优秀教案系列
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第2节基因工程的基本操作程序
教学分析
教学分析
教学目标
1.阐明基因工程的原理。
2.能概括出基因工程的基本操作程序。
3.基于基因工程的原理和基本操作程序,尝试提出获取某一转基因植物的方案。
评价目标
1.通过学习能够阐明基因工程的原理和基本操作程序。
2.针对人类生产或生活中的某一需求,选取适当的基因工程的技术和方法,尝试设计获得某一转基因产品的方案。
教学重难点
1.基因工程的基本操作程序的四个步骤。
2.利用PCR获取和扩增目的基因。
3.目的基因检测与鉴定的方法。
教学方法
学案导学,小组讨论。
课时安排
2课时
教学准备
学案,课件。
教学
教学设计
导入新课
同学们,转基因抗虫棉是我国科学家自主研发取得的科技成果。转基因抗虫棉是怎么获得的?培育转基因抗虫棉一般需要经过哪些步骤?这节课我们就一起来学习转基因抗虫棉的培育过程。
讲授新课
一、目的基因的筛选与获取
【师】要培育转基因抗虫棉,就需要获取合适的目的基因。目的基因是用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。培育转基因抗虫棉用到的目的基因是Bt抗虫蛋白基因(简称Bt基因)。科学家如何筛选目的基因呢?较为有效的方法是从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。例如在培育转基因抗虫棉之前,科学家不仅掌握了Bt基因的序列信息,也对Bt基因的表达产物——Bt抗虫蛋白有了较为深入的了解。
明确目的基因后,就需要获得它。现在,实验室里最常见的就是通过PCR特异性地快速扩增目的基因。下面请一名同学向大家展示预习学案上这部分内容的答案。
学案内容:自主预习一、3.利用PCR获取和扩增目的基因
(1)PCR的含义:PCR是的缩写。它是一项根据的原理,在体外提供的各种组分与反应条件,对进行大量复制的技术。?
(2)条件:DNA模板、分别与两条模板链结合的2种、4种、
。?
(3)过程
①变性:当温度超过90℃时,双链DNA。?
②复性:当温度下降到50℃左右时,通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。?
③延伸:当温度上升到72℃左右时,溶液中的在耐高温的的作用下,根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。?
④重复循环多次。
(4)结果:每次循环后目的基因的量增加一倍,即成形式扩增(约为2n,其中n为扩增循环的次数)。?
答案:(1)聚合酶链式反应DNA半保留复制参与DNA复制目的基因的核苷酸序列(2)引物脱氧核苷酸耐高温的DNA聚合酶(3)①解聚为单链②两种引物③4种脱氧核苷酸DNA聚合酶(4)指数
【师】PCR技术的实质是在体外进行DNA复制,下面我们一起来探究学案中关于PCR的4个问题。
1.PCR技术与生物体内DNA复制的比较。
比较项目
PCR技术
DNA复制
区别
解旋方式
DNA在作用下变性解旋
催化
场所
细胞(在PCR扩增仪内)
细胞(主要在细胞核内)
酶
耐高温的
、普通的等
温度条件
需控制温度,在温度下进行
细胞内条件
合成的对象
DNA片段或基因
DNA分子
联系
①模板:均需要作为模板进行物质合成;
②原料:均为;
③酶:均需要进行催化;
④引物:均需要引物,使DNA聚合酶从引物的端开始连接脱氧核苷酸
答案:高温解旋酶外内DNA聚合酶解旋酶DNA聚合酶较高温和脱氧核苷酸链4种脱氧核苷酸DNA聚合酶3
2.PCR过程中为什么需要引物?
答案:引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸,作为DNA复制的起始序列,它能与DNA母链的一段碱基序列互补配对。自然界中生物的DNA复制和人工合成中的聚合酶链式反应(PCR)之所以需要引物,是因为在DNA合成时,DNA聚合酶只能从5端到3端合成子链。
3.PCR扩增目的基因时,复性温度的设定是成败的关键。复性温度过高会破坏引物与模板的碱基配对,复性温度过低又会造成引物不能与DNA模板链的特定部位结合。复性温度的设定与引物长度、碱基组成有关。假设引物的长度相同,在G—C碱基对含量高时,对复性温度的设定有什么要求?说明理由。
答案:在引物的G—C碱基对含量高时,设定的复性温度要高一些。因为DNA分子中G—C之间有三个氢键,A—T之间有两个氢键