基因工程
教学
过程
教学
内容
教学手段
和方法
预期
目标
1.创设情境,引入对基因重组技术工具的学习。
2.学习 “分子手术刀”──限制酶。
3.学习“分子缝合针”──dna连接酶。
4.学习“分子运输车”──基因进入受体细胞的载体。
5.布置作业。
师:1973年转基因微生物──转基因大肠杆菌问世;1980年第一个转基因动物──转基因小鼠诞生;1983年第一例转基因植物──转基因烟草出现,实现了一种生物的某些性状在另一种生物中的表达。
同学们,性状的表达与我们从前学过的什么过程有关?
生:与基因控制蛋白质的合成有关。
师:假若这是一个dna上的能指导合成某种药物蛋白的基因(老师用手指出纸条上的该区段),而这是一条烟草的dna(老师拿出另一纸条)。同学们分析,要实现药物基因在烟草中的表达,提前要做哪些关键工作?
生:1. 要将药物基因切割下来;
2. 要将药物基因整合到烟草的dna上。
师:同学们说得对!但还应该实际考虑问题,这两条纸带所代表的dna是在同一个细胞中吗?
生:不是。
师:所以这里就存在一个基因转移的实际问题,谁能具体说一下?
生:就是如何将控制合成药物的基因转入烟草细胞的问题。
师:同学们思考的问题,正是科学家们思考的问题。刚才我们所探讨的工作,都是在分子水平上进行的,切割也好,连接也好,转移也好,无一例外。中国有句俗语叫“没有金刚钻儿,不揽瓷器活儿”。科学家们在实施基因工程之前,苦苦求索,终于找到了实施基因工程的三种“金刚钻儿”,使基因工程的设想成为了现实。这三种“金刚钻儿”,一是准确切割dna的工具,“分子手术刀”──限制酶;二是dna片段的连接工具,“分子缝合针”──dna连接酶;三是基因转移工具,“分子运输车”──基因进入受体细胞的载体。下面我们就来学习这方面的内容。
师:在进入对限制酶的学习时,你们可能最关心的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,引起思考。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。这种可能,同学们可用什么实例来说明?
生:噬菌体侵染细菌的实验。
师:那么现今存在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,仍能保持一种稳定状态呢?
生:生物体有的有免疫系统,如动物;有的有保护作用的组织、器官,如植物。
师:那么作为单细胞的生物来讲,怎么会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: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。我们讨论至此,同学们是否有了从哪里获得这种酶的意向?
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。请同学们看书,学习限制酶特有的作用。