高二生物教案：《基因工程的应用》教学设计.docx

高二生物教案：基因工程的应用教学设计基因工程的应用 辅导教案基础链接温故知新一、遗传变异与育种1利用_的原理，有目的地将两个或多个_的优良性状组合在一起，再通过选择和培育，创建新品种的技术叫杂交育种。通过诱变技术，使生物发生_，创建新的基因和基因型，从而改良生物品种。2单倍体育种的特点，其一，_，仅用2年即可获得可育纯种；其二，_，提高效率。多倍体育种常用的方法是用_处理萌发的种子或幼苗。二、遗传与人类健康1由细胞中的_在结构或功能上发生了变更引起的人类疾病，称为遗传病。2基因治疗遗传病的一种方法是为细胞补上丢失的基因或_，以达到治疗的目的。三、生物多样性生物多样性包括生态系统多样性、物种多样性和_多样性。一、1.基因重组(优良)品种基因突变2缩短育种年限解除显隐性干扰秋水仙素二、1.遗传物质2变更病变的基因三、遗传聚焦科技扫描学问随着基因工程的诞生和技术的发展，目前基因工程已成为生物科学的核心技术，已经广泛应用于农牧业和医药卫生等领域，并取得了巨大成就。一、基因工程与遗传育种1转基因植物(transgenicplant)(1)优点：克服了远缘种及种间杂交不育或不能杂交的障碍，产生我们所须要的优良性状。同时还缩短了育种周期。缺点：技术难度大，技术要求高。(2)产生过程：ks5u(3)成果：植物基因工程的成果都是由两方面组成：一是外源基因来源；二是外源基因的表达成果。 抗性转基因植物抗虫植物：(杀虫基因)如棉、玉米、马铃薯、番茄等。抗病植物：(抗菌蛋白基因)如烟草、番茄、苜蓿、马铃薯等。抗除草剂植物：(抗除草剂基因)如烟草、番茄、马铃薯等。抗盐碱植物：(调整细胞渗透压的基因)如大麦、番茄等。抗旱植物：调整细胞渗透压的基因)如小麦、玉米、大豆。抗寒植物：(抗冻蛋白基因)如番茄。改良植物品质转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。2.转基因动物(transgenicanimal)提高动物生长速度，导入的是生长激素基因而不是生长素基因。ks5u 转基因动物是指转入了外源基因的动物。(1)提高动物的生长速度的基因：外源生长激素基因。(2)成果：转基因鼠、转基因鲤鱼。二、基因工程与疾病治疗1基因工程药物基因工程药物，是重组DNA的表达产物。广义地说，凡是在药物生产过程中涉及用基因工程的，都可以称为基因工程药物。青霉素是由青霉菌产生的，不是通过基因工程生产的。 利用基因工程培育“工程菌”来生产药品，是基因工程的低成本高效益的工程产业，可以通过转基因培育的工程菌(如大肠杆菌)生产人胰岛素、人生长激素、干扰素、乙肝疫苗等。(1)胰岛素化学本质：蛋白质。合成过程：作用：降血糖(治疗依靠型糖尿病的有效药物)。(2)干扰素化学本质：糖蛋白。作用：抗病毒、抗细胞分裂和免疫调整等，治疗病毒性肝炎和肿瘤的药物。(3)乙型肝炎疫苗：可用来预防病毒性肝炎，可通过疫苗增加人体的免疫实力。下面以人胰岛素为例，图示转基因药物的生产过程。2基因治疗(1)含义：向目标细胞中引入正常功能的基因，以订正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。(2)实例：第一例基因治疗是美国在1990年进行的。当时，有个小女孩由于体内腺苷酸脱氨酶缺乏而患了严峻的复合型免疫缺陷症。科学家对她进行了基因治疗并取得了胜利。这一开创性的工作标记着基因治疗已经从试验探讨过渡到临床试验。1991年，我国首例B型血友病的基因治疗临床试验也获得了胜利。 基因治疗的实质是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，并不是干脆修复缺陷基因。 (3)基因治疗进行的程序若T淋巴细胞中腺苷酸脱氨酶基因(ada)发生了突变，不能合成腺苷酸脱氨酶(ADA)，从而不能产生抗体，造成免疫功能低下，不能反抗病原微生物的威逼。通过基因治疗，使缺陷细胞得到修复，成千上万的转基因T淋巴细胞注射到患者体内，症状得到缓解。(4)探讨现状有了肯定的成果，但仍处于初级阶段。三、基因工程与生态环境爱护基因工程可用于被污染环境的净化。(1)利用基因工程技术对自然界存在的能够分解石油的细菌进行改造，大大提高分解石油的效率。(2)用转基因开发具有生物可降解的新塑料，如聚羟基烷酯。(3)利用转基因微生物汲取环境中的重金属、降解有毒化合物和处理工业废水。纲举目张理清结构基因工程自诞生以来，已经创建出了巨大的经济效益。在农牧业、医药和医学、环境爱护等领域也展示出了美妙的前景。Ks5u突破难点化解疑点1以镰刀型细胞贫血症的治疗过程为例，说明基因治疗的过程。探究发觉：ks5u步骤过程ks5u获得正常的血红蛋白基因用限制性核酸内切酶从人的DNA分子中切取血红蛋白基因形成重组载体DNA用同一种限制性核酸内切酶在载体DNA上切开一个切口，用DNA连接酶将正常血红蛋白基因连接在载体DNA上，形成重组载体重组载体的转化与筛选将携带正常血红蛋白基因的重组载体导入患者的造血干细胞中，用选择培育基筛选出含重组质粒的造血干细胞将含正常血红蛋白基因的造血干细胞回输给患者将携带正常血红蛋白基因的造血干细胞输入患者骨髓中，此造血干细胞产生含正常血红蛋白的红细胞，以根治镰刀型细胞贫血症 我的发觉： 2分析说明基因治疗存在的问题与伦理。探究发觉：(1)导入基因的稳定高效表达导入的方法、运用的受体细胞等都会影响到基因导入的效率和基因的表达，因此在基因工程操作时要进行筛选和培育。骨髓作为受体细胞运用的最多，对它进行细胞培育、干细胞分化、运用造血因子等方法可增加基因的稳定高效表达。(2)导入基因的平安性导入的基因是否引起重要基因的失活或更严峻地激活一个原癌基因，目前还不非常清晰，因此要重视基因的平安性问题。(3)基因治疗与社会伦理道德体细胞基因治疗是符合伦理道德的，但试图订正生殖细胞遗传缺陷或通过遗传工程手段来变更正常人的遗传特征却引起争议。我的发觉： 3利用微生物生产药物有何优越性？探究发觉：所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们须要的某种蛋白质基因，导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比有以下优越性：(1)利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量的药品。(2)可以解决传统制药中原料来源的不足。例如，传统的胰岛素生产方式是从猪和羊的胰腺中提取，获得1g胰岛素大约须要100kg的猪胰脏，生产成本高，价格昂贵；但利用基因工程菌发酵生产即能大量生产(1000L大肠杆菌发酵液可得到100g胰岛素)，又不须要从动物或人体上获得原料。(3)降低生产成本，削减生产人员和管理人员。我的发觉： 基因工程的应用教案?疏导引导1.植物基因工程的成果?植物基因工程的成果都是由两方面组成：一是外源基因来源；二是外源基因的表达成果。虽然教材内容繁多，杂乱无章，但是我们在驾驭时只要抓住植物基因工程的外源基因是什么，该基因是通过基因工程技术导入植物细胞，使其表达，产生人们所须要的产品，如抗虫转基因植物的外源基因是杀虫基因。外源基因还有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。成果是抗虫棉等。2.动物基因工程的成果?动物基因工程的成果也是由两方面组成：一是外源基因，如生长激素基因、肠乳糖酶基因、药用蛋白基因、抗原确定基因等；二是外源基因在动物体内的表达成果，如动物生长速率加快、转基因鲤鱼、乳房生物反应器、没有免疫反应的克隆猪器官。3.基因工程药品?利用基因工程培育“工程菌”来生产药品，是基因工程的低成本高效益的工程产业，可以通过转基因培育的工程菌生产人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素、白细胞介素、干扰素等。4.利用微生物生产药物的优越性?所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是将人们须要的某种蛋白质的编码基因构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比，它有以下优越性：?（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。?（2）可以解决传统制药中原料来源的不足。例如，胰岛素是治疗糖尿病患者的药物，一名糖尿病患者每年所需的胰岛素须要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978年科学家用2000L大肠杆菌发酵液得到了100g胰岛素，相当于从1000kg猪胰脏中提取的量。又如，生长激素是治疗侏儒症患者的药物，治疗一名侏儒症患者每年须要从80具尸体的脑下垂体中提取生长激素。利用基因工程菌发酵生产就不须要从动物或人体上获得原料。?（3）降低生产成本，削减生产人员和管理人员。活学巧用用现代生物技术培育生物新品种，其优越性在于?（）?A.克隆技术可以快速繁育优良性状的家畜?B.现代转基因技术可快速变更生物的基因组成?C.现代生物技术快速使新品种形成群落?D.现代生物技术可克服远源杂交不亲和的障碍?解题提示：群落是在肯定自然区域内，相互之间具有干脆和间接关系的各种生物的总和。解决该类题目的规律：基因工程是在两个物种之间转移基因，克服两物种之间由于生殖隔离不能进行基因沟通的障碍。?答案：ABD下列实例中，涉及基因重组的是（）?A.我国闻名育种专家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻品种?B.英国科学家利用细胞核移植技术克隆出小绵羊?C.荷兰科学家将人乳高铁蛋白基因移植到牛体内并获得胜利?D.乘宇宙飞船上过太空的辣椒种子结出的果实较平常的大一倍以上?解题提示：袁隆平培育出的超级水稻品种是利用杂交技术，依据基因重组原理培育胜利的，故A对。C项为基因工程的产物，基因工程也是利用基因重组原理，把一种生物的基因转移到另一种生物体内，定向地改造生物的遗传性状，即把不同种生物的基因组合在一起，并得以表达的过程，故C对。B项克隆小绵羊的产生是无性生殖的过程，无基因重组现象。太空育种是利用基因突变原理，故B、D错。解决该类题目的规律：基因重组有两种类型：一是有性生殖过程中非等位基因的重新组合；二是DNA拼接技术即基因工程。?答案：AC高三生物教案：其次轮基因工程和细胞工程教学设计 本文题目：高三生物教案：其次轮基因工程和细胞工程 【考纲要求】 1. 基因工程的诞生 I 5. 植物组织培育 II 2. 基因工程的原理及技术 II 6. 动物细胞培育和体细胞克隆I 3. 基因工程的应用 I 7. 细胞融合和单克隆抗体 II 4. 蛋白质工程 I 【课前回顾区】 1. 利用关键词构建网络：基因工程、蛋白质工程、细胞工程、植物组织培育、植物体细胞杂交技术、动物细胞培育、动物细胞核移植、动物细胞融合、单克隆抗体的制备 2. 基因工程、蛋白质工程、细胞工程、胚胎工程的操作对象 3. 基因工程的工具、核心、表达载体所包含的构件、如何对目的基因进行检测和鉴定 4. 细胞工程都有哪些技术，分别利用什么原理 5. 细胞表现全能性的条件 6. 原生质体融合和动物细胞融合的原理和方法一样吗? 7.杂交瘤特点和单克隆抗体的特点 【课堂探究区】 探究一：完成基因工程操作的步骤 思索：蛋白质工程的操作和基因工程有何不同? 【典型例题1】下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题： 限制酶 BamH Hind EcoR Sma 识别序列 及切割位点 GGATCC CCTAGG AAGCTT TTCGAA GAATTC CTTAAG CCCGGG GGGCCC (1)一个图1所示的质粒分子经Sma 切割前后，分别含有_个游离的磷酸基团。 (2)若对图中质粒进行改造，插入的Sma 酶切位点越多，质粒的热稳定性越_。 (3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能运用Sma 切割，缘由是_。 (4)与只运用EcoR 相比较，运用BamH 和Hind 两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止_。 (5)为了获得重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入_酶。 (6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_ _。 (7)为了从cDNA文库中分别获得蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丢失汲取蔗糖实力的大肠杆菌突变体，然后在_的培育基中培育，以完成目的基因表达的初步检测。 探究二:画出植物组织培育技术的操作流程 【典型例题2】科学家将鱼抗冻蛋白基因转入番茄，使番茄的耐寒实力大大提高，可以在相对寒冷的环境中生长。质粒上有Pst、Sma、Hind、Alu等四种限制酶切割位点，下图是转基因抗冻番茄培育过程的示意图(ampr为抗氨苄青霉素基因)，其中是转基因抗冻番茄培育过程中的相关步骤，、表示相关结构或细胞。请据图作答： (1)在构建基因表达载体时，可用一种或者多种限制酶进行切割。为了避开目的基因和载体在酶切后产生的末端发生随意连接，在此实例中，应当选用限制酶_分别对_进行切割，切割后产生的DNA片段分别为_种。 (2)培育基中的氨苄青霉素会抑制番茄愈伤组织细胞的生长，要利用该培育基筛选已导入含鱼的抗冻蛋白基因的番茄细胞，应使基因表达载体中含有_作为标记基因。 (3)探讨人员通常采纳_法将鱼抗冻蛋白基因导入番茄细胞内。通常采纳_技术，在分子水平检测目的基因是否翻译形成了相应的蛋白质。 (4)利用组织培育技术将导入含鱼的抗冻蛋白基因的番茄组织细胞培育成植株。图中、依次表示组织培育过程中番茄组织细胞的_过程。 探究三:动物体细胞核移植、单克隆抗体的制备流程 【典型例题3】有性生殖的生物产生后代须要进行受精作用，植物体细胞杂交要进行原生质体的融合，单克隆抗体的制备须要进行动物细胞融合，可见细胞的融合技术有着广泛的应用。下列为细胞融合的简略过程，据图回答相关问题： (1)若a、b分别是基因型为Hhrr、hhRr两个烟草品种的花粉，且这两对基因分别位于两对同源染色体上。由于一对隐性纯合基因(rr或hh)的作用，在光照强度大于800 lx时两种烟草都不能生长。要想从融合细胞的培育液中分别出基因型为HhRr的杂种细胞，较为简便的筛选方法是_。 (2)若a、b表示两种植物体细胞，则由d细胞形成杂种植株的原理是_，这种育种方法的优点是_ (3)若a、b分别为骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，则d细胞的特点是_。 由d细胞产生的抗体与一般血清抗体相比较，具有_的特点。生产上一般不能通过干脆培育B淋巴细胞的方法生产单克隆抗体的主要缘由是_ (4)下列各图表示单克隆抗体制备过程的各阶段图解，请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的依次连接起来。依次是_。 【课后检测】 1.人的血清白蛋白作为血浆容量扩充剂用途广泛，是当前的探讨热点之一。图T14-3是利用奶牛生产人类血清白蛋白的图解，请回答： 图T14-3 (1)图中所涉及的生物技术中，属于细胞水平的是_、_。 (2)获得基因的常用方法有_(举一例)，基因工程的核心是_。 (3)一般需用_酶处理，为获得数量较多的未受精卵细胞，需用_处理母牛。 (4)为_技术，操作的时期是_。 专题15 基因工程和细胞工程 【答案】 【典型例题1】 1.(1)0、2 (2)高 (3)Sma会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因 (4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化 (5)DNA连接 (6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞 (7)蔗糖为唯一含碳养分物质 【典型例题2】 2.答案：(1)Pst、Sma含鱼抗冻蛋白基因的DNA、质粒4、2 (2)抗氨苄青霉素基因(ampr)(3)农杆菌转化(或基因枪法等，答案合理即给分)抗原抗体杂交 (4)脱分化、再分化 【典型例题3】 3.(1)大于800 lx光照 (2)植物细胞的全能性 克服了远缘杂交不亲和的障碍 (3)既能无限繁殖，又能产生特定的抗体 特异性强、灵敏度高、化学性质单一 B淋巴细胞高度分化，不能增殖 (4) 【课后检测】 1.(1)核移植技术动物细胞培育 (2)从基因文库中提取(或PCR技术扩增、人工化学合成)基因表达载体的构建 (3)胰蛋白促性腺激素 (4)胚胎分割移植桑椹胚或囊胚 高二生物教案：植物细胞工程的应用教学设计 2.1.2 植物细胞工程的应用 一、开拓植物繁殖的新途径： (一)微型繁殖: 1.概念：是指用于快速繁殖优良品种的 ，叫 ， 也叫 2.优点： (1)保持 的遗传特性 (2) 地实现种苗的 (3)不受自然生长季节的限制(因为在具有肯定人工设施的室内生产) (二)作物脱毒: 1、原理：植物旁边 (如 )的病毒极少，甚至无毒。 2、获得脱病毒的植株的方法：切去肯定大小的 进行 ，获得脱毒苗。 3、优点：使农作物 ，产量 4、实例： 、草莓、甘蔗、 等主要经济作物 (三)奇妙的人工种子： 1.定义：人工种子就是以 得到的 、 、 和 等为材料，经过 包装得到的种子。 2.人工种子制备技术的主要流程图： 诱导植物愈伤组织体细胞胚的诱导体细胞胚的成熟体细胞胚的机械化包袱贮藏或种植 3.优点： (1)后代无 (2)在生产上不受 、 、 限制 4.实例：芹菜、花椰菜、桉树和水稻 二、作物新品种的培育： (一)单倍体育种： 1.过程：通过 培育获得 ，加倍后当年便可得到 遗传的优良品种。 2.优点： (1)后代是纯合子，能 (2)极大地缩短了 (二)突变体的利用： 1.产生：由于培育细胞始终处于不断的 ，因此简单受到 和 (如 、 等)的影响而产生 。 2.利用：从产生的突变体中可以 出对人体有用的突变体，进而培育成 。 三、细胞产物的工厂化生产： 1.细胞产物种类： 、脂肪、 、药物、 、生物碱等 2.技术：植物 技术 3.实例：生产人参 ，三七、紫草和银杏的 也都已经实现了工厂化生产 2.人工种子制备技术的主要流程图： 诱导植物愈伤组织体细胞胚的诱导体细胞胚的成熟体细胞胚的机械化包袱贮藏或种植 3.优点： (1)后代无 (2)在生产上不受 、 、 限制 4.实例：芹菜、花椰菜、桉树和水稻 二、作物新品种的培育： (一)单倍体育种： 1.过程：通过 培育获得 ，加倍后当年便可得到 遗传的优良品种。 2.优点： (1)后代是纯合子，能 (2)极大地缩短了 (二)突变体的利用： 1.产生：由于培育细胞始终处于不断的 ，因此简单受到 和 (如 、 等)的影响而产生 。 2.利用：从产生的突变体中可以 出对人体有用的突变体，进而培育成 。 三、细胞产物的工厂化生产： 1.细胞产物种类： 、脂肪、 、药物、 、生物碱等 2.技术：植物 技术 3.实例：生产人参 ，三七、紫草和银杏的 也都已经实现了工厂化生产 第18页 共18页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页