工程的入门，所以让学生掌握这三种工具的作用是非常重要的。

三、学情分析

报刊、杂志、电视等媒体都有基因工程的介绍，高二的学生已经或多或少了解一些基因工程的内容。知道人的生长激素基因可在鲤鱼中表达，使鲤鱼生长迅速；知道寒冷水域中鱼的抗寒基因可在植物中表达，从而培育出抗寒性能高的植物„„在现实生活中，大田里种植了转基因的抗虫棉；市场上卖的抗病毒的转基因甜椒„„可以说，以上内容都是学生学习基因工程可联系的经验。另外。还有一些必修课中学习过的知识可作为学习新知识的铺垫，比如：基因控制蛋白质的合成。

四、教学设想

本节内容主要介绍DNA重组技术的三种基本工具及其作用。学生了解到的基因工程实例是激发他们学习的兴趣。如果我们采用直白、平淡的讲述方式，不利于调动学生学习的积极性，也不利于学生科学素养的全面提高。应当通过创设情境，提出问题，引导学生积极参与教学活动。比如：在介绍限制酶的的来源时，可以通过问题“限制酶从哪里来寻找”，诱导学生思考、阅读教材得出结论。另外，本节内容比较抽象，上课过程中结合一些图片、动画，并让学生亲自去动手模拟制作DNA重组的模型，这样更能激发学生学习的热情。

五、教学重点、难点 1.教学重点

DNA重组技术所需的三种基本工具的作用

2.教学难点

基因工程载体需要具备的条件

六、教学方法

多媒体教学与板书结合七、课前准备

1、教师：上网搜查基因工程的实例、图片、动画制成课件，准备模拟制作DNA重组的模型的道具。

2、学生：预习课本，查阅资料了解基因工程的发展。

八、教学过程

（一）引入新课

课件展示图片

教师：引导学生讨论：

1.这些生物在自然界中有没有？

2.随着科学的发展，有没有可能出现这些生物？通过哪些技术可以实现？学生：看图，完成讨论题。

1.自然界中还没有这样组合的生物出现。2.但是基因工程技术可以实现这些生物的组合。

教师：由于基因工程的发展，要实现一种生物的某些性状在另一种生物中的表达已经不再是天方夜谭。同学们，什么叫基因工程呢？

（二）基因工程的概念

让学生思考。请学生回答问题。

学生：基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。

教师：评价学生答案，总结。

（三）DNA重组技术的基本工具课件展示：抗虫棉花的图片

设问：如果让你来生产抗虫棉，你会怎么做呢？（请两个学生来说他的想法）教师：评价、讲述。

培育抗虫棉首先要在体外对含有抗虫基因的DNA分子进行“切割”、改造、修饰和“拼接”，然后，导入普通棉花体细胞内，并使重组DNA在细胞中表达。设问：1.基因工程培育抗虫棉的关键步骤有哪一些？

2.解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？

学生讨论、回答。

教师：培育抗虫棉有三个关键步骤：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来；关键步骤二：形成重组DNA；关键步骤三：重组DNA导入受体(棉花)细胞。解决这三个关键步骤也需要三种工具：关键步骤一的工具：分子手术刀—限制性内切酶；关键步骤二的工具：分子缝合针—DNA连接酶；关键步骤三的工具：分子运输车—运载体。

设问：什么是限制性内切酶？从哪里获得限制性内切酶？

学生：阅读课本P4-5限制性核酸内切酶—“分子手术刀”，寻找答案。学生回答：限制酶从原核生物中分离出来。

教师：单细胞生物比多细胞生物更容易受到外源DNA的侵入。在长期的进化过程中，使其必须有处理外源DNA的酶。科学家们经过不懈的努力，终于从原核生物中分离纯化出这种酶，叫做限制酶。迄今已从近300种微生物中分离出4 000种限制酶。

设问：这种酶有什么作用呢？

学生看书回答：它们能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。

教师：从这句话中，我们可以知道限制酶有两个作用：一是能识别特定核苷酸序列。比如说EcoRI只能识别GAATTC的核苷酸序列，SmaI只识别CCCGGG的核苷酸序列。二是从特定部位的两个核苷酸将磷酸二酯键切开。同学们看图，EcoRI从G和A之间切开，SmaI从C和G之间切开。限制酶识别和切割部位一般都具有反向重复序列，即一条链正向读的碱基顺序与另一条反向读的碱基顺序完全一致。(课件展示图)

教师：每一种限制酶所识别的序列不同，所切割的序列也不相同，因此，限制酶有特异性的特点，即识别特定核苷酸序列，在特定的切点切割。那么，限制酶切割DNA后会形成什么样的结果呢？同学们请看图回答。（课件展示图）学生：一种形成黏性末端，一种形成平末端。设问：那么这两种末端是如何形成的呢？有什么区别？

学生：限制酶在它识别序列的中心位置两侧将DNA两条单链分割开，就形成黏性末端，而从识别序列的中心位置切开就产生平末端。

教师：展示图解，加以补充解释。被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。设问：要将切割下来的DNA片段接连在一起，需要用到什么酶？

学生：DNA连接酶。

教师：同学们说得对！是用DNA连接酶。开始时，我们学习了限制酶切割后有两种不同的结果，一种产生黏性末端，一种产生平末端。那么恢复它们的连接，所用DNA连接酶有什么不同呢？

学生：看书，寻找答案。

学生：所用的酶不一样，E·coli DNA连接酶只能将双链DNA片段黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间连接起来。T4 DNA连接酶既可“缝合”双链黏性末端，也可“缝合”双链DNA的平末端，但平末端之间连接的效率比较低。

教师：前面我们学习过DNA聚合酶，那么同学们比较一下，DNA聚合酶和DNA连接酶有什么不同？

学生：DNA连接酶是将双链的DNA片段连接起来，而DNA聚合酶则是将一个个脱氧核苷酸连接起来。教师：说的很对！DNA连接酶是将双链的DNA片段连接起来，就是说DNA连接酶是同时连接双链的切口，而DNA聚合酶只是在单链上将一个个脱氧核苷酸连接起来。相同之处都是通过形成磷酸二酯键来连接的。（展示图，正确指出磷酸二酯键的位置）

教师：外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞？(如棉花细胞)学生：阅读教材。

教师：要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去。能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。设问：作为运载体需要具备什么条件？教师：下面老师提出四个问题供大家思考。

1.假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？ 2.作为载体没有切割位点将怎样？

3.目的基因是否进入受体细胞，你如何去察觉？ 4.如果载体对受体细胞有害将怎样？不能分离会怎样？

学生活动：分组讨论，每一组负责一个问题，请代表回答。

学生：

1.导入受体细胞的目的基因不能复制，将在细胞增殖中丢失。2.载体没有切割位点，外源的目的基因不可能插入。

3.如果载体上有标记基因，这样，在载体进入受体细胞后，就可通过标记基因的表达来检测。

4.载体对受体有害，将影响受体细胞新陈代谢，进而使转入的目的基因无法表达。教师：可见以上内容，都是在选择合适载体时必须考虑的。所以充当运载体的要具备以下几个必要条件： 1.能自我复制； 2.有切割位点； 3.有遗传标记基因； 4.对受体细胞无害、易分离。

教师：目前通常利用的运载体是“质粒”。质粒来自大肠杆菌，是一种小型的环状DNA。下面让我们通过插图一起来认识质粒。（展示图片）设问：为什么质粒能作为运载体？学生：

有“复制原点”──说明质粒能复制并能带着插入的目的基因一起复制。有“目的基因的插入位点”──说明质粒有切割位点。

有“氨苄青霉素抗性基因”──说明有标记基因的存在，可用含青霉素的培养基鉴别。此质粒来自大肠杆菌──说明没有危害，大肠杆菌是非致病菌，大肠杆菌分裂快，也便于从大量复制个体中分离出来。