13基因工程的应用

1.3基因工程的应用教学目标（一）知识与技能：1.简述基础理论研究和技术进步催生了基因工程2.简述基因工程的原理及技术的意义（二）过程与方法：1.关注基因工程的发展2.认同基因工程的应用促进生产力的提高（三）情感、态度与价值观：举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果重点难点：⑴教学重点：基因工程在农业和医疗等方面的应用⑵教学难点：基因治疗教学指导：（1）如何引题基因工程的应用是基因工程基本操作程序的一个必然结果。如果本节只作为成果的学习，那么就显得思维力度不足了。为此，建议加强指导学生收集和处理信息这一环节。具体做法如下：无论是学习转基因植物方面的应用，还是学习转基因动物方面的应用，乃至转基因工程菌生产药物方面的应用，首先必须寻找目的基因。教师可利用表1-1，指导学生整理课本中提供的信息，填写此表。这样做既可以调动学生学习的积极性，也增强了他们分析和处理信息的能力。（2）重点、难点突破的方法和手段教学重点：基因工程在农业和医疗等方面的应用教学难点：基因治疗课文中的一些难点，建议采用小组讨论，师生共同归纳的方法学习。课文中有几处是学生学习感兴趣的知识，但文字说明不多，学生学习有一定难度。例如“什么叫乳腺生物反应器”、“什么叫工程菌”、“什么是基因治疗”等。教师可创设问题情境，让学生讨论，加深用已有知识认识新事物的能力。学生想不到的地方，可由师生共同归纳。例如，学习乳腺生物反应器时，学生提出“给我们讲讲乳腺生物反应器究竟是怎么回事”。这时教师可提出以下问题，让学生讨论。（1）用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质（如教材中列举的血清白蛋白、抗凝血酶等）比工厂化生产的优越之处有哪些？（2）用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？第一个问题，既可以解决乳腺生物反应器的优越性问题，而且显示了社会需求是乳腺生物反应器这一创新成果产生的动力。学生在充分讨论和发表观点的基础上，师生共同归纳出乳腺生物反应器的优点：①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。第二个问题，用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作过程相同。而不同之处可由教师提出：为了将目标产品在奶中形成，需要使用乳腺组织中特异表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成表达载体。操作过程大致归纳为：获取目的基因（例如血清白蛋白基因）→构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）→显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎送入母体动物→发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）。（3）其他关键问题的处理建议：关于工程菌的学习，也可结合基因工程操作程序，予以说明，并结合微生物生长和代谢的特点，说明工程菌生产药物的优越性。关于基因治疗，可结合课文中的具体实例，归纳出大致治疗过程。至于是否采用讨论方式，可根据课堂时间而定。如果时间紧，也可采用教师引导学习的方法。（4）例题设置的建议：根据所学内容，试概括写出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。提示：基因工程可以生产人类需要的药物，如胰岛素、干扰素等。我们吃的某些食品如番茄、大豆等也可以是基因工程产品。农业生产中的抗虫棉、抗病毒烟草、抗除草剂大豆等都已进入商品化生产，上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成本过高。校本作业：1、下列各项中，说明目的基因完成了表达的是A、棉珠中含有杀虫蛋白基因B、大肠杆菌中具有胰岛素基因C、酵母菌中产生了干扰素D、抗病毒基因导入土豆细胞中2、转基因动物是指A、提供基因的动物B、基因组中增加外源基因的动物C、能产生白蛋白的动物D、能表达基因信息的动物3、抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是A．抗病毒转基因植物，可以抵抗所有病毒B．抗病毒转基因植物，对病毒的抗性具有局限性或特异性C．抗病毒转基因植物可以抗害虫D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异4．如果通过转基因技术，成功改造了某血友病女性的造血干细胞，使其凝血功能全部恢复正常。当她与正常男性结婚，婚后所生子女的表现型为A．儿子、女儿全部正常B．儿子、女儿中各一半正常C．儿子全部有病，女儿全部正常D．儿子全部正常，女儿全部有病5．若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其在环保上的重要意义是A．减少氮肥的使用量，降低生产成本B．减少氮肥的使用量，节约能源C．避免氮肥过多引起环境污染D．改良土壤结构6．疗白化病、苯丙酮尿症等人类遗传病的根本途径是A．口服化学药物B．注射化学药物C．采用基因治疗D．利用辐射或药物诱发致病基因突变7．在基因诊断技术中，所用的探针DNA分子中必须存在一定量的放射性同位素，后者的作用是A．为形成杂交的DNA分子提供能量B．引起探针DNA产生不定向的基因突变C.作为探针DNA的示踪元素D．增加探针DNA的分子量8．下列关于基因工程应用的叙述，正确的是A．基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因B．一种基因探针能检测水体中的各种病毒C．基因诊断的基本原理是DNA分子杂交D．原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良9．采用基因工程的方法培育抗棉虫，下列导入目的基因的作法正确的是①将毒素蛋白注射到棉受精卵中②将编码毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中③将编码毒素蛋白的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．①②B．②③C．③④D．④①10．科学家能利用基因工程技术培育出特殊的西红柿、香蕉，食用后人体内可产生特定的抗体，这说明这些西红柿、香蕉中的某些物质至少应A．含有丰富的免疫球蛋白B．含有某种抗原特异性物质C．含有一些生活的病菌D．能刺激人体内的效应T细胞分泌抗体答案：1.C2.B3.B4.C5.C6.C7.C8.C9.C10.B课程资源：基因工程大脑彩虹图基因工程是生物工程的一个重要分支，它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。所谓基因工程（geneticengineering）是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。它克服了远缘杂交的不亲和障碍。1974年，波兰遗传学家斯吉巴尔斯基（WaclawSzybalski）称基因重组技术为合成生物学概念，1978年，诺贝尔生医奖颁给发现DNA限制酶的纳森斯（DanielNathans）、亚伯（WernerArber）与史密斯（HamiltonSmith）时，斯吉巴尔斯基在《基因》期刊中写道：限制酶将带领我们进入合成生物学的新时代。2000年，国际上重新提出合成生物学概念，并定义为基于系统生物学原理的基因工程。A重组DNA技术的基本定义重组DNA技术是指将一种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的DNA体外操作程序，也称为分子克隆技术。因此，供体、受体、载体是重组DNA技术的三大基本元件。B基因工程的基本定义基因工程是指重组DNA技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNA技术）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。基因工程是利用重组技术，在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对各种生物的核酸（基因）进行改造和重新组合，然后导入微生物或真核细胞内进行无性繁殖，使重组基因在细胞内表达，产生出人类需要的基因产物，或者改造、创造新的生物类型。从实质上讲，基因工程的定义强调了外源DNA分子的新组合被引入到一种新的寄主生物中进行繁殖。这种DNA分子的新组合是按工程学的方法进行设计和操作的，这就赋予基因工程跨越天然物种屏障的能力，克服了固有的生物种间限制，扩大和带来了定向创造生物的可能性，这是基因工程的最大特点。基因工程包括把来自不同生物的基因同有自主复制能力的载体DNA在体外人工连接，构成新的重组的DNA，然后送到受体生物中去表达，从而产生遗传物质和状态的转移和重新组合。基因工程要素：包括外源DNA，载体分子，工具酶和受体细胞等。一个完整的、用于生产目的的基因工程技术程序包括的基本内容有：（1）外源目标基因的分离、克隆以及目标基因的结构与功能研究。这一部分的工作是整个基因工程的基础，因此又称为基因工程的上游部分。（2）适合转移、表达载体的构建或目标基因的表达调控结构重组。（3）外源基因的导入。（4）外源基因在宿主基因组上的整合、表达及检测与转基因生物的筛选。（5）外源基因表达产物的生理功能的核实。（6）转基因新品系的选育和建立，以及转基因新品系的效益分析。（7）生态与进化安全保障机制的建立。（8）消费安全评价。6.3细胞的衰老和凋亡教学目标（一）知识与技能（1）描述细胞衰老的特征。（2）简述细胞凋亡与细胞坏死的区别。（二）过程与方法通过学习细胞衰老和凋亡知识，培养自学能力、分析理解能力、理论联系实际能力。（三）情感、态度与价值观通过探讨细胞的衰老和凋亡与人体健康的关系，关注老年人的健康状况。进行与社会老龄化相关的问题的资料搜集和分析。激发学习生物学的兴趣，养成关爱他人、珍爱生命、关心社会生活的意识。重点难点教学重点：1.个体衰老与细胞衰老的关系，细胞衰老的特征。2.细胞凋亡的含义教学难点：细胞凋亡的含义以及与细胞坏死的区别。教学指导（1）如何引题建议一：从日常生活中的现象入手，激发学生的学习兴趣，调动学生学习的积极性，引出课题。我们偶尔翻起家中的相册，看到父母甚至祖父母他们年轻时的照片？照片上的他们也像大家一样曾经年轻过，充满活力，但是随着岁月的流逝，岁月在他们身上留下了不可磨灭的痕迹，咱们看到他们有了皱纹和白发，当然活力也没有以前那么充沛了，在自然界中这是非常明显的衰老现象今天，从而导入衰老和凋亡的有关内容。建议二：用自己剪切合成的一段老年人练习太极和新生婴儿啼哭的一分钟视频，并提出问题：老年人体内有没有幼嫩的细胞？新生儿体内有没有衰老或者即将死亡的细胞？人体衰老与细胞衰老有什么区别与联系？从而导入新课。（2）重点、难点突破的方法和手段个体衰老与细胞衰老的关系，细胞衰老的特征。我们可以通过调查人体衰老的特征，讨论如何延缓衰老，延长寿命，引出个体衰老与细胞衰老的关系和细胞衰老的特征。细胞凋亡的含义应从生物的寿命引入，探讨细胞的死亡，并对细胞坏死和细胞凋亡加以区别。教学难点在于细胞凋亡的含义及与细胞坏死的区别可以通过播放人胚胎发育的相关视频片段，用以激发学生的学习兴趣和探索生命的奇妙，再根据视频的讲述加以引导和学生一起归纳出细胞凋亡的概念以及特征，并且在教师的引导下共同将细胞衰亡和细胞坏死进行对比。（3）其他关键问题的处理建议学生在初中对“细胞分化”的知识有初步的了解，在学完“细胞的增殖”后学习本节，使学生对生物的个体发育有一个系统的理解，对于本节涉及到的生物技术、细胞衰亡的机制等知识，学生既无直观印象，也少有相关的信息储备。因此，收集与处理信息的能力、联系实际的能力是学好本节的基础。在本节课适合采用“问题导学”课堂教学模式，力图在课堂教学中实现新课程所倡导的学习方式和教学行为，充分发挥教师“导”的作用，以激发学生的学习欲望，培养学生自主学习、探究学习、合作学习的能力。同时，在教学过程中渗透人文教育，力求引导学生关爱他人、珍爱生命、关注社会、倡导健康的生活方式。细胞衰老的特征这一部分教师可以通过提问来启发学生思考，如“同学们根据生活中的经验分析细胞衰老可能具有什么特征？”，让学生结合生活经验观察周围老年人的特征回答问题，再由教师引导得出细胞衰老的特点以及个体衰老宏观的特征。