學(xué)年高中人教版生物選修三優(yōu)秀教案：3基因工程的應(yīng)用

專題1.3基因工程的應(yīng)用一、教學(xué)目標(biāo).舉例說(shuō)出基因工程應(yīng)用及取得的豐碩成果。.關(guān)注基因工程的進(jìn)展。.認(rèn)同基因工程的應(yīng)用促進(jìn)生產(chǎn)力的提高。和、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn).教學(xué)重點(diǎn)基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應(yīng)用。.教學(xué)難點(diǎn)基因治療。三、教學(xué)策略1加強(qiáng)收集信息和處理信息環(huán)節(jié)的指導(dǎo)?；蚬こ痰膽?yīng)用是基因工程基本操作程序的一個(gè)必然結(jié)果。如果本節(jié)只作為成果的學(xué)習(xí)，那么就顯得思維力度不足了。為此，建議加強(qiáng)指導(dǎo)學(xué)生收集和處理信息這一環(huán)節(jié)。具體做法如下：無(wú)論是學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)基因植物方面的應(yīng)用，還是學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物方面的應(yīng)用，乃至轉(zhuǎn)基因工程菌生產(chǎn)藥物方面的應(yīng)用，首先必須尋找目的基因。教師可利用表1_1,指導(dǎo)學(xué)生整理課本中提供的信息，填寫此表。這樣做既可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積板性，也增強(qiáng)了他們分析和處理信息的能力。表11轉(zhuǎn)基因生物與目的基因的關(guān)系轉(zhuǎn)基因生物目的基因目的基因從何來(lái)抗蟲棉Bt毒蛋白基因蘇云金芽胞桿菌 [抗真菌立枯絲核菌的煙草幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因抗鹽堿和干旱作物調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因耐寒的番茄抗凍蛋白基因魚抗除草劑大豆抗除草劑基因增強(qiáng)甜味的水果降低乳糖的奶牛甜味基因腸乳糖酶基因生產(chǎn)胰島素的工程菌人胰島素基因人指導(dǎo)學(xué)生提高處理信息的能力，還可以體現(xiàn)在對(duì)教材內(nèi)容的重組上。例如,我們可以解決當(dāng)前世界上存在的重大問(wèn)題作為主題， 如以解決糧食”、環(huán)境污染”、能源危機(jī)”、攻克不治之癥”等問(wèn)題作為主題，讓學(xué)生將課文中的知識(shí)或?qū)W生知道的課外的基因工程應(yīng)用方面的知識(shí)進(jìn)行重組。這樣的活動(dòng)不僅培養(yǎng)了學(xué)生處理信息的能力，還會(huì)使學(xué)生感悟到肩負(fù)的社會(huì)責(zé)任，從而激發(fā)用科學(xué)技術(shù)報(bào)效祖國(guó)的志向。2.課文中的一些難點(diǎn)，建議采用小組討論，師生共同歸納的方法學(xué)習(xí)。課文中有幾處是學(xué)生學(xué)習(xí)感興趣的知識(shí)，但文字說(shuō)明不多，學(xué)生學(xué)習(xí)有一定難度。例如件么叫乳腺生物反應(yīng)器”、件么叫工程菌”、件么是基因治療”等。教師可創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，讓學(xué)生討論，加深用已有知識(shí)認(rèn)識(shí)新事物的能力。學(xué)生想不到的地方，可由師生共同歸納。例如，學(xué)習(xí)乳腺生物反應(yīng)器時(shí)，學(xué)生提出 給我們講講乳腺生物反應(yīng)器究竟是怎么回事 這時(shí)教師可提出以下問(wèn)題，讓學(xué)生討論。(1)用動(dòng)物乳腺作為反應(yīng)器，生產(chǎn)高價(jià)值的蛋白質(zhì) (如教材中列舉的血清白蛋白、抗凝血酶等 )比工廠化生產(chǎn)的優(yōu)越之處有哪些？(2)用基因工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器的操作過(guò)程是怎樣的？第一個(gè)問(wèn)題，既可以解決乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)越性問(wèn)題，而且顯示了社會(huì)需求是乳腺生物反應(yīng)器這一創(chuàng)新成果產(chǎn)生的動(dòng)力。學(xué)生在充分討論和發(fā)表觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上，師生共同歸納出乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)：①產(chǎn)量高； ②質(zhì)量好； ③成本低；④易提取。第二個(gè)問(wèn)題，用基因工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器的操作過(guò)程與轉(zhuǎn)基因動(dòng)物操作過(guò)程相同。而不同之處可由教師提出：為了將目標(biāo)產(chǎn)品在奶中形成，需要使用乳腺組織中特異表達(dá)的啟動(dòng)子，要在編碼目的蛋白質(zhì)的基因序列前加上乳腺組織中特異表達(dá)的啟動(dòng)子構(gòu)建成表達(dá)載體。操作過(guò)程大致歸納為：獲取目的基因(例如血清白蛋白基因)7■構(gòu)建基因表達(dá)載體依血清白蛋白基因前加特異表達(dá)的啟動(dòng)子)-顯微注射導(dǎo)入哺乳動(dòng)物受精卵中-形成胚胎-將胚胎送入母體動(dòng)物-發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物(只有在產(chǎn)下的雌性個(gè)體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達(dá) )。關(guān)于工程菌的學(xué)習(xí)，也可結(jié)合基因工程操作程序，予以說(shuō)明，并結(jié)合微生物生長(zhǎng)和代謝的特點(diǎn)，說(shuō)明工程菌生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性。關(guān)于基因治療，可結(jié)合課文中的具體實(shí)例，歸納出大致治療過(guò)程。至于是否采用討論方式，可根據(jù)課堂時(shí)間而定。如果時(shí)間緊，也可采用教師引導(dǎo)學(xué)習(xí)的方法。答案和提示思考與探究根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，試概括寫出基因工程解決了哪些生活、生產(chǎn)中難以解決的問(wèn)題。提示：基因工程可以生產(chǎn)人類需要的藥物，如胰島素、干擾素等。我們吃的某些食品如番茄、大豆等也可以是基因工程產(chǎn)品。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的抗蟲棉、抗病毒煙草、抗除草劑大豆等都已進(jìn)入商品化生產(chǎn)，上述產(chǎn)品有些是常規(guī)方法難以生產(chǎn)的或者生產(chǎn)成本過(guò)高。知識(shí)拓展.利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性何在 ?所謂利用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物，是指將人們需要的某種蛋白質(zhì)的編碼基因，構(gòu)建成表達(dá)載體后導(dǎo)入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物。與傳統(tǒng)的制藥相比有以下優(yōu)越性：(1)利用活細(xì)胞作為表達(dá)系統(tǒng)，表達(dá)效率高，無(wú)需大型裝置和大面積廠房就可以生產(chǎn)出大量藥品。(2)可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來(lái)源的不足。例如，胰島素是治療糖尿病患者的藥物，一名糖尿病患者每年需用的胰島素需要從 40頭牛或50頭豬的胰臟中才能提取到。197滸科學(xué)家用2000次腸桿菌發(fā)酵液得到100颯島素，相當(dāng)于從1000kg豬胰臟中提取的量。又如，生長(zhǎng)素是治療侏儒癥患者的藥物，治療一名侏儒癥患者每年需要從 80具尸體的腦下垂體中提取生長(zhǎng)素。利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)就不需要從動(dòng)物或人體上獲取原料。(3)降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員。.在抗病毒轉(zhuǎn)基因植物中，為什么使用病毒外殼蛋白基因可以抗病毒侵染？關(guān)于病毒外殼蛋白（coatproteinCP）?因?qū)胫参锖蟮目共《緳C(jī)理，目前有幾種假說(shuō)。一種假說(shuō)認(rèn)為：CP基因在植物細(xì)胞內(nèi)表達(dá)積累后，當(dāng)入侵的病毒裸露核酸進(jìn)入植物細(xì)胞后，會(huì)立即被這些外殼蛋白重新包裹，從而阻止病毒核酸分子的復(fù)制和翻譯。另一種假說(shuō)認(rèn)為：植物細(xì)胞內(nèi)積累的病毒外殼蛋白會(huì)抑制病毒脫除外殼，使病毒核酸分子不能釋放出來(lái)。然而最近的研究表明，如果將病毒的外殼蛋白的AUG起始密碼缺失，使之不能被翻譯，或者將外殼蛋白基因變成反義RNA基因，整合到植物細(xì)胞染色體上，轉(zhuǎn)基因植物則有很好的抗性。因此，有人認(rèn)為抗性機(jī)理不是外殼蛋白在起作用，而是CP基因轉(zhuǎn)錄出RNA后，與入侵病毒RNA之間的相互作用起到了抗性作用。利用CP介導(dǎo)的抗病毒性還存在一些問(wèn)題：①轉(zhuǎn)基因植物對(duì)病毒的抗性有局限性，僅限于特定的病毒（被使用CP基因的病毒）或密切相關(guān)的病毒；②轉(zhuǎn)基因植物大多數(shù)只是發(fā)病延緩，一般為兩周，并非根治；③潛在著植物表達(dá)的外殼蛋白包被與另一種病毒形成新的雜合病毒的危險(xiǎn)。經(jīng)典例題剖析1.不屬于基因工程方法生產(chǎn)的藥物是A.干擾素 B.白細(xì)胞介素C.青霉素 D.乙肝疫苗【解析】基因工程生產(chǎn)的藥物有胰島素、干擾素、白細(xì)胞介素、溶血栓劑、凝血因子、人造血液代用品、乙肝疫苗等。而青霉素是發(fā)酵工程的產(chǎn)品之一?！敬鸢浮緾基礎(chǔ)試題訓(xùn)練.若利用基因工程技術(shù)培育能固氮的水稻新品種， 具在環(huán)保上的重要意義是（）A.減少氮肥的使用量，降低生產(chǎn)成本 B.減少氮肥的使用量，節(jié)約能源C.避免氮肥過(guò)多引起環(huán)境污染 D.改良土壤結(jié)構(gòu).基因治療是指（ ）A.對(duì)有基因缺陷的細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)，從而使其恢復(fù)正常，達(dá)到治療疾病的目的B.把健康的外源基因?qū)氲接谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的C運(yùn)用人工誘變的方法，使有基因缺陷的細(xì)胞發(fā)生基因突變恢復(fù)正常D.運(yùn)用基因工程技術(shù)，把有缺陷的基因切除，達(dá)到治療疾病的目的.療白化病、苯丙酮尿癥等人類遺傳病的根本途徑是（ ）A.口服化學(xué)藥物 B.注射化學(xué)藥物C.采用基因療法替換致病基因 D.利用輻射或藥物誘發(fā)致病基因突變.上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛， 他們還研究出一種可大大提高基因表達(dá)水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是指（）A.提供基因的動(dòng)物 B.基因組中增加外源基因的動(dòng)物C能產(chǎn)生白蛋白的動(dòng)物 D.能表達(dá)基因信息的動(dòng)物.在基因診斷技術(shù)中，所用的探針DNA分子中必須存在一定量的放射性同位素，后者的作用是（）A.為形成雜交的DNA分子提供能量B.引起探針DNA產(chǎn)生不定向的基因突變C.作為探針DNAC.作為探針DNA的示蹤元素D.增加探針DNA的分子量.診斷苯丙酮尿癥所用的探針是A.32P半乳糖甘轉(zhuǎn)移酶基因C.熒光標(biāo)記的B—珠蛋白基因.基因工程生產(chǎn)血島素的主要原因是A.工藝簡(jiǎn)單，容易操作C所生產(chǎn)的胰島素可以用于口服（）.熒光標(biāo)記的苯丙氨酸竣化酶D.3H苯丙氨酸竣化酶基因（）B.生產(chǎn)量大，價(jià)格較低D.所生產(chǎn)的胰島素療效大大提高8.75年，科學(xué)家用基因工程的方法創(chuàng)造出了一種能分解石油的 “超級(jí)細(xì)菌”，卜列關(guān)于此種細(xì)菌的說(shuō)法正確的是 （）A.與一般細(xì)菌相比它體積特別巨大A.與一般細(xì)菌相比它體積特別巨大C.它同時(shí)能分解石油中的四種姓類B.它是現(xiàn)在唯一能分解石油的細(xì)菌D.與一般細(xì)菌相比，它繁殖速度極快9.A快9.A、抗藥性選擇C、RNA反轉(zhuǎn)錄B、分于雜交選擇D、免疫學(xué)方法下說(shuō)法正確的是（ ）所有的限制酶只能識(shí)別一種特定的核甘酸序列質(zhì)粒是基因工程中惟一的運(yùn)載體運(yùn)載體必須具備的條件之一是：具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接基因治療主要是對(duì)有缺陷的細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)10.用于鑒定轉(zhuǎn)化于細(xì)胞是否含重組DNA的最常用方法是11、（05江蘇）能夠使植物體表達(dá)動(dòng)物蛋白的育種方法是A.單倍體育種種12.下列育種需要高產(chǎn)青霉素苗株A.單倍體育種種12.下列育種需要高產(chǎn)青霉素苗株B.雜交育種C.基因工程育種使用生物工程技術(shù)的是（多選）（）B能分泌含抗體的乳汁的母牛D.多倍體育C.生長(zhǎng)較快的鯉鯽魚 D利于貯藏的白菜甘藍(lán)下列關(guān)于基因工程成果的概述，正確的是（多選）（ ）在醫(yī)藥衛(wèi)生方面，主要用于診斷治療疾病在農(nóng)業(yè)上主要是培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良和具有抗性的農(nóng)作物在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上培育出了體型巨大、品質(zhì)優(yōu)良的動(dòng)物在環(huán)境保護(hù)方面主要用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和對(duì)污染環(huán)境的凈化14、用現(xiàn)代生物技術(shù)培育生物新品種，其優(yōu)越性在于 （多選）（）A.克隆技術(shù)可以快速繁殖優(yōu)良形狀的家畜B.現(xiàn)代轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)可以迅速改變生物的基因組成C.現(xiàn)代生物技術(shù)可以迅速使新品種形成群落D.現(xiàn)代生物技術(shù)可以克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙創(chuàng)新應(yīng)用訓(xùn)練1、1990年對(duì)一位缺乏腺甘脫氨酶基因，而患先天性體液兔疫缺陷病的美國(guó)

女孩進(jìn)行基因治療，具方法是首先將患者的白細(xì)胞取出作體外培養(yǎng)， 然后用逆轉(zhuǎn)錄病毒將正常腺甘脫氨酶基因轉(zhuǎn)入人工培養(yǎng)的白細(xì)胞中， 再將這些轉(zhuǎn)基因白細(xì)胞回輸?shù)交颊叩捏w內(nèi)，經(jīng)過(guò)多次治療，患者的免疫功能趨于正常。(1)在基因治療過(guò)程中，逆轉(zhuǎn)錄病毒的作用相當(dāng)于基因工程中基因操作工具中的 ，此基因工程中的目的基因是 ，目的基因的受體細(xì)TOC\o"1-5"\h\z胞是 。(2)將轉(zhuǎn)基因白細(xì)胞多次回輸?shù)交颊唧w內(nèi)后，兔疫能力趨于正常是由于產(chǎn)生了 ，產(chǎn)生這種物質(zhì)的兩個(gè)基本步驟是 、(14分)將人的抗病毒干擾基因 “嫁接”到煙草的DNA分子中，可使煙草獲得抗病毒的能力，形成轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品。試分析回答：(1)煙草轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的獲得屬于 ( )A.基因工程B.細(xì)胞工程C.微生物工程D.酶工程(2)人的基因工程之所以能接到植物體中去，原因是： 。煙草具有抗病毒能力，說(shuō)明煙草體內(nèi)產(chǎn)生： 。不同生物間基因移植成功，說(shuō)明生物共有一套 ，從進(jìn)化的角度看，這些生物具有 。煙草DNA分子被“嫁接”上或“切割”掉某個(gè)基因，實(shí)際并不影響遺傳信息的表達(dá)功能。這說(shuō)明 。該工程應(yīng)用與、于實(shí)踐，將給農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域帶來(lái)革命，目前已取得了許多成就，請(qǐng)你列舉你所知道的或你所設(shè)想應(yīng)用該工程的三個(gè)具體實(shí)例：有人認(rèn)為，轉(zhuǎn)基因新產(chǎn)品也是一把雙刃劍，有如船能載舟也能覆舟，甚至可能帶來(lái)災(zāi)難性的后果，你是否支持這一觀點(diǎn)？如果支持，請(qǐng)你舉出一個(gè)可能出現(xiàn)的災(zāi)難性后果的實(shí)例： 。干擾素是治療癌癥的重要物質(zhì)，人血液中每升只能提取 0．05mg干擾素，因而其價(jià)格昂貴，平民百姓用不起。但美國(guó)有一家公司用遺傳工程方法合成了價(jià)格低廉、藥性一樣的干擾素，其具體做法是：(1)從人的淋巴細(xì)胞中提取能指導(dǎo)干擾素合成的 ，并使之與一種叫質(zhì)粒的DNA結(jié)合，然后移植到酵母菌內(nèi)，從而讓酵母素來(lái)(2)酵母菌能用 方式繁殖，速度很快，所以能在較短的時(shí)間內(nèi)大量生產(chǎn) 。利用這種方法不僅產(chǎn)量高，并且成本較低。(3)科學(xué)家陳炬在這方向也作出了突出貢獻(xiàn)，他成功地把人的干擾素基因嫁接到了煙草的DNA分子上，其物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是(4)煙草具有了抗病毒能力，這表明煙草體內(nèi)產(chǎn)生了 ，由此可見(jiàn)，煙草和人體合成蛋白質(zhì)的方式是 ，從進(jìn)化的角度來(lái)考慮，證明了人和植物的起源 。(05江蘇)在植物基因工程中，用土壤農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒作為運(yùn)載體，把目的基因重組入Ti質(zhì)粒上的T_DNA片段中，冉將重組的T_DNA插入植物細(xì)胞的染色體DNA中。(1)科學(xué)家在進(jìn)行上述基因操作時(shí)，要用同一種 分別切割質(zhì)粒和目的基因，質(zhì)粒的黏性末端與目的基因DNA片段的黏性末端就可通過(guò) 而黏合。

(2)將攜帶抗除草劑基因的重組Ti質(zhì)粒導(dǎo)入二倍體油菜細(xì)胞，經(jīng)培養(yǎng)、篩選獲得一株有抗除草劑特性的轉(zhuǎn)基因植株。經(jīng)分析，該植株含有一個(gè)攜帶目的基因的T_DNA片段，因此可以把它看作是雜合子。理論上，在該轉(zhuǎn)基因植株自交 F1代仍具有抗除草劑特性的植株占總數(shù)的原因(3)種植上述轉(zhuǎn)基因油菜，它所攜帶的目的基因可以通過(guò)花粉傳遞給近緣物種，造成基因污染”。如果把目的基因?qū)肴~綠體DNA中，就可以避免基因污染”，原因是：基礎(chǔ)試題訓(xùn)練1、基礎(chǔ)試題訓(xùn)練1、C2、B 3、C4B 5、C 6、D7、B 8、C9、C10、B11、C12、BCD13、BCD14、ABD創(chuàng)新應(yīng)用訓(xùn)練1、(1)載體 正常腺甘脫氧酶基因 白細(xì)胞(2)腺甘脫氧酶(抗體) 轉(zhuǎn)錄翻譯(1)A. (2)人與植物結(jié)構(gòu)組成相同。 (3)抗病毒干擾素。(4)遺傳