高中生物-现代生物科技与人类健康教学设计学情分析教材分析课后反思

专题十：现代生物科技与人类健康授课人：考纲要求：基因工程及其应用……Ⅱ蛋白质工程………………Ⅰ动物细胞培养与胚胎干细胞…………Ⅰ学习目标：1.认知目标：将分散于各章节的有关现代生物科技与人类健康动的知识梳理出来形成知识体系，并消灭易错点。2．能力目标：通过试题分析、练习，提高审题解题能力，能理论联系实际。3．情感目标：培养学习兴趣，树立以人为本的科学观。教学重点：基因工程原理、步骤教学难点：基因工程中的易错点教学方法：合作探究法，任务驱动法教具：多媒体课件学习内容：导入：视频情景１：小铭洋出生8个月就出现免疫缺陷伴血小板减少、湿疹等症状，怀疑他患上罕见的遗传病——原发性免疫缺陷病。医生告诉他的家人：“孩子活不过３岁，这种病最多也就能活到10岁。”此后，一家人就一直生活在阴影中。考点一基因工程思考讨论如下问题：如何确诊资料中小孩得的是遗传病，依据的原理是什么？2、遗传病最好的控制方法是监测和预防，具体有哪些手段？3、根治遗传病可以采用什么方法？情景2：为了确诊，患者的DNA送往香港大学医学院进行DNA序列分析，证实了患者的WAS蛋白基因的1388位含氮碱基由G变为T,使编码谷氨酸（WAS蛋白的第452位氨基酸）的密码GAG突变为终止密码UAG，原本由502个氨基酸组成的WAS蛋白变为只有451个氨基酸组成的无功能的WAS蛋白。导致患儿血小板减少，淋巴细胞形态和功能异常。最后诊断为伴血小板减少、湿疹的免疫缺陷病。教师总结，并板书相关内容。【直击高考1】（13重庆8）某一单基因遗传病家庭，女儿患病，其父母和弟弟的表现型均正常。（3）分子杂交技术可用于基因诊断，其基本过程是用标记的与目的基因进行杂交。若一种探针能直接检测一种基因，对上述疾病进行产前基因诊断时，需要种探针；为制备大量探针，可用技术。情景3：基因治疗虽然是最根本的治疗方法，但现在的技术还没能达到，而血小板又是花钱都买不到的东西，我们还能用什么方法来缓解他的病情？【夯实基础】基因工程的相关内容找出相关考点中不恰当的地方：我不懂的：我还有其它问题的：相关考点：1．基因工程常考的3种基本工具：限制性核酸外切酶、DNA聚合酶和载体。2．基因表达载体的组成（组件）：目的基因＋启始密码子＋终止密码子＋标记基因＋复制原点等。3．基因工程的四大操作程序(1)目的基因的获取(三大方法)：①从基因文库中获取。②利用PCR技术扩增：其实质是在体外对目的基因进行大量复制。③用化学方法人工合成(2)基因表达载体的构建。(3)将目的基因导入受体细胞的“三大方法”：①导入微生物细胞——农杆菌转化法。②导入动物细胞——显微注射法。③导入植物物细胞——使用Ca2＋处理细胞。(4)目的基因的检测与鉴定【直击高考2】（2014）人组织纤溶酶原激活物（htPA）是一种重要的药用蛋白，可在转htPA基因母羊的羊乳中获得。流程如下：

htPA基因与载体用______________切割后，通过DNA连接酶连接，以构建重组表达载体。检测目的基因是否已插入受体细胞DNA，可采用______________技术。为获取更多的卵（母）细胞，要对供体母羊注射，使其__________。采集的精子需要经过__________，才具备受精能力。将重组表达载体导入受精卵常用的方法是__________。为了获得母羊，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行__________。利用技术可获得多个转基因个体，这体现了早期胚胎细胞的__________。若在转ht-PA基因母羊的羊乳中检测到__________，说明目的基因成功表达。例题1、下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图l、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。与只用EcoRI相比，使用BamHI和HindIII两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于：例题2、下列所示的黏性末端是由几种限制性内切酶作用产生的（

）

A．1种

B．2种

C．3种

D．4种提分关键：（1）如果不考虑自身环化、酶切位点等问题，一般用限制酶切割目的基因和载体。（2）不同的限制酶能切出不相同的黏性末端，也能切出的黏性末端。播放视频，介绍干细胞，造血干细胞，脐带血等相关知识，建议同学以后可以为子女留存脐带血。微视频讲解动物细胞培养、胚胎干细胞移植相关考点。考点二、动物细胞工程【直击高考3】（13）（4）小鼠胚胎干细胞（ES）可由囊胚的

分离培养获得，iPS与ES细胞同样具有发育全能性，有望在对人类iPS细胞进行定向

后用于疾病的细胞治疗。【直击高考4】（10福建）红细胞生成素(EPO)是体内促进红细胞生成的一种糖蛋白，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限，目前临床上使用的红细胞生成素主要来自于基因工程技术生产的重组人红细胞生成素(thEPO)，其简要生产流程如图。请回答：

(3)培养重组CHO细胞时，为便于清除代谢产物，防止细胞产物积累对细胞自身造成危害，应定期更换_______。

(4)检测thEPO的体外活性需用抗thEPO的单克隆抗体。分泌该单克隆抗体的______细胞，可由thEPO免疫过的小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合而成。动物细胞培养特殊条件：提分关键：1、需要两次使用2、避免杂菌污染的措施：=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③3、特殊的营养条件：体培养基、等天然成分、气体条件。情景4：小铭洋免疫力差，医生建议注射干扰素，干扰素是一组具有多种功能的活性蛋白质（主要是糖蛋白），具有广谱的抗毒素、调节免疫的功能，可以用于治疗病毒感染和癌症，但在体外保存相当困难。用什么方法可提高干扰素的稳定性？考点三蛋白质工程完成以下相关内容：蛋白质工程的流程：预期→蛋白质三维结构→序列（多肽链）→基因中排列顺序→基因工程→具有预期功能的蛋白质为什么把蛋白质工程称为第二代基因工程？【直击高考5】（13全国改编）阅读如下资料：资料乙：T4溶菌酶在温度较高时容易失去活性。科学家用对编码T4溶菌酶的基因进行了改造，使其表达的T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。回答下列问题：（2）资料乙中的技术属于工程的范畴，该工程是以分子生物学相关理论为基础，通过或基因合成等方式，对原有蛋白质进行改造制造一种的技术。该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶的肽链的序列发生了改变，其实质是序列发生了改变。小结：高考题中经常会有一些看起来陌生的词汇，要排除干扰，搜索关键信息。科学、技术、生活紧密联系，要注意发现所学内容与最新科技动态和生活常识之间的联系。要在全面掌握基础知识的前提下，再把握易错点。审题时注意题干、图表中的信息。预祝大家高考成功！谢谢！学情分析1.基因工程

由于基因工程在必修教材的学习中已经打下了一定的基础，因此学生比较熟悉这部分内容，学习起来也容易得多。本章教学既要使学生应用已有的遗传学知识解决新问题，又要启发学生将理论知识应用于实践，懂得无论是获得目的基因，还是进行蛋白质改造，基因工程的最终目的都是造福人类。

本章的重点是基因工程的概念，工具和操作过程。基因工程涉及必修教材中DNA的结构、复制、表达酶等基础知识。所以在教学中教师有可以向学生提问：DNA是靠什么把一个个脱氧核苷酸连接起来的？要使DNA分子断裂需要用什么处理？等有关的问题，既复习原来的知识，又可以引出基因工程的工具酶等。由于基因工程的操作过程比较抽象，学生难以理解，教师可以借助多媒体辅助教学，使学生加深对基因工程的理解。

2.细胞工程

细胞工程包含了植物细胞工程和动物细胞工程两大块。突出了细胞工程的发展和基本技术在实际中的应用等方面的知识。重点在于微生物的细胞融合技术，植物体细胞培养，单克隆抗体的制备技术。本专题看似抽象神奇，但是也有很多我们熟悉的内容。

在教学中教师要注意不同知识之间的衔接，例如：植物组织培养和植物体细胞杂交的区别和联系，动物细胞培养和动物体细胞克隆的区别于联系，动物细胞融合和单克隆抗体的制备的区别和联系，等等。高考中不可避免会考查到相关知识。单克隆抗体的应用是个热点问题，与当今社会的生物科学发展联系紧密。学生要熟练掌握该项技术的原理和制备过程，因为这也是高考选修题的一个考点。

细胞工程是在学生学习必修一细胞与分子的基础上进行的，教学中可以引导学生先回忆细胞有关的知识，从而引出细胞工程的内容，对于比较抽象的部分尽量做到借助多媒体辅助教学，以动态直观的形式呈现给学生，使其便于理解。不要采用“满堂灌”的形式，给学生留出一部分的时间让他们理解。同时对学生提出一些问题如：（1）植物组织培养的过程中影响脱分化和再分化的条件有什么异同点？（2）动物细胞融合和植物细胞融合常用的促融合因子是什么？（3）杂交瘤细胞的特点是什么？单克隆抗体的优点是什么？（4）常用什么方法去除细胞壁？原生质体和原生质层有什么区别，等等。这样可以培养学生分析解决问题和交流与表达的能力，也加深了他们对知识的记忆能力。

3.胚胎工程

本专题是在动物生殖与发育的基础上，了解动物早期胚胎发育的规律，即哺乳动物胚胎发育的基本过程和胚胎工程的主要原理，技术，以及在生产上的应用。同时结合现代生物技术中的最新热点，阐述了胚胎干细胞及其研究进展。本节的重点是胚胎发育的基本过程，胚胎工程的原理和技术。该专题对于学生和老师来说都比较陌生，所以教学中要从日常生活中学生已有的理论知识出发，激发学生的学习兴趣。

受精过程的两个阶段是个难点，学生不容易理解，可以提出：必修教材中的受精过程，胚胎移植的基本程序，以及生理学基础，要求学生掌握，教学中应注意多举例子来说明问题。关于胚胎分割应强调分割的时期（桑葚胚或者囊胚）和注意的问题（胚胎分割时应注意对内细胞团均等分割且分割的分数不宜过多）。对于体外受精这部分知识，教师可以通过试管婴儿的介绍很自然地引入，教授过程最好图文结合，让学生明确这是有性生殖过程。

胚胎干细胞的技术及应用可以借助多媒体教学，同时让学生通过阅读教材总结交流三类干细胞的特点和功能。效果分析从视频引出相关资料，能激发学生的兴趣。分组讨论，培养学生理论联系实际的能力，获取信息的能力。利用三个问题，由浅入深，满足不同层次学生对这部分内容的需求。通过学生思考、回忆和再现有关知识，联想到“基因治疗”，并由基因治疗的概念入手，教师进一步引导学生进行思考和讨论，通过高考题进而引入PCR技术的相关复习。简单的问题通过组内讨论即可解决，组内解决不了的通过老师引导、全班生生互动解决。老师再通过设疑，引导大家深入思考。大家通过对基因工程相关酶等问题深入探究，真正突出重点，突破难点。每个考点的复习，都以问题情境的形式呈现，引导学生复习，既提高了学生的兴趣，有提高了复习的效率，记忆的更深刻。通过试题分析、练习，巩固相关基础知识，提高审题解题能力从整节课内容里面中提炼归纳答题技巧，对学生的素质和应考能力实现全面提升。课堂检测：1、（2011）人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如下图所示。(1)卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可以从已处死的雌鼠________中获取。

(2)图中的高血压相关基因作为__________，质粒作为________，二者需用__________________切割后连接成重组载体，该过程与质粒上含有______________有关。

(3)子代大鼠如果和______________，即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达，然后可用其建立高血压转基因动物模型。

(4)在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是________、早期胚胎培养和胚胎移植。(5)在体外培养受精卵时，培养液中通常需要加入________等天然成分，还需要提供CO2以维持________。2、利用现代生物工程技术可以使哺乳动物本身变成“批量生产药物的工厂”。如图是利用奶牛乳腺生产人血清白蛋白的图解，请回答下列问题：(1)在上述过程中，常用______________酶将奶牛组织分散成单个细胞。在体外培养分散的动物细胞时，所需气体主要有______________。(2)在上述过程中，常借助基因表达载体将人血清白蛋白基因导入奶牛受体细胞中，构建基因表达载体需要的酶有___________；将人血清白蛋白基因导入奶牛受体细胞最常用的方法是________________________________________________________________________。(3)在上述过程中，用于核移植的去核卵细胞一般处于______期。动物体细胞经核移植可获得完整动物个体体现了______________________具有全能性。(4)图中M应该包括早期胚胎培养、胚胎移植等过程。在培养奶牛早期胚胎的过程中，所用培养液成分除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及____________等物质。胚胎移植在胚胎工程中的意义在于________________________________。课后反思本节课最大的特点是教师在教学过程中为学生创设学习的情境，激活学生的思维，恰当的组织和引导学生的学习活动，使学生通过实践、思考、探索和交流，获得知识，发展能力。体现在以下几个方面：以小铭洋的病情为背景，创设了一系列的问题情景，巧妙而又自然的将相关知识点串联起来。课堂主线突出，教学思路清晰，层次分明。以情景问题来设计问题，激发学生学习兴趣，既激活了学生的思维，又培养了心智，同时养成学生自主、合作和探究的精神。突出了学生的主体地位，真正体现了以学生发展为本，全面培养学生能力的新课程理念。课堂上教师只是适时地对学生进行引导，把实践的空间都留给学生进行思考、探究、交流；把学习的主动权真正的交给学生，以实现学生角色的转变；关注学生在学习过程中表现出来的情感、态度和价值观。课标分析本模块的内容包括基因工程、克隆技术、胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程五部分，高考要求是前三部分。

自20世纪50年代以来，生物科学在微观和宏观两方面都迅速发展，并产生了现代生物技术产业，深刻影响人类社会的生活、生产和发展。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，为进一步学习现代生物学奠定基础。

本模块的教学以专题讲座和学生讨论为主。由于本模块所涉及的领域进展迅速，教师要积极引导和组织学生查阅有关资料，练习撰写专题综述报告，并组织开展口头交流、辩论等活动。6.1基因工程具体内容标准活动建议简述基因工程的诞生。

简述基因工程的原理及技术。

举例说出基因工程的应用。

简述蛋白质工程。DNA的粗提取和鉴定。

观看基因工程的影像资料。

调查基因工程产品在社会中的应用情况，讨论转基因生物的利与弊。6.2克隆技术具体内容标准活动建议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。讨论克隆技术的社会意义。

搜集通过动物体细胞核移植进行克隆的实例。6.3胚胎工程具体内容标准活动建议简述动物胚胎发育的基本过程。

简述胚胎工程的理论基础。

举例说出胚胎干细胞的移植。

举例说出胚胎工程的应用。

利用互联网搜集有关干细胞研究进展的资料。《选修3现代生物科技专题》教材分析本模块教材有以下特点，一是部分内容较深，技术细节较多，例如，“基因工程”的内容较深，“胚胎工程”的内容技术细节较多；二是章节之间的知识难度相差较大，“基因工程”、“胚胎工程”与“生态工程”的知识难度相比，有很大的差别。教材必须体现课标的目标和基本要求，《普通高中生物课程标准（实验）》在课程设计思路中针对选修3现代生物科技专题明确指出：本模块“有助于拓展学生的生物科技视野[1]”,“以专题形式介绍了现代生物科学技术一些重要领域的研究热点、发展趋势和应用前景，以开拓学生的视野、增强学生的科