基因编辑范文(精选6篇)
基因编辑 第1篇
2018国内基因编辑技术走势
3月30~31日,由北京大学天然药物及仿生药物国家重点实验室主办的2018基因编辑学术研讨会将在京举行。届时众多一线科研工作者将聚集于此共襄学术盛宴。
2018基因编辑技术期待进展一览
王皓毅
中国科学院动物研究所CRISPR-Cas9在动物模型构建、T细胞治疗以及基因表达调控中的应用
高效精确的基因工程技术对于发展基因治疗,建立细胞和动物疾病模型具有极为重要的价值。近年来特异性定点核酸酶的研究取得了长足的进步。为了突破传统基因打靶方法的局限,我们率先通过受精卵注射CRISPR-Cas9一步获得多基因敲除的小鼠。为了取代低通量且技术要求极高的显微注射技术,我们建立了受精卵电击的方法,从而极大简化了动物模型的构建。这一系列工作大大提高了基因修饰小鼠构建效的率和速度,为疾病和发育生物学的体内研究提供了重要的工具。同时我们在原代T细胞和表达嵌合性抗原受体的T细胞(CART)中建立了高效的单基因和多基因敲除技术,为细胞免疫治疗研究提供了工具。除了基因编辑,我们也基于CRISPR-Cas9系统建立了新技术,用来调控基因的表达水平和表观遗传修饰状态。
王艳丽
中国科学院生物物理研究所Cas13a 切割RNA的分子机制CRISPR/Cas系统是原核生物抗免疫防御系统,是近年来发现的由小分子RNA介导的免疫系统。CRISPR-Cas系统分为两大类,Cas13a是第二大类VI型系统中的效应蛋白,亦称C2c2,具有RNA介导的RNA酶切活性,是目前第二大类CRISPR-Cas系统发现的唯一能够降解RNA的蛋白,在RNA技术中具有潜在的应用价值,对开发研究RNA工具,扩展CRISPR系统在基因编辑方面的运用具有重大价值。
为了研究Cas13a如何被激活来切割RNA,我们解析了与crRNA及其靶RNA结合的Leptotrichia buccalis(Lbu)Cas13a的晶体结构,以及LbuCas13a-crRNA复合物的cryo-EM结构。研究结果揭示了crRNA-靶RNA双链体结合在核酸酶(NUC)叶片的带正电的中心通道中,并且Cas13a蛋白和crRNA在靶RNA结合后发生显着的构象变化。指导目标RNA双链体形成触发HEPN1结构域向HEPN2结构域移动,激活Cas13a蛋白的HEPN催化位点,其随后以非特异性方式裂解单链靶标和旁系RNA。研究结果证实targetRNA的结合导致LbuCas13a的两个HEPN结构域发生构象变化,从而激发LbuCas13a非特异性地切割任意单链RNA的酶切活性,该成果为研究Cas13a发挥RNA酶活性的分子机制提供了重要的结构生物学基础。该研究的发现为CRISPR-Cas13a系统的进一步开发提供了可靠的结构基础,对深入理解细菌抵御病毒入侵的分子机制提供了强有力的证据,并将对病毒引起的疾病的预防、检测、控制与治疗产生重大意义,特别是基于Cas13a高效的RNA酶切活性,对其应用于各类重大疾病的快速检测具有十分广阔的前景。
吴强 上海交通大学开发DNA大片段编辑技术研究染色质高级结构
源于细菌和古菌的Ⅱ型成簇规律间隔短回文重复系统[Clustered regularly interspaced short palindromic repeats(CRISPR)/CRISPR-associated nuclease 9(Cas9),CRISPR/Cas9]近年被改造成为基因组定点编辑的新技术。由于它具有设计简单、操作方便、费用低廉等巨大优势,给遗传操作领域带来了一场革命性的改变。基于CRISPR/Cas9系统的基因组DNA片段靶向编辑技术主要包括DNA片段的删除、反转、重复、插入和易位等,这一有效的DNA片段编辑方法为研究基因功能、调控元件、组织发育和疾病发生发展提供了有力手段。我将着重汇报我们在该领域最新的研究CTCF等染色质架构蛋白在三维基因组组装调控的进展,为开展利用基因组DNA片段靶向编辑进行基因调控和功能研究提供参考。
周德敏 北京大学天然药物及仿生药物国家重点实验室Manipulation of Viral Genome in Conversion of Life-ThreateningViruses as Precision Therapeutics The conversion of life-threatening viruses into live but avirulent vaccinesrepresents a revolution in vaccinology.In a proof-of-principle study, weexpanded the genetic code of the genome of influenza A virus via a transgeniccell line containing orthogonal translation machinery.This generated prematuretermination codon(PTC)–harboring viruses that exerted fullinfectivity but were replication-incompetent in conventional cells.Genome-wideoptimization of the sites for incorporation of multiple PTCs resulted in highlyreproductive and genetically stable progeny viruses in transgenic cells.Inmouse, ferret, and guinea pig models, vaccination with PTC viruses elicitedrobust humoral, mucosal, and T cell–mediated immunityagainst antigenically distinct influenza viruses and even neutralized existinginfecting strains.The methods presented here may become a general approach forgenerating live virus vaccines that can be adapted to almost any virus.王永明 复旦大学建立高效的CRISPR/Cas9编辑技术 CRISPR/Cas9是一项革命性的基因编辑技术,得到广泛应用。我们从两个方面着手提高CRISPR/Cas9的编辑效率。我们利用附着体载体表达Cas9和gRNA,称之为epiCRISPR技术。附着体载体不整合到基因组,但是可以随着细胞的分裂而复制,因而可以长期的表达外源基因,实现长期的基因编辑。同时在附着体载体上表达嘌呤霉素抗性基因,可以富集转染成功的细胞。编辑完成后撤除筛选药物,附着体质粒迅速丢失,编辑后的细胞不再表达外源基因。利用附着体技术可以实现高达100%编辑效率,还可以高效的敲除基因组大片段,以及同时敲除多个基因。CRISPR/Cas9编辑效率受gRNA序列影响,不同的gRNA效率差别很大,测试gRNA效率费时费力。我们建立了高通量的测试gRNA活性的方法,得到了5万多条gRNA的活性,覆盖了2万多个人类基因。这些工作将会极大的方便基因编辑工作。
常兴 中国科学院上海生命科学研究院利用靶向性胞嘧啶脱氨酶进行基因编辑
单核苷酸的多样性是遗传多样性的主要来源,是人类个体差异的重要遗传学基础,同时也是分子进化的动力和很多疾病的直接诱因。然而,在哺乳动物中,仍然缺乏有效诱导单核苷酸的突变的工具,无法通过实验高效和高通量的地研究单核苷酸突变的功能。现有的大部分实验技术只能扰乱基因的功能或者表达,造成基因功能缺失,对诱导新功能的获得无能为力。而利用靶向性胞嘧啶脱氨酶介导的碱基编辑(TargetedAID-mediated mutagenesis ,TAM)技术,可以在sgRNA靶向的基因组DNA上,将胞嘧啶和鸟嘌呤随机地向其它三个碱基转变,因而产生海量的突变体,结合遗传筛选,从而分析单核苷酸突变的功能或诱导蛋白质的体内进化。同时在一种多肽抑制剂(UGI)的辅助下,dCas9-AID可以诱导特定的胞嘧啶向胸腺嘧啶转变,实现单碱基的精确编辑,为治疗单核苷酸突变诱导的遗传病提供方案。利用这项技术,已经在慢性骨髓瘤细胞中,成功筛选出已报道的以及新的imatinib耐药性位点。因此,作为高效的哺乳动物DNA碱基编辑新技术,TAM可以广泛应用于蛋白质工程,分子遗传学研究和基因治疗等领域。
朱洁广州市妇女儿童医疗中心CRISPR-Cas9介导的光感受器细胞重编程治疗视网膜色素变性
基因治疗已经在多种人类疾病治疗中显示出巨大的潜能。然而目前的方法通常只针对单个基因或单个突变,使得对多基因或多点突变的疾病治疗受到极大限制。视网膜色素变性是临床常见的致盲眼病,极具临床和遗传异质性,是导致人类视力障碍最主要的疾病之一。目前已有超过40个基因和位点被报道与视网膜色素变性有关。这里我们采用CRISPR/Cas9介导的基因编辑方法,对视网膜色素变性小鼠进行了基因治疗。通过突变视杆细胞中重要的转录因子Nrl或Nr2e3,将视杆细胞重编程为视锥细胞。转化后的视锥样细胞对突变引起的感光细胞退化不敏感,从而使小鼠在发病后期仍能保留一定程度的视力。我们的发现不仅为视网膜色素变性提供了新的不依赖于基因突变的治疗方法,而且证明了基因编辑技术介导的细胞重编程、细胞退化预防以及组织功能保护的巨大可能性。杨辉,中科院上海神经所基因编辑在疾病模型建立及疾病治疗中的应用
基因修饰动物是研究在发育和疾病中基因功能的重要工具。CRISPR/Cas9系统有效的应用于构建基因敲除和敲入小鼠。然而,该方法获得的基因修饰动物存在严重的嵌合体现象,即动物个体的一部分细胞被基因编辑,而另一部分则没有。通过交配方法获得纯合的基因敲除小鼠需要很长的时间和花费,这在获得多基因敲除小鼠中尤为明显。而由于猴子的生殖周期长(4-5年性成熟,半年怀孕期),生殖能力低(单胎动物),通过交配方法来获得纯合突变的基因修饰猴则需要更长的时间和花费。为此,我们通过优化CRISPR/Cas9系统,成功的在第一代就获得了单基因或多基因功能完全敲除的小鼠及猴,可以直接用于表型分析,极大促进了非人灵长类动物模型的建立及其在脑科学及脑疾病中的研究。同时我们设计了一种同源介导末端接合(HMEJ)策略,可以在分裂和非分裂细胞中均实现精确且高效的基因整合。更重要的是,在小鼠和猴子胚胎或者体内的肝细胞和神经元中,该方法的效率均远高于以HR、NHEJ和MMEJ为基础的策略。因此,这种HMEJ策略可能具有多种运用性,譬如基因编辑来获得动物模型以及靶向基因治疗。通过上述几种方法,我们可以有效的在猴中获得各种基因修饰猴模型。近期,我们目标获得的疾病猴模型包括PD,AD,ALS,DMD,RP,AS等,工具猴模型包括光遗传猴,各种神经元特异的Cre猴等。这些猴模型的建立将极大促进我们对人类疾病的了解和治愈。
此外,我们也致力于各种CRISPR相关工具的开发及优化,包括CRISPR激活系统,CRISPR标记系统,CRISPR介导的成体治疗等等。
马燕琳
海南医学院第一附属医院基因编辑与生殖健康
基因编辑技术通过插入、缺失或替换的手段对基因组进行定点改造,既能够通过以突变基因代替正常基因来研究基因的功能,也能够以正常基因代替突变基因来进行基因治疗。近年来,有着“基因剪刀”之称的CRISPR/Cas9技术被认为是能够在活细胞中快速、准确地编辑目的基因的有效方法。随着人类在破译基因的遗传密码和基因编辑技术上的不断突破,通过修改基因从根本上治愈和预防疾病成为可能,特别是在单基因疾病的治疗上,基因编辑有着广阔的运用前景。就生殖健康方面而言,卵巢早衰这类由表观遗传引起的疾病目前只能通过替代治疗延缓症状,不能根治。CRISPR/Cas9技术的出现有望对表观遗传的靶点进行遗传编辑,改善生殖健康,也为生殖相关疾病提供了新的治疗思路。此外,利用基因编辑对胚胎特定基因集进行敲除操作,造成相应基因在胚胎中的缺失,可深入研究人类胚胎早期发育中的功能、作用机理,帮助人类了解生物体的基本功能,也可以推动人类健康事业的发展,从根源上清除遗传疾病。张淑君 华中农业大学建立和利用猪全基因组基因敲除CRISPR/Cas9技术筛选鉴定猪流感病毒感染相关的宿主(猪)基因
在猪PK15细胞系中,证实了CRISPR/Cas9系统在猪细胞系中能高效地诱导猪基因敲除。设计和构建了猪全基因组基因敲除CRISPR/Cas9文库,该文库包含了65316个gRNAs、覆盖了13229个基因,其中含有5个gRNAs的基因有11400个基因、含有4个gRNAs的基因有1829个,并且全部的基因都含有至少2个gRNAs(最多不超过5个gRNAs/基因)。利用该猪全基因组基因突变gRNAs文库进行大规模的基因筛选,初步筛选出了140个候选宿主基因,并证实了其中的32个候选基因在病毒复制增殖中具有一定的调控作用
周峰复旦大学生物医学研究院利用dcas9和超高灵敏度蛋白质谱平台构建位点特异DNA-蛋白质互作网络
随着功能基因组学的飞速发展,对调控基因表达的顺式(cis-)和反式(trans-)作用元件进行系统研究成为当前急需填补的领域空白。利用生物素化的(biotinylated)功能缺失的dcas9系统加上能与我们所感兴趣位点能够形成特定结合的SgRNA,在原位去分离纯化我们感兴趣位点DNA以及与这个位点有特定结合的蛋白质复合物。我们利用该系统去研究在白血病细胞系K562中,与血红蛋白(Hemoglobin)的几个亚型HBB、HBG、HBE1、以及与调控相关的几个重要的增强子HS1、HS2、HS3、HS4和HS5上面所结合的蛋白质复合物。在该实验中,我们利用Streptavidin的免疫特异性树脂球对带有Biotin基团的蛋白质复合物进行纯化。然后进行了iTRAQ的标记,最后,样品由高灵敏度的全蛋白定量平台进行定量的分析。在该实验中,我们能够检测到如GATA1,TAL1,NFE2等与血红蛋白的表达息息相关的已知的转录因子。与此同时,我们也能发现新的蛋白质核孔蛋白NUP98以及NUP153结合在hemoglobin基因的位点上面。然后,我们利用该方法研究了跟疾病关系密切的位点,HBE1到HBD之间的区域。通过蛋白质组学,我们发现与HBD-1K相结合的蛋白质的数量要多于与HBD-1.5K以及HBD-2K的蛋白我们同时也测定了与这些位点有相互作用的DNA区域,我们也同样发现与HBD-1K相结合的DNA的数量要多于与HBD-1.5K以及HBD-2K的DNA数量。综合以上的证据,HBD-1K是一个重要的疾病相关基因,通过CRISPR技术敲除了HBD-1K之后,我们能够发现HBG的基因转录受到了明显的影响,而HBB的转录则大致不变。我们的技术表明了,我们能对特定的DNA区域,即使是对单拷贝的DNA位点能够进行全面深度的蛋白质复合物的解析。这些解析的结果能够帮助我们发现那些对特定基因起着重要调控作用的蛋白质,对研究这些基因的激活与静默机制有着至关重要的作用。
基因编辑 第2篇
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一、教学目标
(一)知识与技能
.举例说明基因突变的概念、原因、特点;
2.举例说出基因重组;
3.说出基因突变和基因重组的意义。
(二)过程与方法
.学会数据处理,类比推理等科学方法;
2.培养学生自学能力,发散思维及综合能力。
(三)情感态度与价值
.在基因突变的学习中懂得生物界在丰富多彩的本质,从而进行辩证唯物主义的思想教育;
2.在基因突变的学习中懂得如何确立健康的生活方式;
3.引导学生从生物学角度对基因突变和基因重组作科学的了解,形成正确的科学价值观,激发学生的责任感。
二、教材分析
《基因突变和基因重组》是人教版高中生物必修二《遗传与进化》第5章第1节的教学内容,主要学习基因突变的概念、特点和原因,基因突变和基因重组的意义。
三、教学重点难点
、重点:
(1).基因突变的概念及特点;
(2).基因突变的原因。
2、难点:
基因突变和基因重组的比较。
四、学情分析
生物的变异现象对于学生而言并不陌生,通过初中生物课的学习学生已经初步认识到生物的变异与遗传物质和环境有关。本节在此基础上进一步引导学生学习遗传物质究竟是如何引起生物的变异的。
五、课时安排:1课时
六、教学程序设计
依据新课改”自主、合作、探究”的精神,按“学生是主体,教师是主导”的原则,以探究式教学方法为主线,利用学案导学,开展自主探究学习,让学生在讨论、探究、交流中相互启迪,获得新知,形成良好的学习习惯和学习方法。同时,教师充分利用现代声像技术及多媒体工具,借助多媒体动画,把基因突变的原因及类型和基因重组的原理直观地展示给学生,有利于学生由感性认识上升到理性认识。教师适时进行点拨,以帮助学生建构正确的知识结构,把课堂的主动权交给学生。
七、教学过程
教师组织和引导
学生活动
设计意图
创设情境,激发欲望
(5分钟)、多媒体展示水毛茛和果蝇的图片,设疑:
1、水毛茛裸露在空气中的叶和浸在水中的叶为什么表现出两种不同的形态?这种变异能遗传吗?
2、果蝇的白眼性状能遗传给后代吗?
2、导出生物体变异的类型(不可遗传变异和可遗传变异),并指出本节课学习的内容为可遗传变异中的基因突变和基因重组。
3、多媒体展示学习目标,并进行学习目标和课程标准的解读。、学生回顾生物体的表现型与基因型和环境之间的关系并思考相关问题。
2、通过学习,知晓生物体变异的类型以及本节课所要学习的内容。
3、明确本节内容和学习目标。
步步导入,激发学生的好奇心,主动地参与获取新知识,明确学习的相关内容和学习目标。
自主学习,组内讨论
探究1:基因突变(10分钟)、组织学生组内探讨基因突变的原因、特点,并进行小组展示。
2、多媒体展示镰刀型细胞贫血症的发病机理。并引导学生思考:碱基对的替换是否一定会引起生物体性状的改变?
3、复习豌豆的皱粒以及囊性纤维病的产生原因,提出问题引导学生进行分析,引出基因突变的概念。
4、拓展:人类ABo血型,让学生了解复等位基因。
5、对基因突变的意义进行引导,让学生懂得如何确立健康的生活方式。、通过学案上的知识梳理,组内讨论,形成统一认知进行小组展示。
2、观看多媒体展示的镰刀型细胞贫血症的发病机理并思考相关问题,回顾密码子的简并性。
3、小组讨论,总结基因突变的概念。
4、通过人类ABo血型的学习,掌握基因突变的不定向性。
5、理解基因突变的意义,并在以后的生活中树立正确的健康观念。
培养学生自主学习的能力,并体现学生的主体地位。
多媒体直观地展示给学生,有利于学生由感性认识上升到理性认识。
通过以前所学知识的回顾,帮助学生理解基因突变的类型和实例。
完成情感态度与价值观的目标。
自主学习,组内讨论
探究2:基因重组(10分钟)、组织学生组内探讨基因重组的类型、特点、实例并进行小组展示。
2、多媒体展示基因重组的类型及机理。
3、分析基因重组的意义。、通过学案上的知识梳理,组内讨论,形成统一认知进行小组展示。
2、观看多媒体展示。
3、知晓基因重组的意义。
培养学生自主学习的能力,并体现学生的主体地位。
班内交流,确定难点
(10分钟)、多媒体展现合作探究内容,倡导学生合作式学习、交流。
2、对于基因突变和基因重组的区别进行适时点拨,帮助学生理解。、合作交流,确定难点。
2、尝试构建表格分析基因突变和基因重组之间的区别。
培养学生发散思维及综合分析的能力,完成课标中的能力要求。
随堂练习,当堂反馈
(5分钟)
多媒体展示相关习题,由简单到复杂。
读题,思考与讨论,并进行解答。
、帮助学生对知识点进行巩固。
2、通过对学生练习结果的评价,了解学生对知识的掌握情况,以便确定下一步的补偿性学习的安排。
归纳总结,科学评价
(5分钟)、构建思维导图,帮助学生构建知识框架;
2、对本节课的小组表现进行科学评价,并评出最佳小组。
通过思维导图,构建知识框架,掌握相关知识。
科学评价有利于小组内学生之间的相互团结,培养学生团队合作的意识。
八、板书设计
5.1基因突变和基因重组
一、基因突变
、实例:
2、概念:碱基对的增添、缺失或替换
3、原因:外因、内因
4、特点:普遍性、随机性、不定向性、低频性、多害少利性
5、意义:变异的根本
二、基因重组、概念:控制不同性状的基因的重新组合2、类型:自由组合、交叉互换
3、意义:变异的丰富
三、基因突变与基因重组的区别
九、布置作业
固学案P31-32相关习题
十、教学反思
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基因编辑 第3篇
研究人员采用的是最新基因编辑技术Crispr, 可以对目标DNA进行插入、删除或重写, 类似计算机编辑文字一样对物种基因进行编辑, 而且成功率较高。这次中国科学家的研究证明, 不仅可以利用Crispr技术高效精确地编辑灵长类基因, 还能培育出个体。
科学家首先给猴胚胎细胞注射定制的RNA, 将“编辑工具”DNA切割酶Cas9引导至期望的突变位点, 引导修改3个基因:一个是调节代谢的基因Ppar-γ, 一个是调节免疫功能的基因Rag1, 第三个是调节干细胞和性别决定的基因。科学家们在180多个单细胞期猴胚胎中同时靶向编辑了这3个基因。在对15个胚胎的基因组DNA进行测序后, 他们发现其中有8个胚胎显示出两个靶基因同时突变的迹象。随后将遗传修饰过的胚胎转移到代孕母猴体内, 其中一个生出了一对孪生猴。检测这对孪生猴的基因组DNA, 证实的确存在两个靶基因突变。
基因编辑技术 第4篇
不过,创新的脚步快得惊人。就在CRISPR基因编辑技术被发明后的短短几年内,它就已经开始对整个生物医学研究领域产生重大的影响了。该技术能轻松地做到依次“关闭”基因,以便观察每个基因的作用;它还能引导基因特殊的突变,从而找出基因突变致癌和致病的机制;它甚至能通过修补动物和植物的基因,来创造出更加抗旱的玉米、更加强壮的警犬等等。
也许不远的将来,基于CRISPR技术的研究还将为人们开发新型的减肥药物;更加有效的基因疗法和种类丰富的移植器官。就在不久前,英国伦敦大学瓦西姆的团队才刚刚用一种传统基因编辑技术救活了一名身患白血病的婴儿,他感慨道:“CRISPR技术正在以不可思议的速度前进着,我们就快要跟不上了。”
拥有改良基因的超人,或者是拥有定制特征的婴儿,这样的设想不管是在学术期刊还是影视作品中都屡见不鲜,而CRISPR技术则有可能让这些设想变成现实。
基因突变与基因重组教学反思 第5篇
建构主义学习理论认为:在学习的过程中,获得知识的多少取决于学习者根据经验去建构有关知识的能力,而不取决于学习者记忆和背诵教师讲授内容的能力。对知识的真正理解只能是学习者自身基于自身的经验背景建构起来的。要想让学生获得更多.更牢固的知识,必须调动学生的积极性,让其主动探索.体验,仅仅依靠语言的传递是不够的。生物学科属于自然科学学科,在学习的过程中,根据新课标要求,要积极倡导探究式学习,从而提高学生的学习能力,培养研究精神。本节知识非常抽象,在学习时一定注意从现象开始,追根溯源,联系所学过的有关知识去理解基因突变这个概念。
(1)在学习基因重组的概念时,应联系减数分裂的染色体变化。同时注意与基因突变进行比较,可采用列表方式,使两种变异之间的区别与联系更加清晰。
(2)在学习基因突变时,重点是带领学生学习基因突变的基本概念,研究内涵即基因结构的改变,外延是碱基对的增添.缺失和替换。结合基因的结构和基因对性状控制的相关知识,教师以多种多样的教学方式让学生自己研究基因突变是否一定会带来性状的改变。在学习基因突变的本质时,要联系DNA复制和基因表达的有关知识。在DNA复制过程中,DNA分子的解旋使碱基对暴露,因而使碱基对易发生替换.增添或缺失引起基因突变。突变后的基因成为一个新的基因,即原基因的等位基因。该基因在表达时,由于引起mRNA上密码子的改变使组成蛋白质的氨基酸种类和数目都可能发生变化,生物体的性状也可能发生改变。但由于一种氨基酸有多种密码子,所以基因发生突变后,所编码的氨基酸也可能不发生改变。
(3)任何事件的发生总是有内因和外因在共同起作用,基因突变也不例外。引起基因突变的外界因素有三类:物理因素.化学因素和生物因素。对于这三种因素的作用,我们可以通过分析一些实例来进行归纳总结。
《基因突变和基因重组》说课稿 第6篇
本节是苏教版必修2第4章第4节的内容。教材介绍了基因突变的概念、特征及原因,并且讲述了基因重组和DNA重组技术。本节内容紧密联系遗传物质基础、遗传规律和减数分裂,以它们为基础加以深化,同时,又是学习第五章的基础,因此,本节内容起到承上启下的作用。
二、说学情
高中的学生已经具备一定的抽象逻辑思维能力,属于理论型,对于新鲜的事物,能够根据教师的引导加以分析总结,同时,学生也有了一定的生物学基础知识。基于以上特点,我将在重点处引导、难点处点拨进行教学。
三、说教学目标
1.说明基因突变的定义、特征和原因;能够总结基因重组及意义。
2.通过对基因突变和基因重组的综合分析及小组讨论的过程,提高观察分析、合作交流能力。
3.通过本节课学习,体会生物学的奇妙之处,增强对生物科学的学习热情。
四、说教学重难点
基于以上对教材、学情的分析和教学目标的设立,根据课程标准对知识目标的要求,本节课的重点为基因突变的特征和原因,基因重组。让学生去理解基因突变的意义和DNA重组技术会比较抽象,所以教学难点为理解基因突变的意义和基因重组。
五、说教法学法
为了能够更好的突出重点、突破难点,我将从讲授、多媒体直观教学等方面入手,引导学生学习,而在学法上,我将组织学生自主、合作、探究学习,让学生从“学会”向“会学”转变,真正成为学习的主人。
六、说教学过程
1.新课导入
通过俗语,设疑导入。
我会提出俗语“一母生九子,连母十个样”,询问学生,这反映了一种什么生物现象?在学生激烈的探讨中引出课题《基因突变和基因重组》。
通过俗语,能激发学生学习的兴趣,将学生注意力转移到课程中,同时结合问题将学生带入本节内容的学习中,为新课展开环节奠定了基础。
2.新课教学
本节课主要有三部分内容。
第一部分:基因突变。
我会先简单介绍美国医生发现镰刀型细胞贫血病的小故事,并通过多媒体展示正常人的圆饼状红细胞和病人的镰刀型红细胞的图片,让学生直观感受,然后我会展现镰刀型细胞贫血症病因的图解,并提出疑问:病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化?这和基因有什么关系呢?通过这两个问题让学生知道镰刀型细胞贫血症是基因突变引起的遗传病,从而引出基因突变的定义。
接下来我会将基因突变与癌细胞建立联系,让学生去讨论并交流,得出基因突变的原因有物理因素、化学因素和生物因素的影响。
对于基因突变的特征,我会通过多媒体展示教材上“不同生物不同基因的突变频率”的表格以及“果蝇眼色遗传的不确定性”示意图,让同学们去发现问题,总结特征,我再进行补充,从而让学生明白基因突变的特征有发生频率低、方向不确定,随机性;基因突变是生物变异的根本来源。
第二部分:基因重组。
在这一部分,结合前面学过的遗传规律,我会展现“鸡冠形态遗传示意图”,让两个小组代表以竞争的形式到黑板上来写出各表现的基因型,让他们明白生物除了减数分裂形成配子时,非同源染色体上的基因能自由组合,同源染色体间的非姐妹染色单体也能交叉互换导致基因重组。
第三部分:基因工程及其应用。
这一部分知识较难,在以后的选修部分也会重点讲解,我会给同学们播放一个关于重组DNA技术一般过程的生物学视频,然后让同学们前后4人为一组,交流重组DNA技术的步骤,并找小组代表进行分享,我再进行补充讲解,以突破难点。最后我会给同学们展现科学前沿的重组DNA技术应用实例:抗虫棉、转基因动物等,以拓展学生的视野,体会到生物学的奇妙之处。
意图:在以上部分,我多次结合多媒体教学、采取提问、通过小组讨论的形式充分体现本节课的教学重点和难点,贯彻了以学生为主体,教师为引导的理念,同时也让学生的学习热情高涨。
3.课堂小结
在课程即将结束的时候,我会请同学们来总结本节课的学习内容,并采取自评、互评、师评的方式,体现课堂评价的多元化。
4.布置作业
对于作业,不同层次的学生有不一样的需求。我会分为必做作业和选做作业,必做作业是做一些与本节内容息息相关的练习题目,选做作业是查阅与基因连锁相关的知识,下节课进行分享。
七、说板书设计
最后说一下我的板书,好的板书就是一个微型的教案,可以帮助学生明确本节课重点内容,同时有助于学生记忆和复习,我本着直观、简洁的要求,板书如下: