基因工程的应用(高中生物选修三教案系列).doc

1.3基因工程的应用一、 教学目标1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。2.关注基因工程的进展。3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。二、教学重点和难点1.教学重点：基因工程在农业和医疗等方面的应用。2.教学难点：基因治疗。学生活动教师组织与引导教学意图师：基因工程自20世纪70年代兴起后，在短短的30年间，得到了飞速发展，现在已成为生物科学的核心技术。在工农业生产上得到了广泛应用。下面，我们从基因工程在植物、动物等方面的应用谈一谈基因工程的美好前景。师：基因工程在植物方面有哪些应用呢？请大家带着以下思考题阅读教材P17-19(如下1、2、3、4)1.目前用于杀虫的转基因抗虫植物基因有哪些?作用机制是什么？生答：用于杀虫的基因主要有Bt毒蛋白基因，蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因，植物凝集素基因等。作用机制：引导学生阅读教材P182.引起植物生病的微生物有哪些？抗病转基因植物所采用的基因,使用最多的是什么?生答：引起植物生病的微生物称为病原微生物，主要有病毒、真菌和细菌等；抗病转基因植物所采用的基因，使用最多的是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；抗真菌转基因植物中可使的基因有几丁质酶基因和抗毒素合成基因。拓展：病毒外壳蛋白基因导入植物后的抗病机理是什么？师：CP基因在植物细胞内表达积累后，当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞后，会立即被这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核酸分子的复制和翻译。3.造成低产.减产的常见环境因素有哪些?使烟草.番茄的耐寒能力提高措施是什么?生答：盐碱、干旱、低温、涝害等不利的环境条件，是造成低产、减产的常见因素。通过基因工程将鱼的抗冻蛋白基因导入番茄，可提高番茄的耐寒能力。4.人体的必需氨基酸有哪些?豆类中哪种必需氨基酸较少?大米.玉米.小麦中哪种必需氨基酸较少?举例说明科学家如何提高氨基酸的含量?生答：略师总结：亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、组氨酸 有一个快记方法 携(缬)一两(异亮、亮)本(苯丙)书(苏)来(赖)看(色)(还有组氨酸)大米、玉米、小麦含赖氨酸比较少。通过基因工程将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米，获得转基因玉米中赖氨酸含量比对照组提高了30%。师总结：基因工程在植物方面的应用可概括为：提高作物抗逆能力(抗虫转基因植物、抗病转基因植物、其它抗逆转基因植物（抗旱、寒、盐碱等）)；改良农作物的品质如：转基因玉米；生产药物。师：基因工程在动物方面有哪些应用呢？-引导学生带下列问题(如下1、2、3、)阅读教材P20、21、22、23，并解决下列问题1.如何利用动物基因工程技术提高动物的生长速率?生答：将外源生物激素基因的表达可以使转基因的生物更快。2.怎样能在其他营养成分不受影响的情况下,降低乳糖的含量?生答：将乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁，在其他营养成分不受影响的情况下，乳糖的含量大大降低。3.目前科学家已在山羊等动物乳腺生物反应器中表达了抗凝血酶.血清白蛋白.生长激素和a-抗胰蛋白酶,科学家是怎样获得转基因动物的?生答：将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的受精卵中，然后将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物。思考：1、什么是乳房腺生物反应器？用动物乳房作为反应器生产的蛋白质比工厂生产有何优越性？答：以动物乳房作为生产药物的反应器称为乳房生物反应器；产量高、质量好、成本低、易提取简述乳房生物反应器的操作过程？乳房生物反应器的操作过程与转基因动物操作过程有何不同之处？并阐述原因？生答：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；要在编码蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异；表达的启动子构成表达载体。因为产品在奶中形成，需要乳腺组织中特异表达的启动子。（基因的选择性表达）随堂练习：继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是 。（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入 中，原因是 。（3）通常采用 技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的 细胞中特异表现。（5）为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠体细胞的 转入 细胞中构成重组细胞，使其发育成供体具有相同性状的个体。该技术称为 。【解析】显微注射技术是转基因动物中采用最多的、也是最有效的一种方法。转基因动物的受体细胞一般是选用受精卵，因为受精卵具有最高的全能性，目的基因容易表达。检测目的基因是否导入时一般是采用DNA分子杂交的技术，就是将转基因生物的基因组DNA提取出来，在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素标记，作为探针，使探针与基因组DNA杂交，如果显示出杂交带，就表面目的基因已经插入染色体DNA中了。研制的是膀胱生物反应器，也就是在尿中提取产物，所以要让外缘基因在小鼠的膀胱上皮细胞中特异性表达。核移植技术可以促进优良畜群繁育，保护个体较少的优良品种。【答案】（1）显微注射 （2）受精卵（或早期胚胎） 受精卵（或早期胚胎细胞）具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达 （3）DNA分子杂交（核酸探针）（4）膀胱上皮 （5）细胞核 去核的卵 核移植（或克隆）2、什么是工程菌生答：用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系称为“工程菌”随堂练习：“工程菌”是指( )A、用物理或化学方法诱发菌类自身某些基因得到高效表达的菌类细胞株类B、用遗传工程方法，把相同种类不同株系的菌类通过杂交得到的新细胞株系C、用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类通过杂交得到的新细胞株系D、从自然界中选取能迅速增殖的菌类答案：C。解析：“工程菌”的形成有三个特点：运用的是基因工程方法：菌类表达的是外源目的基因而非菌类自身的基因；利用的是菌类高效表达基因的功能。3、什么是基因治疗？基因治疗分为哪两类？试举例说明。把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥作用，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效的方法。从病人体内获得某种细胞，例如T淋巴细胞，进行培养，然后在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内，称为体外基因治疗；直接向体组织细胞中转移基因的治病方法称体内基因治疗。前者如复合型免疫缺陷症；后者如遗传性囊性纤维病。基因治疗图解：师总结：提高动物生长速度。如转基因绵羊、鲤鱼等改善畜产品的品质 如降低牛奶中乳糖的含量作为器官移植供体生产药物如乳腺/房生物反应器师：通过对2007山东高考试题的分析发现，本节内容提供问题情景，考察的知识点落实到对基因工程基本操作程序中去。因此，要求大家课下以一种