选修3教学指导意见解读（张庆勉）.ppt

选修3 现代生物科技专题 教学指导意见解读 现代生物科技专题的主要内容与特点现代生物科技专题的学习意义与价值现代生物科技专题的高考大纲现代生物科技专题的高考命题特点现代生物科技专题的教学要求与建议 选修模块 满足学生多样化发展 课标指出 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 拓展 增进 提高是分别针对三个不同选修模块的教育价值和对应的学生群而言的 这使选修模块内容的总体涵盖面较宽 又避免了专业化的倾向 学生在修完必修模块的基础上 根据自己的兴趣和志向 选择学习内容 允许零选择 选部分或全选 以便为今后选择学习方向和择业打下基础 在必修部分 知识体系是生物科学的逻辑框架 技术教育渗透在科学教育的主题之中 在选修部分 生物技术则是三个选修模块的核心主题 主要内容都是围绕生物技术展开的 现代生物科技专题模块的内容 基因工程克隆技术胚胎工程生物技术的安全性和伦理问题生态工程 本模块内容的主要特点 以专题的形式呈现课程内容 专题是按照从微观到宏观顺序来安排的 由于基因工程是现代生物技术的核心内容 课标首先介绍基因工程的原理及应用 先从基因水平介绍生物工程 然后再从细胞水平和组织水平介绍体细胞克隆技术和胚胎移植与分割技术 讲述细胞工程和胚胎工程的原理 方法和应用前景 最后从生态水平介绍生态工程 各专题之间不追求知识的内在联系 教学中可以不用追求知识的系统化 但是要与必修的相关内容进行衔接 注意技术的原理与应用的结合本模块是以生物技术中四大工程为主体设计的 从内容标准的要求可以看出 没有以各生物技术的操作方法为重点 而是侧重于技术的生物学原理介绍 从中贯穿一些生物学的基本知识 实际上就是强调了知识的运用 强调了各项知识 包括事实 规律 原理 方法等 在现实生活和社会中的应用范围和应用实例 从而使学生更加深刻地理解所学内容的生活意义和社会意义 如在基因工程中要求简述基因工程的原理 举出基因工程的实例 在生态工程中要求简述生态工程的原理 举出生态工程的实例 等等 以高科技的内容为主本模块属于高科技内容 介绍了基因工程 细胞工程 胚胎工程和生态工程等四项目前普遍受到人们关注的生物工程技术 由于实验操作技术复杂 如需专业技术人员 实验的条件较高 如需要精密仪器 需要较多的资金投入等 限于学校的教学条件 内容标准中没有安排实验内容 仅在活动建议中列出了 dna的粗提取和鉴定 的实验和一些搜集和分析有关资料 交流或讨论有关生物技术中热点问题等的活动 如 讨论克隆技术的社会意义 搜集与交流生物技术研究与开发的有关政策和法规 等 强调科技对社会的 双刃剑 作用科学技术的迅速发展像一把双刃剑 既为造福于人类开辟了广阔的前景 也带来了危及地球生命和人类社会的 全球问题 它深刻地反映了科学与价值的矛盾 科学技术能否造福于人类 关键取决于掌握科学技术的人 取决于人们对科学技术应用的合理控制 全球问题 不仅是自然问题 科学技术的问题 而且是一个社会问题 需要依赖国内的社会环境和国际环境的共同作用才能得到合理解决 强调科技对社会的 双刃剑 作用 无论是转基因技术还是克隆技术都有安全性问题 同时也会带来一系列伦理道德的问题 基于这种认识 在课标中除了介绍生物技术在推进社会发展中的积极作用外 还有责任讨论它可能带来的负面影响 为此 特意单独设立了一个 生物技术的安全性和伦理性问题 的主题 专门来探讨相关问题 本模块在高中生物课程中的价值 地位 本模块以专题的形式着重介绍现代生物科学和技术中一些重要领域的研究热点 发展趋势与应用前景 以开拓学生视野 增强学生的科技意识 激发学生探索生命奥秘和热爱生物科学的情感 为适应现代生活和进一步学习现代生物学奠定基础 浙江省把 现代生物科技专题 模块定为选修 a 即列入高考命题范围的模块 是报考一 二类的侧理学生限定选修内容 本模块的学习意义与价值 开拓视野 为进一步学习现代生物科学奠定基础 本模块涉及到许多现代生物科学的理论研究成果 特别是与生物技术发展相关的理论基础 如基因工程操作必须理解dna的理化性质 dna在体内复制和体外扩增原理 基因重组 遗传信息的流动和基因表达的机制 克隆技术会涉及细胞的全能性 细胞的分化和脱分化机制 细胞的核 质相互作用等原理 生态工程所涉及的相关原理更多 其中有系统论 生物间的共生 抗生理论 生物多样性及食物链理论 等等 它不仅丰富了必修模块所学的知识 还可以让学生进一步了解现代生物科学技术一些重要领域的研究热点和发展趋势 开拓学生视野 为以后进一步学习现代生物学奠定基础 胚胎工程会涉及精子和卵细胞发生过程及其激素调节 受精作用机制及胚胎发育过程 增强科技意识 激发热爱生物科学的情感通过 生物科技专题 的学习 学生将进一步认识科学与技术之间的关系 了解研究生物科学的重大意义 激发探索生命奥秘和热爱生物科学的情感 为规划人生提供帮助 人类基因组计划 的实施和深入发展 将有可能从更深层次上了解人体生长 发育 正常生理活动以及各种疾病的病因和发病机理 并为医学提供防治策略 途径和方法 水稻基因组计划 的顺利开展 对21世纪农业的发展 解决粮食问题 将产生巨大的影响 基因重组技术pcr技术dna和蛋白质序列分析技术分子杂交技术细胞和组织培养技术细胞融合技术核移植技术等等 基因工程 蛋白质工程 细胞工程 发酵工程 酶工程 染色体工程 组织工程 胚胎工程等生物工程的诞生与发展 已在工业 农业 医疗卫生和环境保护等方面得到了广泛应用 并取得了突破性进展 提高对科技进步与社会发展关系的认识 以适应现代社会和生活20世纪70年代 对人类生活和经济活动产生深刻影响的重组dna技术和淋巴细胞杂交瘤技术的突破 带动了生物技术的迅猛发展 初步形成了一个全新的现代生物技术群及新兴产业 20世纪90年代 克隆羊多莉诞生 体细胞克隆技术的突破 dna扩增pcr技术等进一步推动了生物技术革命性的发展 现代生物技术已经成为人类认识和改造自然界 克服自身所面临的人口膨胀 粮食短缺 环境污染 疾病危害 能源和资源匾乏 生态平衡破坏及生物物种消亡等一系列重大问题的可靠手段和工具 面对新技术革命的今天 让学生初步了解现代生物科技研究的进展和展望 以及对现代社会和生活的影响 对他们直面人生 发展批判性思维 提高辨别是非和决策能力 以适应现代社会和生活是非常有益的 本模块课程内容的学习要求 由于本模块安排的学习内容都是高新技术内容 但高中阶段的学习毕竟不是专业教育 选修课程仍然是高中生物课程不可分割的一部分 是对必修课程的有益补充 仍然是一个普通公民生物科学素养的养成教育 因此 在生物技术的理论原理的学习上 不必追求完整深刻 在具体的操作技术上只需一般了解即可 2008年新课程标准生物科考试大纲 本模块的高考试题分析 山东理综卷 选做题8分 35 为扩大可耕地面积 增加粮食产量 黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注 我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系 获得耐盐基因后 构建重组dna分子所用的限制性内切酶作用于图中的a处 dna连接酶作用于a处 填 a 或 b 将重组dna分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和基因枪法 花粉管通道法 法 由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用植物组织培养技术 该技术的核心是脱分化和再分化 为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功 既要用放射性同位素标记的耐盐基因 目的基因 做探针进行分子杂交检测 又要用一定浓度的盐水浇灌 移植到盐碱地中 方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性 宁夏理综卷 选做题15分 38 回答下列有关动物细胞培养的问题 在动物细胞培养过程中 当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时 细胞会停止分裂增殖 这种现象称为细胞的接触抑制 此时 瓶壁上形成的细胞层数是单层 或一层 要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来 需要用酶处理 可用的酶是胰蛋白酶 随着细胞传代次数的增多 绝大部分细胞分裂停止 进而出现衰老甚至死亡现象 但极少数细胞可以连续增殖 其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成不死性细胞 该种细胞的黏着性降低 细胞膜表面蛋白质 糖蛋白 的量减少 现用某种大分子染料 对细胞进行染色时 观察到死细胞被染色 而活细胞不染色 原因是由于活细胞的膜具有选择透过性 大分子染料不能进入活细胞内 故活细胞不能着色 或由于死细胞的膜丧失了选择透过性 大分子染料能够进入死细胞内而着色 检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目 最好选用细胞分裂到中期的细胞用显微镜进行观察 在细胞培养过程中 通常在冷冻 或超低温 液氮 条件下保存细胞 因为在这种条件下 细胞中酶的活性降低 细胞新陈代谢的速率降低 给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后 发生了排斥现象 这是因为机体把移植的皮肤组织当作抗原进行攻击 2008年海南生物卷 选考题18分 25 某二倍体植物是杂合体 图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程 据图回答 1 图中 表示的是该花粉培养过程中的脱分化过程 表示的是再分化过程 x代表的是胚状体 表示的是分化 或发育 过程 表示的是诱导生根过程 2 图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条 具体通过那一条途径主要取决于培养基成分中激素的种类及其浓度配比 最后获得的来源于为成熟花粉的完整植株都称为单倍体植株 甲 未成熟花粉经培养能形成完整植株 说明为成熟花粉具有细胞的全能性 3 对植株进行染色体加倍 才能使其结实产生后代 乙 否则植株甲只有通过无性生殖的方式才能产生后代 丙 乙 丙两种植株中 能产生可育花粉的是乙植株 该植株群体中每一植株产生可育花粉的基因组成种类数为一种 该群体植株产生可育花粉的基因组成种类数为多种 花药培养在育种上的特殊意义是缩短育种周期 从而开辟育种新途径 26 图为某种质粒表到载体简图 小箭头所指分别为限制性内切酶ecori bamhi的酶切位点 ampr为青霉素抗性基因 tctr为四环素抗性基因 p启动子 t为终止子 ori为复制原点 已知目的基因的两端分别有包括ecori bamhi在内的多种酶的酶切位点 据图回答 1 将含有目的基因的dna与质粒该表达载体分别用ecori酶切 酶切产物用 连接酶进行连接后 其中由两个dna片段之间连接形成的产物有目的基因 载体连接物 载体 载体连接物 目的基因 目的基因连接物三种 若要从这些连接产物中分离出重组质粒 需要对这些连接产物进行分离纯化 2 用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验 之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中 能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是载体 载体连接物 若接种到含青霉素的培养基中 能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是目的基因 载体连接物 载体 载体连接物 3 在上述实验中 为了防止目的基因和基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接 酶切时应选用的酶是启动子mrna 4 在上述实验中 为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接 酶切时应选用的酶是ecori和bamhi 广东生物卷 选考题10分 39 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 限制性核酸内切酶 用1dna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dna分子杂交技术 若要鉴定淀粉酶基因是否翻译成淀粉酶 可采用抗原抗体杂交或淀粉酶活性检测 将该工程菌接种在含淀粉的固体平板培养基上 培养一定时间后 加入碘液 工程菌周围出现透明圈 请解释该现象发生的原因 该工程菌产生的淀粉酶可分泌至培养基 水解淀粉后的区域 遇碘不再变蓝色 产生透明酶 3 如何进一步鉴定不同的转基因工程菌菌株利用淀粉能力的大小 测定相同培养条件下不同工程菌菌株的淀粉酶活性或酒精产量 4 微生物在基因工程领域中有哪些重要作用 工具酶主要来自微生物 最重要的目的基因供体库之一 目的基因的载体之一 作为受体细胞 提供用于发酵的工程菌 江苏生物卷18 下列叙述中错误的是 a a 改变nacl溶液的浓度只能使dna溶解而不能使其析出b 在沸水浴中 dna遇二苯胺试剂会呈现蓝色c 加盐和加酒都能抑制微生物的生长d 密封瓶口前最好将瓶口通过火焰以防杂菌污染20 下列关于植物组织培养的叙述中 错误的是 d a 培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压b 培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化c 离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织d 同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同 32 8分 将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗 饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力 右图是与植物疫苗制备过程相关的图和表 请据图表回答 1 在采用常规pcr方法扩增目的基因的过程中 使用的dna聚合酶不同于一般生物体内的dna聚合酶 其最主要的特点是耐高温 2 pcr过程中退火 复性 温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定 表1为根据模板设计的两对引物序列 图2为引物对与模板结合示意图 请判断哪一对引物可采用较高的退火温度 引物对b 3 图1步骤 所用的dna连接酶对所连接的dna两端碱基序列是否有专一性要求 否 4 为将外源基因转入马铃薯 图1步骤 转基因所用的细菌b通常为农杆菌 5 对符合设计要求的重组质粒t进行酶切 假设所用的酶均可将识别位点完全切开 请根据图1中标示的酶切位点和表2所列的识别序列 对以下酶切结果作出判断 采用ecor 和pst 酶切 得到2种dna片断 采用ecor 和sma 酶切 得到1种dna片断 34 选做题 6分 下面是以小鼠为对象进行的研究工作 请分析回答问题 1 进行小鼠胚胎工程操作时 首先在光控周期下 光照14h 黑暗10h 饲养成年雌鼠 并注射促进性腺激素 目的是促进排卵 或超数排卵 然后从雌鼠输卵管中取出卵子 在一定条件下培养成熟 并从雄鼠附睾中取出精子 在一定条件下培养一段时间 目的是使精子获能 再在37 5 co2条件下 精卵共同作用4h 冲洗后继续培养 定时在显微镜下观察胚胎的变化 第5天右以看到胚胎发生收缩 细胞间隙扩大 接着胚胎内部出现裂隙 这是胚胎囊胚期开始的标志 2 如果体外受精后 在精核与卵核融合之前 用微型吸管除雄核 再用细胞松弛素b处理 作用类似于用秋水仙素处理植物细胞 处理后的受精卵可发育成小鼠 这种方法在动物新品种选育中的显著优点是容易获得纯合子并缩短育种时间 3 如果将小鼠甲的体细胞核移入小鼠乙的去核卵细胞中 由重组细胞发育成小鼠丙 则小鼠丙的基因来源于小鼠甲 体细胞 的核基因和小鼠乙 卵细胞 的细胞质基因 4 如果将外源基因导入小鼠受精卵 则外源基因可能随机插入到小鼠受精卵dna中 这种受精卵有的可发育成转基因小鼠 有的却死亡 请分析因外源基因插入导致受精卵死亡的最可能原因外源基因的插入使受精卵内生命活动必需的某些基因不能正常表达 现代生物科技专题的教学要求与建议 第一章基因工程第二章克隆技术第三章胚胎工程第四章生物技术的安全性和伦理问题第五章生态工程 第一章基因工程 一 课标内容1 简述基因