人教版教学素材选修三教学建议-吴成军.ppt

普通高中生物课程标准 实验 选修3 现代生物科技专题教学建议吴成军 本模块教材的特点 1 技术流程及细节较多2 涉及到较多的讨论和辩论活动3 各章之间的知识难度相差较大 老师的反映1 内容较多 考分较少 不知谁是重点2 部分内容较深 技术细节较多 不好把握深浅3 部分知识与选修的不一致 如受精过程等 如何处理 课标要求 现代生物科技专题拓展学生的生物科技视野 增强学生的科技意识 为学生进一步学习生物学类专业奠定基础 模块解读 现代生物科技专题 课程标准中有关现代生物科技专题的核心知识的要求 本模块知识内容的构建顺序 基因工程细胞工程胚胎工程生态工程 分子水平 细胞水平 个体水平 群体水平 微观 宏观 中观 本模块的教学建议 1 认真研读课标 把握难度要求 1 课程标准对 必修 与 选修3 的定位 必修模块选择的是生物科学的核心内容 对于提高全体高中学生的生物科学素养具有不可或缺的作用 所选内容是学习选修模块的基础 选修模块是为了满足学生多样化发展的需要而设计的 有助于拓展学生的生物科技视野 增进学生对生物科技与社会关系的理解 提高学生的实践和探究能力 必修课更侧重于知识的掌握 积累与运用 而选修课更看重对知识的了解 感悟 体验 实践与探究 2 课程标准对 必修 与 选修3 的教学要求不同 例 胚胎工程 受精阶段 必修课的研究性学习 往往体现在一课书 一节 一个单元或一章的内容中 而选修课的研究性学习则更显得独立完整 往往贯穿于一册书中的一个或若干个长效的课题或案例研究中 研究性学习的程度更高 成分更重 2 重视基本概念和原理的教学 把握好基础性 避免教学变成泛泛的科普介绍或资料的搜集和浏览活动 基因工程的原理 步骤及应用植物细胞工程的基本原理 过程及应用动物细胞工程的基本步骤及应用胚胎工程的基本原理及应用 基因工程的基本原理植物组织培养的基本原理胚胎工程的基本原理单克隆抗体生产的基本原理生态工程的基本原理 本模块教材中的一些重要的基本原理 3 重视图片和流程图的学习 多问学生为什么 加强理解和记忆 问题探讨 1 什么是单克隆抗体 生产单抗的基本原理是什么 2 什么是免疫的小鼠 怎样进行对小鼠进行免疫 3 图中的B淋巴细胞有何功能 骨髓瘤细胞有何功能 4 怎样才能将B细胞与骨髓瘤细胞融合 5 融合后可能有几种类型的细胞 6 两次筛选的目的是什么 7 培养杂交瘤细胞的方式有哪两种 8 小鼠体内培养的原理是什么 怎样理解从小鼠的腹水中获取抗体 9 单克隆抗体有哪些特点和应用价值 阅读文本 4 注重形成网络化和结构化的知识结构体系 6 指导学习撰写综述报告 1 2篇 分期分批进行 进一步拓展和延伸 有明确主题 对主题意义和价值的简述 层次清楚的内容 结论 讨论 资料文献的来源 教师要对报告评价 5 围绕生物科技与社会的关系 切实组织好资料搜集分析 讨论和辩论等活动 撰写综述报告是从事科学研究的一项基本技能 也是高中生物课程标准一项明确的要求 本次命题在选修部分较多地以简答题或论述题的形式进行考查 实际上在这方面作了一些导向性指引 今后改革的力度会逐渐加大 希望教师在教学中注意课程标准对选修教学的建议 开展扎扎实实 卓有成效的教学 专题1基因工程 1 从宏观上真正理解基因工程的操作步骤 获取目的基因 从基因文库中获取目的基因 利用PCR技术扩增目的基因 基因表达载体的构建 为什么要构建载体 怎样构建载体 基因组文库和cDNA文库的区别 将目的基因导入受体细胞 将目的基因导入植物细胞常用方法 农杆菌转化法 将目的基因导入动物细胞方法 显微注射技术 将目的基因导入微生物细胞方法 用Ca2 处理细胞 形成感受态细胞 再导入载体DNA 目的基因的检测与鉴定 检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因 检测目的基因是否转录出mRNA 检测目的基因是否翻译出蛋白质 重点一 基因文库的构建 目的基因的获取 可适当补充原核生物基因和真核生物基因结构的知识 重点二 利用PCR技术扩增目的基因 问题 为什么要扩增目的基因 学生不理解 原理 碱基互补配对原料 4种脱氧核苷酸条件 1 引物 人工合成的一段核苷酸系列 2 酶 DNA聚合酶特点 快速 指数形式扩增 重点三 目的基因的检测与鉴定 检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因 2 重点理解和掌握一些专有的技术名词基因文库 基因组文库 cDNA文库 PCR技术 DNA聚合酶 引物农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法 显微注射技术DNA分子杂交技术 放射性同位素 基因 探针 碱基配对原理 杂交带抗原 抗体杂交 1 限制酶和DNA连接酶的作用分别是什么 限制酶的作用是切割特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 DNA连接酶的作用是连接被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 其他问题探讨 2 为什么限制酶和DNA连接酶在微生物中能够分离到 而高等植物和动物中没有 引导学生从噬菌体侵染细菌中获得灵感 3 为什么限制酶不能将自己的DNA分子剪切掉 1 DNA分子不具备该种限制酶的识别切割序列 2 通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上 使了限制酶不能切开 4 DNA聚合酶与DNA连接酶是同一种酶的不同名称吗 问题 DNA复制时需要哪些酶 5 标记基因的作用及其应用 标记基因 抗四环素的基因 抗氨苄青霉素的基因 特定颜色的基因 四环素 氨苄青霉素 习题 已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉素的基因 现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标记基因是什么 请设计实验 预期实验结果 并得出相应的实验结论 问题6 将人体的基因转入大肠杆菌中 都能产生相应的基因产物吗 例如要能否通过大肠杆菌生产人们所需要的糖蛋白是否可行 载体的三大功能 1 为外源基因提供进入受体细胞的转移能力 2 为外源基因提供在受体细胞的的复制能力或整合力 3 为外源基因提供在受体细胞的的扩增和表达能力 理想载体具备四个条件 1 具有对受体细胞的可转移性 提高导入细胞的效率 2 具有与特定受体细胞相适应的复制位点或整合位点 使外源基因在受体细胞中稳定遗传 3 具有多种单一的核酸内切酶识别切割位点 有利于外源基因的拼接插入 4 具有合适的选择标记 报告基因 便于DNA重组分子的检测 问题7 为什么需要载体 直接将基因导入受体细胞行不行 质粒的构建与改造1 删除不必要的DNA区域 缩小分子量 提高外源DNA片段装载量 2 灭活某些质粒的编码基因 3 加入易于识别的选择标记基因 4 加入特殊的基因表达调控元件 一般来说 天然运载体往往不能满足人类的所有要求 因此人们根据不同的目的和需要 对某些天然的运载体进行人工改建 专题2细胞工程 简述植物的组织培养简述动物的细胞培养与体细胞克隆举例说出细胞融合与单克隆抗体 具体内容标准和教材的对应关系 克隆技术 科技探究之路细胞工程的发展历程2 1植物细胞工程2 1 1植物细胞工程的基本技术2 1 2植物细胞工程的实际应用2 2动物细胞工程2 2 1动物细胞培养和核移植技术2 2 2动物细胞融合与单克隆抗体 专题2细胞工程 问题 为什么课标中为 克隆技术 而教材中为 细胞工程 问题 为什么课标中为 克隆技术 而教材中为 细胞工程 基因工程克隆技术细胞工程胚胎工程生态工程 原因1 克隆 克隆是英文clone一词的音译 就是指无性繁殖 克隆一词常用于分子 细胞水平的描述 一般认为生物学上有三个层次的克隆 分子水平的克隆 目的 基因克隆 PCR技术植物细胞克隆 组培获得愈份组织细胞水平的克隆动物细胞培养动物细胞的克隆单克隆抗体的制备植物组织培养个体水平的克隆动物克隆 核移植技术 克隆 克隆技术 cloning 是指从众多的基因或细胞群体中通过无性繁殖和选择目的基因或特定类型细胞的技术的操作 原因2 细胞工程 是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法 通过细胞水平或细胞器水平的操作 按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术 根据操作对象的不同 可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域 2 1植物细胞工程 植物的组织培养是教学中的重点 植物的组织培养 讲清原理 理解应用 操作方法和步骤 重点 外植体 脱分化 去分化 愈伤组织 再分化 形成胚状体或丛芽 人工种皮 胚状体 人造种皮 其成份通常为海藻酸钠 明胶 树脂 琼脂糖等大分子有机物 具有细胞膜结构的功能 能透气 有韧性 耐压 对胚状体无毒害含有胚状体萌发所需要的营养成分可添加植物激素可添加杀菌剂 方法 花药的离体培养 花药花粉细胞培养愈伤组织分化出小植物单倍体植株正常植物 接种离体培养 脱分化 再分化 移栽 染色体加倍 问题探讨 1 植物组织培养的基本原理是什么 2 激素在脱分化和再分化中的作用有何不同 3 在实验操作过程中为什么要换瓶操作 4 组培过程中的每一步都需要光照吗 5 灭菌和消毒的区别及在组培中的应用 6 组培中用的蔗糖作为能源和原料物质 用葡萄糖行不行 7 花药离体培养获得的植物幼苗都是单倍体吗 动物细胞工程 一 动物细胞培养的过程 条件和应用 一 培养条件 思考 培养细胞实际上是为细胞创设一个良好的体外生活和生长环境 请根据多细胞和人体的细胞都生活在内环境中 回答下列问题 体外培养细胞时需要提供那些物质 体外培养的细胞需要什么样的环境条件 营养 与人体内环境的成份基本相同 加入血清 血浆等天然成分 温度 与动物体温相似pH 7 2 7 4无菌 无毒环境气体环境 主要有O2 CO2 1 取动物组织2 剪碎组织3 用胰蛋白酶处理分散成单个细胞思考 1 为什么要分散成单个细胞 2 用胰蛋白酶处理分散细胞 说明细胞间的物质主要成分是什么 用胃蛋白酶行吗 4 制成细胞悬液5 转入培养液中进行原代培养6 贴满瓶的细胞用胰蛋白酶处理分散成单个细胞 制成细胞悬液 二 培养过程 7 转入培养液中进行传代培养原代培养 通常将动物组织消化后的初次培养称为原代培养传代培养 贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理 然后分瓶继续培养 让细胞继续增殖 这样的培养过程通常称为传代培养 细胞株 细胞系目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常在10代以内 以保持正常的二倍体核型 植物细胞和动物细胞培养的比较 二 动物体细胞核移植技术和克隆动物 体细胞核移植过程流程图 帮助理解原理 教学策略 P481 从宏观的角度理解技术流程2 从微观的角度理解操作原理 为什么不直接用体细胞 而要形成重组细胞 产下的小牛的遗传物质有何特点 性别有何特点 专题3胚胎工程 3 1体内受精和早期胚胎发育3 2体内受精和早期胚胎培养3 3胚胎工程的应用及前景 1 技术细节较多 较细2 与生产实践联系较紧密 编写特点 受精作用 受精阶段 体外培养的具体细节胚胎早期培养的生产流程胚胎移植的基本程序 一 重视必修与选修之间的内在联系的知识 例1精子的变形与细胞器的分化 学生弄混淆的地方 1 认为顶体是由核糖体分化而成 2 中心体与尾之间的联系 二 不要过分关注于技术细节 而应从技术流程中寻找关键环节和问题 顶体反应 卵黄膜 透明带反应 产生 阻止其他精子进入 卵黄膜封闭作用 精子入卵 形成 雄原核 激活 卵子减 分裂 受精卵 雌原核 例受精阶段的教学 从流程中寻找重点问题 1 受精作用分为哪几步 2 顶体是由什么细胞器形成的 顶体酶的作用是什么 3 卵黄膜怎样阻止其他精子进入 4 精子进入卵细胞时卵细胞处于分裂的什么时期 例3胚胎移植的基本程序P76 三 淡化实践操作的细节 注重于基本原理和操作程序的宏观理解 问题 为什么要进行胚胎移植 意义 专题4生物技术的安全性和伦理问题 4 1转基因生物的安全性 论坛1 2 3转基因生物与食品安全转基因生物与生物安全转基因生物与环境安全一方的观点 另一方的观点 你自己的观点 来理性看待转基因技术 转基因生物与食物安全 实质性等同原则 1992年5月 美国政府宣布 只要基因工程产品中蛋白质组成与天然的一样 就没有必要再通过FDA 药物和食品管理局 批准 可以直接投放市场 这一政策可以视为 实质性等同原则 的雏形 2000年联合国粮农组织和世界卫生组织的定义 是指转基因生物与自然存在的传统生物在相同条件下进行性状表现的比较 比较的内容包括生理性状 分子特征 营养成分 毒素含量和过敏源等是否具有等同性 如果实质上是相同的 就应该将转基因生物与传统生物同样对待 视为安全 转基因生物与生物安全 主要观点 对生物的多样性构成潜在的风险和威胁 转基因生物与环境安全 主要观点 转基因生物有可能会对生态系统的稳定性和人类生活环境造成破坏 举出事例 引出话题 讨论现象 发表看法 阅读教材 熟悉观点 分析观点 展开讨论 保留意见 形成共识 总的教学策略 讨论 设置论坛就一定要求我们在课堂上组织学生辩论 让学生争论不休吗 专题5生态工程 科技探索之路生态工程的兴起5 1生态工程的基本原理5 2生态工程实例和发展前景 教学策略 阅读教材 分析资料 尝试应用 回顾07 08年高考试题 从中发现教学和考试的规律 谈谈高考 41 现代生物科技专题 15分 香蕉原产热带地区 是我国南方重要的经济作物之一 广东省冬季常受强寒潮和霜冻影响 对香蕉生长发育影响很大 由香蕉束顶病毒 BBTV 单链环状DNA病毒 引起的香蕉束顶病 对香蕉生产的危害十分严重 当前香蕉栽培品种多为三倍体 由于无性繁殖是香蕉繁育的主要方式 缺少遗传变异性 因此利用基因工程等现代科技手段提高其种质水平 具有重要意义 请根据上述材料 回答下列问题 1 简述香蕉大规模快速繁殖技术的过程 2 脱毒香蕉苗的获得 可采用 的方法 此方法的依据是 和 3 建立可靠的BBTV检测方法可以监控脱毒香蕉苗的质量 请问可用哪些方法检测病毒的存在 列举两种方法 4 在某些深海鱼中发现的抗冻蛋白基因帅对提高农作物的抗寒能力有较好的应用价值 该基因可以从这些鱼的DNA中扩增得到 试述在提取和纯化DNA时影响提纯效果的因素及其依据 列举两点 5 如何利用帅基因 通过转基因技术获得抗寒能力提高的香蕉植株 在运用转基因香蕉的过程中 在生态安全方面可能会出现什么问题 列举两点 6 从细胞工程的角度出发 简述一种培育抗寒香蕉品种的方法及其依据 另外 抑制果胶裂解酶的活性可以延长香蕉果实储藏期 请描述采用蛋白质工程技术降低该酶活性的一般过程 2008年广东高考题 天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类 用作发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用 研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转人酿酒酵母菌 获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精 请回答下列问题 1 将淀粉酶基因切割下来所用的工具是限制酶 用DNA连接酶将淀粉酶基因与载体拼接成新的DNA分子 下一步将该DNA分子导入受体细胞 以完成工程菌的构建 2 若要鉴定淀粉酶基因是否插人酿酒酵母菌 可采用的检测方法是