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(chóng)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(xiě)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(chóng)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(chóng)轉(zhuǎn)基因植物 殺蟲(chóng)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:把正常基因?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?;颉;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(kāi)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(chóng)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]- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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