教學設計1：基因工程及其應用

1、第2節(jié)基因工程及其應用【從容說課】本節(jié)內容包括兩個主要方面：一是基因工程的基本原理，二是基因工程的應用。分別用一個課時完成。對于基因工程的基本原理而言，既是學生進入高中以來第一次接觸到 的生物工程方面的有關內容，又是生物工程中四大主要工程的重點和難點，其知識內容比較 抽象和復雜，屬于生物科學中的前沿科學。學生理解和接受起來都十分困難。因此本節(jié)的側 重點是基因工程的原理和大致過程上，在教學深度的把握上應定位在學生了解基因工程的過 程和方法，而不必引入過多的專業(yè)術語和詳細的操作技術，語言力求形象生動，避免不適當 的擴展，增加深度和難度。有興趣的學生可以在生物選修3現代生物科技專題中進一步 學習。教

2、學時從對雜交育種及誘變育種的特點總結人手，結合“問題探討”，引入基因工程 的概念。教學中，教師先結合學生熟悉的具體事例通過類比的方法來講述基因工程的基本工 具，然后安排學生制作模型的活動來模擬基因工程的操作過程，使學生切身體會基因工程 “剪、拼、接、轉”的主要過程。最后教師用制作的電腦動畫來表現這一動態(tài)過程。通過第 一課時的學習，學生應該了解達到能簡述基因工程所用到的“工具”和基因工程的大致過程 的教學目標。對于第二課時基因工程的應用的教學，重在列舉基因工程各種應用的基礎上，引導學生 討論基因工程應用的利與弊。在進行教學的過程中，布置學生在課前瀏覽相應的信息資料, 搜集有關資料并分析、歸納、整

3、理，提出相應的問題或自主探究的課題，提交組內討論；各 小組討論歸納，在課堂上進行全體同學的交流和討論。在課堂上通過模擬一次聽證會，讓 學生進行角色扮演，要求學生采用思考、分析、想像、推斷和辯論相結合的方法，圍繞基因 工程的利與弊，分析討論是否需要關注轉基因食品和轉基因生物。對于這個問題，教師不必 刻意將學生的爭論引向一致的結論，爭辯的過程本身就是對學生思維的訓練，能夠給予學生 不少啟發(fā)。教師要注意引導學生擺事實、講道理，做出合乎邏輯的推斷，鼓勵學生積極參與。 還可設計合適的情境，組織學生制作公益廣告、撰寫咨詢報告等多種活動，讓學生站在不同 角度思考問題并做出判斷，使學生體會到參與社會問題的討論

4、和決策的方法。最后，教師可以組織學生對本章進行小結，進一步突出從雜交育種到基因工程這條技術 發(fā)展的主線。同時，教師也應強調科學技術是一把雙刃劍，既可以為人類造福，又可能造成 一些負面影響。身為現代公民，應該關注科學技術的發(fā)展和影響?！救S目標】1、知識與技能：(1) 簡述基因工程的基本原理。(2) 舉例說出基因工程在農業(yè)、醫(yī)藥等領域的應用。(3) 收集基因工程所取得的成果以及發(fā)展前景。(4) 通過對書中插圖、照片等的觀察，學會科學的觀察方法，培養(yǎng)學生收集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力。2、過程與方法(1) 利用課本以外的資料和信息解決課內學習中發(fā)現的問題，培養(yǎng)自主

5、學習能力。(2) 通過制作模型的活動來模擬基因工程的操作過程，使學生在理解步驟的同時，切 身體會基因工程的主要過程。(3) 通過模擬聽證會的活動，引導學生主動參與，樂于辯論、積極進行交流與合作，從 而培養(yǎng)學生對團結、互助和協(xié)調的合作精神，訓練學生思維的敏捷性、邏輯性、廣闊性及創(chuàng) 造性，開闊學生的視野，提高學生的自學能力和良好的語言表達能力。3、情感態(tài)度和價值觀(1) 關注轉基因生物和轉基因食品的安全性。(2) 進行角色扮演，使學生體驗參與社會問題的討論和決策的方法。(3) 通過學習了解我國基因工程的發(fā)展前景及成果，激發(fā)學生對于生物知識的興趣，開 闊學生的思路，養(yǎng)成學生的愛國主義熱情，樹立在學習

6、上努力刻苦的決心?！窘虒W重點】(1) 基因工程的基本原理。(2) 基因工程的安全性問題?！窘虒W難點】(1) 基因工程的基本原理。(2) 轉基因生物與轉基因食品的安全性?！窘叹邷蕚洹拷處熣n件【課時安排】2課時。第1課時：基因工程的原理，第2課時：基因工程的應用。第1課時【教學過程】一、課前準備1、教師收集有關基因工程的音像圖片資料和實物，并制作成課件。2、教師參考選修3現代生物科技專題p. 6 “重組dna分子的模擬操作”編輯成構 建重組dna模型的文字指導，復印后發(fā)給各組。3、學生以ecori為例，根據教師下發(fā)的指導構建重組dna分子模型，體會基因的剪切、 拼接、縫合的道理。二、情境創(chuàng)設演示多

7、媒體課件列舉幾種生物的不同性狀，如下：(1) 青霉菌能產生對人類有用的抗生素一一青霉素。（2）豆科植物的根瘤菌能夠固定空氣中的氮氣。（3）人的胰島素細胞能分泌胰島素調節(jié)血糖的濃度。教師：以上幾種生物各自有其特定的性狀，這些性狀都是基因特異性表達的結果, 但是人類能不能改造基因呢？能不能使本身沒有某個性狀的生物具有某個特定性狀呢？例 如，讓禾本科植物能夠固定空氣中的氮氣；讓微生物生產出人的胰島素、干擾素等藥物。這 樣既節(jié)省了人力，又簡化了生產，同時還不會對環(huán)境造成污染。這種設想能實現嗎？回答是 可以的。通過科學家們的不斷努力，在20世紀70年代終于創(chuàng)立了一種能定向改造生物的新 技術一一基因工程。

8、教師通過課件圖片和音像資料展示基因工程產品，如種子、水果、疫苗或藥物等。 同時引出本節(jié)課題：基因工程的原理。三、師生互動教師：利用“問題探討”，提出問題組織學生討論、交流看法。（1）為什么能把一種生物的基因“嫁接”到另一種生物上？（2）推測這種“嫁接”怎樣才能實現？（3）這種“嫁接”對品種的改良有什么意義？學生：分組討論。學生設想用類似的方法來“改造”某種生物，使其符合人們某種特定 需要，說出具體設想。各小組選派代表陳述觀點。教師：雜交育種有哪些局限性？人類是否可以按照自己的意愿直接定向改變生物。學生：雜交育種方法簡單，容易操作的優(yōu)點，但是，雜交育種只能利用已有基因的重組, 按需選擇，并不能創(chuàng)

9、造新的基因。雜交后代會出現性狀分離現象，育種進程緩鰻，過程繁瑣。 我們可以利用基因工程的辦法解決。即把一種生物的基因“嫁接”到另一種生物上。教師：肯定學生合理的想法，引發(fā)思考。“你的想法很好，可是用什么樣的方法才能實 現你的設想呢？ ”學生：頭腦中設想“嫁接”的過程。教師：用類比的方法引導學生思考基因工程的大致步驟和所需要的工具：剪刀、針線、 運載體等。并用問題啟發(fā)學生：“你能想像這種剪刀加漿糊式的'嫁接工作在分子水平的操 作，其難度會有多大嗎？ ”學生：頭腦中設想“嫁接”的過程。并跟隨教師的引導，思考基因工程的大致步驟：找 到目的基因、剪切、拼接、縫合、表達、檢測，所用到的工具：基因

10、剪刀、基因針線、基因 的運載體。教師：下面以ecori為例，構建重組dna分子模型，體會基因的剪切、拼接、縫合的道 理。ecori是己發(fā)現的500多種限制性內切酶中的一種，它是一種從細菌中發(fā)現的能在特 定位置上切割dna分子的酶。它的特殊性在于，它在dna分子內部“下剪刀”，專門識別dna分子中含有的“gaattc”這樣的序列，一旦找到就從g和a之間剪斷（參考教科書插圖 6-3） o同學們來試一試，動手做一個重組dna模型吧。在動手做之前，先要明白“分子剪刀” 和“分子針線”的用途和使用方法。用同一種限制性內切酶切割后的dna亦斷其末端可以用連接酶來縫合（參考教科書插圖 6-4） o這樣“剪切

11、拼接”就可以形成重組的dna分子。學生：4個人一組，再次閱讀課前教師下發(fā)的“構建dna分子模型的文字指導” o教師：提出問題：（1）制作模型時用到的（剪刀和針線）各代表什么？比較剪切后的dna片斷的末端切片， 你發(fā)現有什么特點呢？（2）回顧在模型構建過程中，每一步的操作和所用到的工具以及形成的“產品”，你對 重組dna的操作有什么新的理解？學生：討論模型構建的具體方法，按“指導”的方法步驟、依次完成模擬制作過程。并 思考教師提出的問題?；卮鸩⒔涣鲗χ亟Mdna技術的理解。學生：剪刀一一限制性內切酶（簡稱限制酶）。它的作用具有特異性特點，即識別特定 核昔酸序列，切割特定切點。例如大腸桿菌的ecor

12、i限制酶能識別gaattc序列，并在g和 a之間切開。剪切的結果是：產生黏性未端（堿基互補配對）。教師：要想獲得某個特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個切口？可產生幾個黏性 未端？學生：要想獲得某個特定性狀的基因必須要用限制酶切2個切口?？僧a生2個黏性 未端。學生：針線一一dna連接酶。連接的部位：磷酸和脫氧核糖交替連接而構成的dna骨架 上的缺口（梯子的扶手），不是氫鍵（梯子的踏板）。結果是：把兩個來源不同卻有相同的 黏性未端的dna連接。教師；用dna連接酶連接兩個相同的黏性未端要連接幾個磷酸和脫氧核糖交替連接而構成的dna骨架上的缺口（磷酸二酯鍵）？用限制酶切一個特定基因要切斷幾個磷 酸和

13、脫氧核糖交替連接而構成的dna骨架上的缺口（磷酸二酯鍵）？學生：2個、2個。教師：現在同學們分組各做一個重組dna模型，看一看哪個組的最科學。學生：分組做重組dna模型，并分別在實物投影儀上演示，其他同學點評。教師：重組后的dna分子還需要特殊的搬運工具運載到受體細胞（如大腸桿菌、動植物 細胞）中。哪么誰能承擔這個任務呢？教師：用圖片或課件動畫展示質粒的結構及特點。學生：觀看圖片或課件，了解質粒的特點及其運載體功能。質粒的特點:細胞擬核之外的小的環(huán)狀dna分子。借宿于細菌、霉菌、酵母菌等細胞里，對細胞的正常生活幾乎沒有影響。質粒能夠自主復制，而且復制只能在宿主細胞內完成?？梢匀菀椎貜募毎腥〕?/p>

14、或放入。這些特點使它能夠勝任運載體的工作，攜帶目的基因進入細胞。教師：有了基因工程操作的工具后，哪么基因工程具體是如何進行操作的呢，教師：用多媒體課件或與教科書插圖6-6示意圖類似的基因操作步驟的有關錄像資料。 思考問題如下：（可以利用幻燈或多媒體課件演示）（1）舉例說明什么是目的基因。（2）從供體細胞dna中直接分離基因的方法叫什么？簡要說出該方法的過程是什 么。（3）人工合成基因的方法有幾種？其操作過程分別是什么？（4）將目的基因與用限制性內切酶處理后的運載體混合，用dna連接酶處理會出 現兒種結果？（只考慮兩兩結合）（5）將含目的基因的重組質粒導入細菌受體細胞的過程中常用到哪種化學試劑？

15、 其作用是什么？（6）在目的基因的檢測過程中，檢測的對象是什么？學生：觀看錄像資料，想像科學家在分子水平上進行這一操作的精確性。然后思考、 討論、回答。（通過觀看錄像資料學生對基因工程的步驟能夠大體了解，對以上的問題能基 本回答，但是對具體的操作步驟還不能從生物學角度上很透徹地理解。）教師：現在請同學們閱讀教材內容，從理論上理解有關知識，同學們可從生物學的專業(yè) 知識角度出發(fā)，用生物學的專業(yè)術語準確地解答有關問題。簡要歸納基因工程操作的基本步驟和大致過程。學生和教師一起歸納基因工程操作的幾個步驟：第一步：提取目的基因、第二步：目的基因與運載體的結合、第三步：將目的基因導入受體細胞、第四步：目的基

16、因的檢測和表達。四、教師精講1、基因工程的概念：基因工程又叫基因拼接技術或dna重組技術。通俗地說，就是按照人們地意愿，把一種 生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物 的遺傳性狀。2、基因操作的工具基因的剪刀一一限制性內切酶。分布：主要在微生物中。作用特點：特異性，即識別特定核昔酸序列，切割特定切點。結果：產生黏性未端（堿基互補配對）?；虻尼樉€一一dna連接酶。連接的部位：磷酸二酯鍵（梯子的扶手），不是氫鍵（梯子的踏板）。 結果：兩個相同的黏性未端的連接。基因的運輸工具一一運載體。作用：將外源基因送入受體細胞。具備的條件：能在宿主細胞內復制并穩(wěn)定地保

17、存。具有多個限制酶切點。 具有某些標記基因。種類：質粒、噬菌體和動植物病毒。質粒的特點：質粒是基因工程中最常用的運載體。最常用的質粒是大腸桿菌的 質粒。存在于許多細菌及酵母菌等 生物中。質粒的存在對宿主細胞無影 響。質粒的復制只能在宿主細胞 內完成。細胞染色體外能自主復制的 小型環(huán)狀dna分子。3、基因操作的基本步驟。（1）提取目的基因目的基因的提取途徑：兩條，一條是從供體細胞的dna中直接分離基因；另一種是 人工合成基因。（2）目的基因與運載體結合（以質粒為運載體）。目的基因與運載體結合的結果可能有三種情況：日的基因與目的基因結合，質 粒與質粒結合，目的基因與質粒結合。（3）將目的基因導入受

18、體細胞。導入方法：借鑒細菌或病毒侵染細胞的途徑。導入過程：運載體為質粒，受體細胞為細菌。（4）目的基因的檢測和表達檢測：通過檢測標記基因的有無，來判斷目的基因是否導入。表達：通過特定性狀的產生與否來確定目的基因是否表達。五、評價反饋1、下列關于基因工程技術的敘述，正確的是（）a. 重組dna技術所用的工具酶是限制能、連接酶和運載體b. 所有限制酶都只能識別同一種按規(guī)定的核昔酸序列c. 選用細菌作為重組質粒的受體細胞是因為細胞繁殖快d. 只要目的基因進入了受體細胞就能成功實現表達2、以下說法正確的是（）a. 所有的限制酶只能識別一種特定的核昔酸序列b. 質粒是基因工程中惟一的運載體c. 運載體必

19、須具備的條件之一是：具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接d. 基因治療主要是對有缺陷的細胞進行修復3、實施基因工程第一步的一種方法是把所需的基因從供體細胞內分離出來，這要利用限 性內切酶。一種限制性內切酶能識別dna子中的gaattc順序，切點在g和a之間，這是應 用了酶的（）a.高效性b.專一性c.多樣性d.催化活性受外界條件影響4、上海醫(yī)學遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉基因牛，他們還研究出一種可 大大提高基因表達水平的新方法，使轉基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍，轉基 因動物是指（）a.提供基因的動物b.基因組中增加外源基因的動物c.能產生白蛋白的動物d.能表達基因信息

20、的動物5、基因工程是在dna分子水平上進行設計施工的，在基因操作的基本步驟中，不進行堿 基互補配對的步驟是（）a.人工合成基因b.目的基因與運載體結合c.將目的基因導入受體細胞d.目的基因的檢測和表達解析：1、考察對基因工程原理的理解運用，只要理解基因工程的工具、步驟，即可正確的作 出判斷。2、考察對基因工程原理的理解運用，只要理解基因工程的工具、步驟，即可正確的作 出判斷。3、將基因工程的工具與酶的特性結合起來，考察學生的學科內綜合運用的能力。4、考察對基因工程的靈活運用的能力。5、從遺傳原理的角度，考察學生對基因工程的理解?！敬鸢浮縧.c 2.c3.b4.b5.c六、課堂小結基因工程的別名

21、基因拼接技術或dna重組技術遂作環(huán)境生物體竺擺作對象基因操作水平dna分子水平操作工具j基因的剪刀、針線、運載體基本過程剪切一拼接一導入f表達結果人類需要的基因產物p106：基礎題1、2、3；拓展題lo八、課后拓展1、學生搜集基因工程應用的事例及其價值的資料；2、搜集有關基因工程技術安全性方面的報道、法規(guī)等的資料?！景鍟O計】基因工程的概念基因操作的工具基因的剪刀限制性內切酶。 基因的針線dna連接酶。i基因的運輸工具運載體?；虿僮鞯幕静襟E具第一步:第二步:第三步:i第四步:提取目的基因目的基因與運載體結合(以質粒為運載體)。 將目的基因導入受體細胞。目的基因的檢測和表達【習題詳解】一、練

22、習(p106)(-)基礎題1. 基因工程的操作通常包括以下4步：（1）獲得目的基因（外源基因）；（2）目的基因 與運載體結合，形成重組dna分子；（3）將重組dna分子導人受體細胞；（4）目的基因的檢 測與表達。2.iatctcgagactgattggccttaagctcgagatgaccatggccaggctcgagctgatgatagagctctgactaaccggaattcgagctctactggtaccggtccgagctcgactact3.常用的運載體有質粒、噬菌體、農桿菌、動植物病毒等。（）拓展題1.提示：這是因為在基因水平上,人和細菌的遺傳機制是一致的。細菌和人的遺傳物質都是dn

23、a,都使用同一套遺傳密碼子,都遵循中心法則。因此，通過基因重組，細菌能夠合成人體的某些蛋白質。二、問題探討（p102） 提示：此節(jié)“問題探討”以基因工程菌的實例，引導學生思考基因工程的原理。為啟發(fā)學生思考，教師可弓i導學生回憶前面學過的遺傳學知識，如不同生物的dna在結構上的統(tǒng) 一性、幾乎所有的生物都共用一套遺傳密碼等。三、本節(jié)聚焦 （p102）（-）什么是基因工程?基因工程又叫基因拼接技術或dna重組技術。通俗地說，就是按照人們地意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物 的遺傳性狀。（-）基因工程的原理是什么？基因重組?！緜湔n資料】1 .限

24、制性內切酶及其特點在生物體內有一類酶，它們能將外來的dna切斷，即能夠限制異源dna的侵入并使之失 去活力，但對自身的dna卻無損害?？茖W家還注意到，這種酶是從dna分子內部切斷dna 的，因此，這種酶稱做限制性內切酶。美國生物學家內森斯和史密斯因發(fā)現了限制性內切酶 而獲得1978年度的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。限制性內切酶通常能識別46個堿基長度的特定dna序列，并能以特定的模式剪切dna鏈。一般來說，被識別的dna序列是回文序列。這種序列的特點是，當從左右兩端分別閱讀 這段雙鏈dna的堿基序列時，雙鏈上的堿基序列是相同的。按照切割的方式，限制性內切酶 可以分為錯位切和平切兩種，它們分別產生黏性

25、末端和平末端。目前大約己有500種限制性內切酶，這些酶的命名方式與ecori 一樣遵循統(tǒng)一的規(guī)則。 第一個字母是分離出此酶的細菌屬名的第一個字母，后兩個字母為種名的前兩個字母，小寫, 株系數字通常都省略，羅馬數字用來表示從同一個細菌中分離出的不同的限制性內切酶。如 hpal和hpaii就是從同一種細菌中分離出來的第一種和第二種內切酶。兒種常用的限制性內切酶及其酶切位點如下表:幾種常用限制性內切酶及其酶切位點限制性內切酶識別位點ecorig i aattcxbalt i ctagaxhotc i tcgagndelca i tatg限制性內切酶識別位點apalgggcc i cbglla i g

26、atctclalat i cgatsmalccc i ggg3、基因工程中的運載體在基因操作過程中使用運載體有兩個目的：一是用它作為運載工具，將目的基因轉移 到宿主細胞中去；二是利用它在宿主細胞內對目的基因進行大量的復制（稱為克?。，F在 所用的運載體主要有兩類：一類是細菌細胞質的質粒，它是一種相對分子質量較小、獨立于 染色體。豳之外的環(huán)狀。而（一般有1200炒左右，kb為千堿基對），有的一個細菌中有 一個，有的一個細菌中有多個。質粒能通過細菌間的接合由一個細菌向另一個細菌轉移，可 以獨立復制，也可整合到細菌染色體dna中，隨著染色體dna的復制而復制。另一類運載體 是噬菌體或某些病毒等?，F在

27、人們還在不斷尋找新的運載體，如葉綠體或線粒體dna等也有 可能成為運載體。作為運載體必須具有三個條件：在宿主細胞中能保存下來并能大量復制； 有多個限制酶切點，而且每種酶的切點最好只有一個，如大腸桿菌pbr322就有多種限制酶 的單一識別位點，可適于多種限制酶切割的dna插入；有一定的標記基因，便于進行篩選。 如大腸桿菌的pbr322質粒攜帶氨苯青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因，就可以作為篩選的 標記基因。一般來說，天然運載體往往不能滿足上述要求，因此需要根據不同的目的和需要, 對運載體進行人工改建?，F在所使用的質粒載體幾乎都是經過改建的。3、質粒質粒習慣上用來專指細菌、酵母菌和放線菌等生物中染色

28、體（或擬核）以外的dna分子， 它們在細菌中以獨立于染色體或擬核之外的方式存在。即使細-菌細胞不含質粒，也可以正常 地生活。質粒的存在通常不會對寄主細胞產生不利影響，有時還會為寄主細胞提供新的遺傳 特性。例如，有些質粒攜帶幫助自身從一個細胞轉入另一個細胞的信息；有些質粒含有對某 種抗生素具有抗性的基因；還有一些攜帶的是參與或控制一些不同尋常的代謝途徑的基因， 即降解質粒。質粒的大小不定，小的不到1 kb,大的超過500 kbo每個質粒都包括與dna 復制起始有關的一段序列，使質粒dna能夠在宿主細胞中復制。每個細胞中的質粒數主要決定于質粒本身的復制特性。按照復制性質，可以把質粒分為 兩類：一類

29、是嚴緊型質粒，當細胞染色體復制一次時，質粒也復制一次，每個細胞內有1 一 2個質粒；另一類是松弛型質粒，當染色體復制停止后仍然能繼續(xù)復制，每個細胞內一般 有20個左右的質粒。在基因工程中，常用人工構建的質粒作為載體。人工構建的質?？梢约喾N有用的特征 于一體，如含多種單一酶切位點、抗生素耐藥性等。常用的人工質粒運載體有pbr322、psc101 等。作為載體的質粒通常需要具有以下特點：第一，能夠在細菌細胞內自主復制，并以多拷 貝形式存在，以便于實驗操作；第二，要有一個或多個選擇標記，用于轉化細菌的篩選。在 基因工程操作中，用肉眼無法看到載有目的基因的載體是否真正進入細胞，這時，標記基因 就為鑒

30、別和篩選提供了標記。所謂的選擇標記指的就是抗生素抗性基因，如抗四環(huán)素或抗氨 茉青霉素基因。只要在培養(yǎng)基中加入四環(huán)素或氨茉青霉素就能夠篩選巳轉化的細胞。當質粒 存在于細菌細胞時，細菌便獲得了抗生素抗性，用來區(qū)別未轉化的細胞；第三，質粒的相對 分子質量要小，以便于操作；最后，需要有適于外源dna片段插入的限制性內切酶識別位點。4、農桿菌用來作為植物遺傳工程載體的主要是根瘤農桿菌和發(fā)根農桿菌。根瘤農桿菌和發(fā)根農桿 菌同屬于根瘤菌科，革蘭氏陰性菌。它們可以將自己的一部分dna轉移給植物，進而轉化植 物細胞，同時農桿菌能從植物細胞中獲得營養(yǎng)物質。這兩種農桿菌之所以能夠轉化植物基因, 主要是因為它們攜帶有

31、誘瘤質粒，簡稱丁 i質粒。該質粒上有一段dna,稱為t-dna,它能 轉移并整合進植物基因組中，并導致植物冠瘦瘤的形成。近年來應用丁 i質粒介導植物基因 轉移已獲得一些轉化突變體。實驗結果表明，外源基因不但能在轉化的組織和再生植株中表 達，而且能在有性世代中穩(wěn)定地遺傳。5、目的基因的制備所謂目的基因就是人們所需要轉移或改造的基因。獲取目的基因的方法很多，可以歸納 為以下幾種。鳥槍法這種方法類似于鳥槍發(fā)射散彈。具體的做法是：用若干個合適的限制酶處理 一個dna分子，將它切成若干個dna片段。這些片段的長度相當于或略大于一個基因。然后, 將這些不同的dna片段分別與適當的載體結合，形成重組dna,

32、再將它導入到相應的營養(yǎng)缺 陷型細菌中。例如，當我們要提取維生素b1合成酶基因時，就要采用維生素b1的營養(yǎng)缺陷 型細菌（它在不含維生素b1的培養(yǎng)基上不能生長）。把整合了不同dna片段的營養(yǎng)缺陷型 細菌分別接種到不含維生素b1的培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)，只有那些整合了含有維生素b1合成酶 基因的dna片段的細菌才能正常生長。最后，把這些細菌中的這段dna分離出來，再進行一 系列的操作，就可以獲得維生素b1合成酶基因。這種方法的缺點是專一性較差，分離出來 的有時并非一個基因，但由于這種方法操作簡便，所以現在仍然廣泛采用。反轉錄法 這種方法是在核糖體合成多肽的旺盛時期，首先把含有目的基因的mrna 的多聚核糖

33、體提取出來，分離出mrna,然后以mrna為模板，用反轉錄酶合成一個互補的dna, 即cdna單鏈，再以此單鏈為模板合成出互補鏈，就成為雙鏈dna分子。這種方法專一性強, 但是操作過程比較麻煩，特別是mrna很不穩(wěn)定、生存時間短，所以要求的技術條件較高。根據已知的氨基酸序列合成dna 這種方法是建立在dna序列分析基礎上的。當把一 個基因的核昔酸序列搞清楚后，可以按圖紙先合成一個個含少量（1015個）核昔酸的dna 片段，再利用堿基對互補的關系使它們形成雙鏈片段，然后用連接酶把雙鏈片段逐個按順序 連接起來，使雙鏈逐漸加長，最后得到一個完整的基因。這種方法專一性最強，現在用計算 機自動控制的dn

34、a合成儀，進行基因合成，使基因合成的效率大大提高。但是這種方法目前 僅限于合成核昔酸對較少的一些簡單基因，而且必須事先把它們的核昔酸序列搞清楚。對于 許多復雜的、目前尚不知道核昔酸序列的基因就不能用這種方法合成，只能用前兩種方法或 其他方法分離或合成。這種合成基因的方法還有一個很大的優(yōu)點，就是可以人工合成自然界 不存在的新基因，使生物產生新的性狀以滿足人類需求。因此，這一方法今后將隨著技術的 不斷改進而得到越來越廣泛的應用。6、轉化把純化的dna導入細菌細胞的過程稱為轉化。原核細胞的轉化過程就是導入外源dna 的過程。對于大腸桿菌來說，人們一般采用先用冰冷的cacl2處理，然后置于42

35、76;c高溫下 幫助其吸收外源的dna,這種方法的最大轉化頻率為10當 其效率是每微克dna一般可以轉 化107108個細胞。目前cacl轉化方法的機制尚不清楚，可能是細胞壁被打了一些孔， dna分子從這些孔洞中進入細胞，而這些孔洞隨后又可以被宿主細胞修復?？梢越邮躣na的 細胞稱為感受態(tài)細胞。大腸桿菌需要誘導才能變成感受態(tài)細胞，而有些細菌細胞則在自然條 件下，或是在改變培養(yǎng)基和其他培養(yǎng)條件下就可變成感受態(tài)細胞。第2課時【教學過程】一、課前準備1. 教師準備：（1）教師將聽證會規(guī)則、程序；角色扮演的程序和具體要求以及評價標準復印好, 分發(fā)給各學習小組；（2）教師整理轉基因生物和轉基因食品利弊爭

36、論的要點，印發(fā)給各學習小組；（3）收集轉基因生物和轉基因食品安全性的資料信息，轉基因生物技術的利弊關系的 資料，請有關專家學者到學校做有關基因工程知識的講座；（4）教師設計并參與制作計算機教學課件，在校園網上制作網頁，查找大量資料，完善網 頁內容，建立內容豐富的“基因工程知識資源庫” o（5）教師根據學生的資料準備狀況、知識的準確性、搶答的積極性、講述的條理性、姿態(tài)的自然性、課件的美觀性編制學生聽課記錄和評價表。（6）教師編制研究性學習課題研究開題報告。2. 學生準備：（1）學生預習教材，對教材中的內容做宏觀的了解；（2）利用課余時間，通過看書、看報及看電視，收集有關基因工程的成果與發(fā)展前 景

37、的資料或信息并制成課件，也可以走訪有關的專家學者了解該內容；（3）分組預習并完成教師下發(fā)的有關資料。（4）按聽證會的要求擺好課桌椅，根據各小組的選擇按辯論的正方和反方分成左右兩 個大組。二、情境創(chuàng)設教師：通過課件向學生展示基因工程給人類帶來巨大成就的圖片。同時述說如下：基因 工程自1973年誕生后，由于基因工程技術具有可以直接控制基因，將基因從一個物種轉移 至另一個物種，創(chuàng)造出新的物種或新的品種的顯著特點。也就是說，可按照人們的主觀愿望, 創(chuàng)造出自然界中原先并不存在的新的生物類型，使人類從單純地認識生物和利用生物的傳統(tǒng) 模式跳躍到隨心所欲改造生物和創(chuàng)造生物的新時代。經過30多年的發(fā)展歷程，取得

38、了驚人 的成績，特別是近10年來，基因工程的發(fā)展更是突飛猛進?；蜣D移、基因擴增多技術的 應用，不僅使生命科學的研究發(fā)生了前所未有的變化，而且在實際應用領域中，為農牧業(yè)、 食品工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護等方面開拓了廣闊的發(fā)展前景。今天就由同學們來闡述自己的認識和看法。三、師生互動教師：首先請各小組匯報課前收集到的有關基因工程應用的事例資料。學生分組匯報并交流課前收集資料的情況。學生1：基因工程在農業(yè)上的應用主要表現在兩方面：（1）通過基因工程技術獲得高產、穩(wěn)產和具有優(yōu)良品質的農作物。（2）用基因工程的方法可培育出具有各種抗逆性的作物新品種?，F在已培育出一批分 別具有抗病、抗蟲、抗除草劑、抗鹽堿、

39、抗病毒、抗干旱等性狀的轉基因農作物。1996至 2000年的短短五年，全球轉基因作物從170x104hm2發(fā)展到4420x104hm2,其推廣速度使 前所未有的。學生2：基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)的應用基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上的應用也具有廣闊的前景，科學家將某種特定基因與病毒dna 構成重組dna,然后，通過感染或顯微注射技術將重組dna轉移到動物受精卵中，并由這種 受精卵發(fā)育成新個體，這就是我們在前面提到的轉基因動物。通過轉基因動物人們可以獲得 所需要的各種優(yōu)良品質。1982年，美國科學家將人的生長基因和牛的生長素基因分別注射到小白鼠的受精卵中, 借腹懷胎后，產下的小白鼠比一般的大一倍，出現了前所未

40、有的超級鼠，這是世界上第一 只轉基因動物。人們還用同樣的方法，陸續(xù)獲得自然界中從來就不曾有過的超級綿羊和 超級魚等動物。例如：轉基因綿羊，比一般綿羊生長快30%,體型大0. 5倍；又如，澳大 利亞科學家培育的轉基因豬，4個月后可達90 kg,生長速度比普通家豬提高100%。學生3：基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領域的應用主要可概括為兩個方面：（1）用于生產基因工程藥品所謂基因工程藥物就是先確定對某種疾病有預防和治療作用的蛋白質，然后將控制該蛋 白質合成過程的基因取出來，經過一系列基因操作，最后將該基因放入可以大量生產的受體 細胞中去，這些受體細胞包括細菌、酵母菌、動物或動物細胞、植物或植

41、物細胞，在受體細 胞不斷繁殖過程中，大規(guī)模生產具有預防和治療這些疾病的蛋白質，即基因疫苗或藥物?；蚬こ痰姆椒ㄓ捎诓皇茉系南拗疲梢愿咝实纳a出各種高質量、低成本的藥物, 如胰島素、抗生素等。（2）用于基因診斷和基因治療基因診斷 （展示dna分子雜交過程的動畫效果）基因診斷：運用基因分析對疾病作出診斷的方法，是遺傳病最準確的診斷手段，也是一 種威力強大的高新技術。傳統(tǒng)診斷方法是通過表現型來推測基因型，而基因診斷是從基因著 手來推斷表現型，即繞過基因產物，通過直接探查基因進行診斷，不受細胞類型和發(fā)病年齡 的限制，可用于一切遺傳病的診斷。基因診斷也稱為dna診斷或基因探針技術，即在dna 水平分析檢測某一基因，從而對特定的疾病進行診斷。用放射性同位素（如p）、熒光分子 等標記的dna分子做探針，利用dna分子雜交原理，鑒定被檢測標本上的遺傳信息，達到檢 測疾病的目的。癌細胞的病變過程，主要是由于基因調節(jié)控制失靈，通過基因診斷，將發(fā)生紊亂的基因 加以修復，有希望根治癌癥。半乳糖血癥是一種先天性糖代謝缺陷癥，通過基因診斷，發(fā)現 病人缺少一個合成半乳糖轉移酶的基因。若把半乳糖轉移