【教学设计】《基因工程的应用》（人教）

基因工程的应用 教材分析基因工程的应用是人教版选修3专题1基因工程中第3节内容，是前一节基因工程基本操作程序的一个必然结果，有助于学生增加对基因工程的了解，增强学习生物的兴趣。对于基因工程的应用，除了可以从教材中获得相关资料，还可以要求学生搜集基因工程应用成果的资料，在课堂上加以展示。 教学目标【知识与能力目标】（1）举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。（2）收集基因工程所取得的成果以及发展前景。【过程与方法目标】（1）收集基因工程所取得的成果以及发展前景。（2）通过对书中插图、照片等的观察，学会科学的观察方法，培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力。【情感态度价值观目标】（1）关注转基因生物和转基因食品的安全性。（2）进行角色扮演，使学生体验参与社会问题的讨论和决策的方法。（3）通过学习了解我国基因工程的发展前景及成果，激发学生对于生物知识的兴趣，开阔学生的思路，养成学生的爱国主义热情，树立在学习上努力刻苦的决心。 教学重难点【教学重点】基因工程在农业和医疗等方面的应用。【教学难点】基因治疗。 课前准备1、多媒体课件；2、学生完成相应预习内容；3、学生课前查阅相关背景资料，搜集有关资料。 教学过程【新课导入】PPT展示几张动物的合成图。师：同学们在看这几张图片感到好奇的同时可能会有疑问，这是不是真的？老师是不是骗我们的呢？的确，这是电脑的合成图，只是人们想象的产物而已。但是，在几十年前貌似只是想想而已的梦而今却实现了。比如说鱼的基因会跑到番茄里，牛奶中可以生产药物?所以，至于某天是不是真能出现图片中的生物我们拭目以待。但话说回来，到底是什么使我们曾经的梦想得以实现？生：基因工程师：对，基因工程自20世纪70年代兴起后，在短短的30年间，得到飞速的发展，那基因工程都有哪些方面的应用和成就呢？生：思考回答。【新课讲授】一、植物基因工程硕果累累师：请同学们阅读课本17-19页，看看植物基因工程的成就都分别体现在了哪些方面呢？生：抗虫的、抗病毒的、抗逆的和改善品质的。师：非常好，转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。具体表现在以下4各方面：（1）抗虫转基因植物（2）抗病转基因植物（3）抗逆转基因植物（4）转基因改良植物的品质PPT投影讲解：抗虫棉1109、抗病毒转基因甜椒、耐寒、耐旱转基因水稻、抗盐碱烟草等图片，讲解相应应用。轻松一下，分享一张图片。转入萤火虫萤光酶的转基因烟草，畅想未来。让学生展开想象。提问：1.动物基因工程在哪些方面显示了广阔的应用前景，举例说明。2.什么是乳腺生物反应器？在乳腺生物反应器的制作中，应将药用蛋白基因与什么重组在一起？受体细胞是什么？导入的方法又是什么？3.如何运用基因工程解决器官移植过程中的免疫排斥问题？生：思考并讨论。二、动物基因工程前景广阔师：归纳1、用于提高动物生长速度2、改善畜产品品质3、用转基因动物生产药物4、用转基因动物作器官移植的供体PPT投影讲解：转入生长激素基因的鱼（上）和同龄的鱼，转入外源生长激素基因的“超级小鼠”图片，讲解相应应用。生长激素基因转基因绵羊、转基因鲤鱼肠乳糖酶基因降低乳糖的奶牛师：同学们可能对乳汁中能提取药物而感到好奇，那么1、什么是乳腺生物反应器呢？2、用动物乳腺作反应器，生产高价值的蛋白质（如：血清白蛋白、抗凝血酶等）比传统的工厂化生产优越之处有哪些？3、用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？（提示：1、用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作过程相同。2、为了将目标产品在乳汁中形成，需要使用只在乳腺组织中特异表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因序列前加上此启动子来构建表达载体。）生：分小组讨论并回答。师：评价总结1、动物乳腺生物反应器是基于转基因技术平台，使外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺，利用动物乳腺天然、高效合成并分泌蛋白的能力，在动物的乳汁中生产一些具有重要价值产品。2、产量高质量好成本低易提取3、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）。师：在用转基因的动物作器官移植的供体方面也有明显应用。PPT讲解：用转基因动物的器官做移植的供体最大的问题是免疫排斥，科学家正在试图导入某些调节因子来抑制抗原决定基因的表达或设法去掉抗原决定基因，以期培育出无免疫排斥的转基因克隆猪器官。资料：1.基因工程药品生长激素治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘取垂体，并从中提取生长激素。现可利用基因工程方法，将人的生长激素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于6万具尸体的全部产量。2.基因工程药品干扰素干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一种抗病毒的特效药。此外干扰素对治疗癌症和某些白血病也有一定疗效。传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取，每300L血液只能提取出1mg干扰素。19801982年，科学家用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，是传统的生产量的12万倍。1987年上述干扰素大量投放市场。三、基因工程药物异军突起生产药物：细胞因子（即淋巴因子如白细胞介素、干扰素）、抗体、疫苗、激素等。PPT投影：方法特点胰岛素干扰素传统方法直接从生物体的组织、细胞或血液中提取产量低价格昂贵45g/100kg胰腺1mg/300L血液基因工程“工程菌”发酵工业化生产高质量低成本100g/2000L大肠杆菌培养液2040mg/1kg细菌培养物师：我们知道人类遗传病是很难用一般药物治疗的，好消息是基因工程带来了基因治疗的曙光。提问：1.什么是基因治疗？2.基因治疗分为哪两种途径？3.基因治疗的原理是什么？4.用于基因治疗的基因有哪些种类？学生思考讨论。四. 基因治疗曙光初照师：总结1概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效手段。2种类：体外基因治疗和体内基因治疗。体外基因治疗：先从病人体内获得某种相关细胞，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，这种方法