2019-2020年高中生物《基因工程的應(yīng)用》教案4 新人教版選修3.doc

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2019-2020年高中生物《基因工程的應(yīng)用》教案4 新人教版選修3 [教學(xué)目標(biāo)]： 1. 基因工程基本操作的“四步曲”是什么？PCR擴(kuò)增過(guò)程 2．基因表達(dá)載體的組成及各自作用 3．將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞、微生物細(xì)胞的常用方法 4．目的基因的檢測(cè)與鑒定的步驟 [教學(xué)重難點(diǎn)] 1． 基因工程基本操作的“四步曲”。 2． 將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞、微生物細(xì)胞的常用方法 3． 目的基因的檢測(cè)與鑒定的步驟 [教學(xué)過(guò)程] 一、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系 抗蟲轉(zhuǎn)基因植物 抗病轉(zhuǎn)基因植物 轉(zhuǎn)基因植物 其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物 改良植物品質(zhì) 提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度 改善畜產(chǎn)品的品質(zhì) 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物 用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體 基因工程藥物 基因治療 二、新課教學(xué) 導(dǎo)入：根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，試概括寫出基因工程解決哪些生活、生產(chǎn)中難以解決的問(wèn)題。 提示：基因工程可以生產(chǎn)人類需要的藥物，如胰島素、干擾素等。我們吃的某些食品如番茄、大豆等也可以是基因工程產(chǎn)品。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中抗蟲棉、抗病毒煙草、抗除草劑大豆等都已進(jìn)入商品化生產(chǎn)，上述產(chǎn)品有些是常規(guī)方法難以生產(chǎn)的或者生產(chǎn)成本過(guò)高。 知識(shí)拓展 1.利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性何在? 所謂利用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物，是指將人們需要的某種蛋白質(zhì)的編碼基因，構(gòu)建成表達(dá)載體后導(dǎo)入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物。與傳統(tǒng)的制藥相比有以下優(yōu)越性： （1）利用活細(xì)胞作為表達(dá)系統(tǒng)，表達(dá)效率高，無(wú)需大型裝置和大面積廠房就可以生產(chǎn)出大量藥品。 （2）可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來(lái)源的不足。例如，胰島素是治療糖尿病患者的藥物，一名糖尿病患者每年需用的胰島素需要從40頭?；?0頭豬的胰臟中才能提取到。1978年科學(xué)家用2 000 L大腸桿菌發(fā)酵液得到100 g胰島素，相當(dāng)于從1 000 kg豬胰臟中提取的量。又如，生長(zhǎng)素是治療侏儒癥患者的藥物，治療一名侏儒癥患者每年需要從80具尸體的腦下垂體中提取生長(zhǎng)素。利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)就不需要從動(dòng)物或人體上獲取原料。 （3）降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員。 2.在抗病毒轉(zhuǎn)基因植物中，為什么使用病毒外殼蛋白基因可以抗病毒侵染？ 關(guān)于病毒外殼蛋白（coat protein，CP）基因?qū)胫参锖蟮目共《緳C(jī)理，目前有幾種假說(shuō)。一種假說(shuō)認(rèn)為：CP基因在植物細(xì)胞內(nèi)表達(dá)積累后，當(dāng)入侵的病毒裸露核酸進(jìn)入植物細(xì)胞后，會(huì)立即被這些外殼蛋白重新包裹，從而阻止病毒核酸分子的復(fù)制和翻譯。另一種假說(shuō)認(rèn)為：植物細(xì)胞內(nèi)積累的病毒外殼蛋白會(huì)抑制病毒脫除外殼，使病毒核酸分子不能釋放出來(lái)。然而最近的研究表明，如果將病毒的外殼蛋白的AUG起始密碼缺失，使之不能被翻譯，或者將外殼蛋白基因變成反義RNA基因，整合到植物細(xì)胞染色體上，轉(zhuǎn)基因植物則有很好的抗性。因此，有人認(rèn)為抗性機(jī)理不是外殼蛋白在起作用，而是CP基因轉(zhuǎn)錄出RNA后，與入侵病毒RNA之間的相互作用起到了抗性作用。 利用CP介導(dǎo)的抗病毒性還存在一些問(wèn)題：①轉(zhuǎn)基因植物對(duì)病毒的抗性有局限性，僅限于特定的病毒（被使用CP基因的病毒）或密切相關(guān)的病毒；②轉(zhuǎn)基因植物大多數(shù)只是發(fā)病延緩，一般為兩周，并非根治；③潛在著植物表達(dá)的外殼蛋白包被與另一種病毒形成新的雜合病毒的危險(xiǎn)。 （一）、植物基因工程成果 1．抗蟲轉(zhuǎn)基因植物 殺蟲基因：主要有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抵制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等。 優(yōu)點(diǎn)：減小生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染 2．抗病轉(zhuǎn)基因植物 抗病基因：使用最多的是病毒外殼蛋白基因和病毒的復(fù)制酶基因；抗真菌轉(zhuǎn)基因植物中可使用的基因有幾丁質(zhì)酶基因抗毒素合成基因。 3．其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物： 抗逆基因：調(diào)節(jié)滲透壓的基因（使植物細(xì)胞滲透壓升高以適應(yīng)鹽堿或干旱環(huán)境）、抗凍蛋白基因、抗除草劑基因。 作用：以提高植物對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力。 4．利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì) 舉例：將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参镏?，或者改變這些氨基酸合成途徑中某種關(guān)鍵酶的活性，以提高植物氨基酸含量。 （二）、動(dòng)物基因工程 1．用于提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度（生長(zhǎng)激素基因） 2．用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì) 3．用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物（乳腺生物反應(yīng)器） 優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)量高；質(zhì)量好；成本低；易提取。 缺點(diǎn)：只能是雌性個(gè)體在泌乳期時(shí)才行。 提示：①乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子是一種特異性表達(dá)的啟動(dòng)子；受體細(xì)胞為受精卵。②有些可以導(dǎo)入膀胱壁細(xì)胞，從尿液中提取。 4．用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體 原理：使移植器官的沒(méi)有抗原，就不會(huì)發(fā)生免疫排斥反應(yīng) 方法：將器官供體基因組導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)，可設(shè)法除去抗原決定基因。 5．基因工程藥品 （三）、基因治療 1．概念：把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的，這是治療遺傳病的最有效手段。 2．種類：體外基因治療和體內(nèi)基因治療。 3．原理：遺傳病患者一般缺少正?；?，所以導(dǎo)入正?；蚝?，使其表達(dá)，即可對(duì)病情起到緩解作用。 提示：受體細(xì)胞一般為體細(xì)胞而不是受精卵，基因治療后只有一部分細(xì)胞含有正常基因?；蛑委煕](méi)有影響原有基因，所以細(xì)胞中兩種基因同時(shí)存在。 [相關(guān)鏈接] 轉(zhuǎn)基因食品是通過(guò)遺傳工程改變植物種子中的脫氧核糖核酸，然后把這些修改過(guò)的再?gòu)?fù)合基因轉(zhuǎn)移到另一些植物種子內(nèi)，從而獲得在自然界中無(wú)法自動(dòng)生長(zhǎng)的植物物種。上世紀(jì) 80年代末，科學(xué)家們開始把10多年分子研究的成果運(yùn)用到轉(zhuǎn)基因食品上，1995年成功地生產(chǎn)出抗雜草黃豆，并在市場(chǎng)上出售。又經(jīng)過(guò)7年的努力，現(xiàn)在他們利用基因技術(shù)已批量生產(chǎn)出抗蟲害、抗病毒、抗雜草的轉(zhuǎn)基因玉米、黃豆、油菜、土豆、西葫蘆等。目前，轉(zhuǎn)基因食品的主要產(chǎn)地是美國(guó)、加拿大、歐盟、南非、阿根廷等。 　　轉(zhuǎn)基因食品安全評(píng)價(jià)：隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)向農(nóng)業(yè)、食品和醫(yī)藥領(lǐng)域的不斷滲透和迅速發(fā)展，轉(zhuǎn)基因食品安全性現(xiàn)成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一 [經(jīng)典例題剖析] 1．不屬于基因工程方法生產(chǎn)的藥物是 A．干擾素 B．白細(xì)胞介素 C．青霉素 D．乙肝疫苗 【解析】 基因工程生產(chǎn)的藥物有胰島素、干擾素、白細(xì)胞介素、溶血栓劑、凝血因子、人造血液代用品、乙肝疫苗等。而青霉素是發(fā)酵工程的產(chǎn)品之一。 【答案】 C [基礎(chǔ)試題訓(xùn)練] 1．若利用基因工程技術(shù)培育能固氮的水稻新品種，其在環(huán)保上的重要意義是（ ） A．減少氮肥的使用量，降低生產(chǎn)成本 B．減少氮肥的使用量，節(jié)約能源 C．避免氮肥過(guò)多引起環(huán)境污染 D．改良土壤結(jié)構(gòu) 2．基因治療是指（ ） A.對(duì)有基因缺陷的細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)，從而使其恢復(fù)正常，達(dá)到治療疾病的目的 B.把健康的外源基因?qū)氲接谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的 C.運(yùn)用人工誘變的方法，使有基因缺陷的細(xì)胞發(fā)生基因突變恢復(fù)正常 D.運(yùn)用基因工程技術(shù)，把有缺陷的基因切除，達(dá)到治療疾病的目的 3．療白化病、苯丙酮尿癥等人類遺傳病的根本途徑是（ ） A．口服化學(xué)藥物 B．注射化學(xué)藥物 C. 采用基因療法替換致病基因 D.利用輻射或藥物誘發(fā)致病基因突變 4．上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛，他們還研究出一種可大大提高基因表達(dá)水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是指（　 ） 　　A.提供基因的動(dòng)物 　　　　B.基因組中增加外源基因的動(dòng)物 　　C.能產(chǎn)生白蛋白的動(dòng)物 　　D.能表達(dá)基因信息的動(dòng)物 5．在基因診斷技術(shù)中，所用的探針DNA分子中必須存在一定量的放射性同位素，后者的作用是 （ ） A．為形成雜交的DNA分子提供能量 B．引起探針DNA產(chǎn)生不定向的基因突變 　　C. 作為探針DNA的示蹤元素 　　D．增加探針DNA的分子量 6．診斷苯丙酮尿癥所用的探針是 （ ） A．32P半乳糖甘轉(zhuǎn)移酶基因 B．熒光標(biāo)記的苯丙氨酸羧化酶　　 C. 熒光標(biāo)記的β—珠蛋白基因 　D．3H苯丙氨酸羧化酶基因 7．基因工程生產(chǎn)胰島素的主要原因是 （ ） A.工藝簡(jiǎn)單，容易操作 B.生產(chǎn)量大，價(jià)格較低 C.所生產(chǎn)的胰島素可以用于口服 D.所生產(chǎn)的胰島素療效大大提高 ８．75年，科學(xué)家用基因工程的方法創(chuàng)造出了一種能分解石油的“超級(jí)細(xì)菌”，下列關(guān)于此種細(xì)菌的說(shuō)法正確的是 （ ） A.與一般細(xì)菌相比它體積特別巨大 B.它是現(xiàn)在唯一能分解石油的細(xì)菌 C.它同時(shí)能分解石油中的四種烴類 D.與一般細(xì)菌相比，它繁殖速度極快 [教學(xué)反思]