高中生物 第四节基因工程的发展前景辅导教案 浙科版

用心 爱心 专心1 辅导教案辅导教案 基础链接基础链接 温故知新温故知新 一 光合作用 1 光合作用的光反应在叶绿体的 上进行 碳反应是一系列的 反应 在 进行 二氧化碳被还原为糖的过程为 循环 此循环所需要的能量来自 于光反应产生的 NADPH 和 2 光合作用速率受温度 光强度和 浓度的影响 3 C4植物与 C3植物相比 最大的特点是能利用较低浓度的 二 蛋白质 1 蛋白质和核酸共有的化学元素是 糖类中只含有 C H O 三种元素 蛋白 质是由若干 经脱水缩合而形成的 2 蛋白质是生物体性状的 者 其合成过程可用 中心法则 表现为 一 1 类囊体膜 酶促 类囊体基质 卡尔文 ATP 2 二氧化碳 3 CO2 二 1 C H O N 氨基酸 2 体现 聚焦科技聚焦科技 扫描知识扫描知识 基因工程虽然取得了一定的成就 但科学是无止境的 科学家正致力于其他领域 如 蛋白质工程 人类基因组科学和发育生物学 神经生物学 相信生物技术的未来是美好的 一 科学家在基因工程方面的最新尝试 1 光合作用 photosynthesis 能进行光合作用的生物不一定有叶绿体 如光合细菌 1 概念 植物细胞和某些细菌利用太阳能将无机物 CO2和 H2O 合成有机物 C6H12O6 并释放氧气 O2 的过程 用心 爱心 专心2 2 意义 是植物重要的生理活动 人类直接或间接地依赖于光合作用 3 提高光合作用效率的因素 环境因素 光照 二氧化碳浓度 矿质元素 内在因素 叶绿体色素 酶等 其中 通过基因工程可以改变酶的活性来提高光合作用的效率 4 通过改变酶的活性提高光合作用效率的尝试 改良二磷酸核糖羧化酶 使它的反应平衡偏向于对二氧化碳的固定 即提高其羧化酶 活性 降低其加氧酶活力 减少呼吸的浪费 增加对二氧化碳的固定速率 消除或减低光 呼吸这一竞争性反应 提高农作物的产量 C3植物向 C4植物的转化 将二磷酸核糖羧化酶除去或灭活 引入这种基因改造过的 叶绿体 同时增加导致 C4固定的酶的活性 即使 C3型叶绿体与 C4型叶绿体共存于一个细 胞内 对光调节基因进行改造 光控制着叶绿体的发育和光合作用的许多基因 改造这些 基因可提高光合作用的效率 2 生物固氮 biological nitrogen fitation 豆科植物本身不能固氮 而是与其共生的固氮菌具有固氮能力 1 概念 通过微生物将分子氮转化为含氮化合物的过程 虽然大气中的氮气含量非常多 但植物不能直接利用分子氮 必须利用含氮化合物 而固氮微生物就能实现这一目标 2 对作物的价值和意义 氮是生物生长发育和光合作用 光合酶 叶绿素成分中都含有氮元素 必需的矿质元素 减少化肥的用量 降低农业生产成本 增加粮食产量和保护生态环境等 3 应用基因工程设计使非豆科植物具有固氮能力 4 研究现状 固氮能力是由许多固氮基因共同控制的 机理复杂 因此目前还没有培育出具有固氮 能力的非豆科农作物 3 生物反应器 bioreactor 1 什么是生物反应器 就是用来生产蛋白质药物 包括疫苗 的动植物 2 基因工程构建生物反应器的程序 用心 爱心 专心3 反应器的四大优点 产量高 易获得目标产品 目标产品质量好 因为乳腺组织具有 一整套全面对蛋白质进行合成和加工的能力 产品成本低 从奶牛中提取产品 操作 简单 首先获得需要生产的蛋白质药物的目的基因 然后选择合适的运载体 多以病毒 并与 运载体结合形成重组 DNA 分子 再将重组 DNA 分子转入受体生物 动物或植物 内 从而得 到生物反应器 3 实例 动物乳腺生物反应器 操作大致过程为 获取目的基因 构建基因表达载体 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 因为动物所有的体细胞都是由受精卵发育成的 故其乳腺细胞中含有重组基因并进行 选择性表达 产生出抗凝血酶 血清白蛋白 生长激素等重要的医药产品 4 蛋白质工程 protein engineering 1 概念 利用基因工程的技术 对天然蛋白质进行改造 以便获得具有理想生物学功 能的蛋白质 蛋白质工程可以创造新的 自然界不存在的蛋白质分子 目前 蛋白质工程主要是改造现有的蛋白质 通过修改蛋白质中的氨基酸序列来改进 蛋白质的结构和构象 提高蛋白质的活性 稳定性和产率 也可以利用基因工程改造蛋白质 如下方法 预期蛋白质功能 设计预期的蛋白质结构 推测应有氨基酸序列 找到对应的脱氧核 苷酸序列 基因 2 与基因工程的关系 蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的 是第二代基因工程 基因工程的实质 将一种生物的基因转移到另一种生物体内 产生本不能产生的蛋白 质 从而产生新性状 原则上只能生产自然界已存在的蛋白质 蛋白质工程的目的 生产符合人们生活需要的并非自然界已存在的蛋白质 二 基因工程的未来 基因工程是一种新鲜的事物 也是一把 双刃剑 人们对此会有不同的看法 只要科 学地 合理地加以利用 相信基因工程一定会使我们的生活更美好 纲举目张纲举目张 理清结构理清结构 基因工程的研究在动植物育种 人类疾病防治及生态保护方面取得了一定的成就 但 科学家永不放弃研究 又致力于新的尝试 努力使基因工程为人类提供更大的帮助 用心 爱心 专心4 突破难点突破难点 化解疑点化解疑点 1 分析说明基因工程应用研究的实质 探究发现 将一种生物的基因转移到另一种生物体内 后者可以生产它本不能生产的 蛋白质 进而表现出新的性状 基因工程可以发生在不同植物之间 不同动物之间以及微生物与动植物之间 目的基 因位于微生物体内 可以转基因至植物或动物体内 如植物的抗性基因大多来源于细菌或 病毒 目的基因位于动物体内 如动物的生长激素基因 胰岛素基因等可转移至细菌中大 量生产 当然在植物与植物之间 动物与动物之间更容易发生 不同的生物甚至亲缘关系比较远的生物之所以能发生基因重组 是由于各种生物基因 的结构基本相同 在遗传上共用一套遗传密码 我的发现 2 蛋白质工程与基因工程有何关系 探究发现 简单地讲 蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构和生物活力的作用机制 之间的关系 利用基因工程的手段 按照人类自身的需要 定向地改造天然的蛋白质 甚 至于创造新的 自然界本不存在的 具有优良特性的蛋白质分子 蛋白质工程在诞生之日 起就与基因工程密不可分 基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内 并 在其中进行表达 它的产品还是该基因编码的天然存在的蛋白质 蛋白质工程则更进一步 根据分子设计的方案 通过对天然蛋白质的基因进行改造 来实现对其所编码的蛋白质的 改造 它的产品已不再是天然的蛋白质 而是经过改造的 具有了人类所需要的优点的蛋 白质 天然蛋白质都是通过漫长的进化过程自然选择而来的 而蛋白质工程对天然蛋白质 的改造 好比是在实验室里加快了的进化过程 期望能更快 更有效地为人类的需要服务 基因工程是遵