高中生物-基因工程及其應(yīng)用教學(xué)設(shè)計學(xué)情分析教材分析課后反思 (一)

專題11.3基因工程的應(yīng)用

一、教學(xué)目標(biāo)

1.舉例說出基因工程應(yīng)用及取得的豐碩成果。

2.關(guān)注基因工程的進展。

3.認(rèn)同基因工程的應(yīng)用促進生產(chǎn)力的提高。

二、教學(xué)重點和難點

1.教學(xué)重點

基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應(yīng)用。

2.教學(xué)難點

基因治療。

三、教學(xué)策略

1.加強收集信息和處理信息環(huán)節(jié)的指導(dǎo)。

基因工程的應(yīng)用是基因工程基本操作程序的一個必然結(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)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也增強了他們分析和處理信

息的能力。

表1-1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

抗蟲棉Bl毒蛋白基因蘇云金芽抱桿菌

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

增強甜味的水果降低乳糖的奶牛

甜味基因場乳糖酶基因

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題作為主題，如以解決“糧食”、"環(huán)境污染"、"能源危機”、“攻克不

治之癥”等問題作為主題，讓學(xué)生將課文中的知識或?qū)W生知道的課外的基因工程應(yīng)用方面的

知識進行重組。這樣的活動不僅培養(yǎng)了學(xué)生處理信息的能力，還會使學(xué)生感悟到肩負(fù)的社會

責(zé)任，從而激發(fā)用科學(xué)技術(shù)報效祖國的志向。

2.課文中的一些難點，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，但文字說明不多，學(xué)生學(xué)習(xí)有一定難度。例如“什

么叫乳腺生物反應(yīng)器”、“什么叫工程菌"、"什么是基因治療”等。教師可創(chuàng)設(shè)問題情境，讓

學(xué)生討論，加深用己有知識認(rèn)識新事物的能力。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，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

教師可提出以下問題，讓學(xué)生討論。

（1）用動物乳腺作為反應(yīng)器，生產(chǎn)高價值的蛋白質(zhì)（如教材中列狂的血清白蛋白、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)實現(xiàn)動物乳腺生物反應(yīng)器的操作過程是怎樣的？

第一個問題，既可以解決乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)越性問題，而且顯示了社會需求是乳腺生

物反應(yīng)器這一創(chuàng)新成果產(chǎn)生的動力。學(xué)生在充分討論和發(fā)表觀點的基礎(chǔ)上，師生共同歸納出

乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)點：①產(chǎn)量高；②質(zhì)量好；③成本低；④易提取。

第二個問題，用基因工程技術(shù)實現(xiàn)動物乳腺生物反應(yīng)器的操作過程與轉(zhuǎn)基因動物操作過

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)的啟動子構(gòu)建成

表達(dá)載體。

操作過程大致歸納為：獲取目的基因（例如血清白蛋白基因）一構(gòu)建基因表達(dá)載體（在

血清白蛋臼基因前加特異表達(dá)的啟動子）一顯微注射導(dǎo)入哺乳動物受精卵中一形成胚胎一將

胚胎送入母體動物一發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物（只有在產(chǎn)下的雌性個體中，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，予以說明，并結(jié)合微生物生長和代謝

的特點，說明工程菌生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性。

關(guān)于基因治療，可結(jié)合課文中的具體實例，歸納出大致治療過程。至于是否采用討論方

式，可根據(jù)課堂時間而定。如果時間緊，也可采用教師引導(dǎo)學(xué)習(xí)的方法。

四、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)成本過高。

五、知識拓展

1.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普要從40頭?；?0頭豬的胰臟中才能提取到。1978年科學(xué)

家用2000L大腸桿菌發(fā)酵液得到100g胰島素，相當(dāng)于從1000kg豬胰臟中提取的量。又如，

生長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

提取生長素。利用基因工程菌發(fā)醉生產(chǎn)就不需要從動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。

2.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(satprotein,CP)基因?qū)胫参锖蟮目共《緳C理，目前有幾種假說。

一種假說認(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入植物細(xì)胞后，

會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。另一種假說認(rèn)為:

植物細(xì)胞內(nèi)積累的病毒外殼蛋白會抑制病毒脫除外殼，使病毒核酸分子不能釋放出來。然而

最近的研究表明，如果將病用的外殼蛋白的AUG起始密碼缺失，使之不能被翻譯，或者將

外殼蛋臼基因變成反義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題：①轉(zhuǎn)基因植物對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。

專題11.3基因工程的應(yīng)用

一、教學(xué)目標(biāo)

1.舉例說出基因工程應(yīng)用及取得的豐碩成果。

2.關(guān)注基因工程的進展。

3.認(rèn)同基因工程的應(yīng)用促進生產(chǎn)力的提高。

二、教學(xué)重點和難點

1.教學(xué)重點

基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應(yīng)用。

2.教學(xué)難點

基因治療。

三、教學(xué)策略

1.加強收集信息和處理信息環(huán)節(jié)的指導(dǎo)。

基因工程的應(yīng)用是基因工程基本操作程序的一個必然結(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)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也增強了他們分析和處理信

息的能力。

表1-1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

抗蟲棉Bl毒蛋白基因蘇云金芽抱桿菌

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

增強甜味的水果降低乳糖的奶牛

甜味基因場乳糖酶基因

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題作為主題，如以解決“糧食”、“環(huán)境污染"、“能源危機”、“攻克不

治之癥”等問題作為主題，讓學(xué)生將課文中的知識或?qū)W生知道的課外的基因工程應(yīng)用方面的

知識進行重組。這樣的活動不僅培養(yǎng)了學(xué)生處理信息的能力，還會使學(xué)生感悟到肩負(fù)的社會

責(zé)任，從而激發(fā)用科學(xué)技術(shù)報效祖國的志向。

2.課文中的一些難點，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，但文字說明不多，學(xué)生學(xué)習(xí)有一定難度。例如“什

么叫乳腺生物反應(yīng)器”、“什么叫工程菌"、"什么是基因治療”等。教師可創(chuàng)設(shè)問題情境，讓

學(xué)生討論，加深用己有知識認(rèn)識新事物的能力。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，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

教師可提出以下問題，讓學(xué)生討論。

（1）用動物乳腺作為反應(yīng)器，生產(chǎn)高價值的蛋白質(zhì)（如教材中列卷的血清白蛋白、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)實現(xiàn)動物乳腺生物反應(yīng)器的操作過程是怎樣的？

第一個問題，既可以解決乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)越性問題，而且顯示了社會需求是乳腺生

物反應(yīng)器這一創(chuàng)新成果產(chǎn)生的動力。學(xué)生在充分討論和發(fā)表觀點的基礎(chǔ)上，師生共同歸納出

乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)點：①產(chǎn)量高；②質(zhì)量好；③成本低；④易提取。

第二個問題，用基因工程技術(shù)實現(xiàn)動物乳腺生物反應(yīng)器的操作過程與轉(zhuǎn)基因動物操作過

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)的啟動子構(gòu)建成

表達(dá)載體。

操作過程大致歸納為：獲取目的基因（例如血清白蛋白基因）-構(gòu)建基因表達(dá)載體（在

血清白蛋白基因前加特異表達(dá)的啟動子）一顯微注射導(dǎo)入哺乳動物受精卵中一形成胚胎一將

胚胎送入母體動物一發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物（只有在產(chǎn)下的雌性個體中，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，予以說明，并結(jié)合微生物生長和代謝

的特點，說明工程菌生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性。

關(guān)于基因治療，可結(jié)合課文中的具體實例，歸納出大致治療過程。至于是否采用討論方

式，可根據(jù)課堂時間而定。如果時間緊，也可采用教師引導(dǎo)學(xué)習(xí)的方法。

四、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)成本過高。

五、知識拓展

1.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，然后利隹微生物發(fā)酵來生產(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?；?0頭豬的胰臟中才能提取到。1978年科學(xué)

家用2000L大腸桿菌發(fā)酵液得到100g胰島素，相當(dāng)于從1000kg豬胰臟中提取的量。又如，

生長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

提取生長素。利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)就不需要從動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。

2.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(satprotein,CP)基因?qū)胫参锖蟮目共《緳C理，目前有幾種假說。

一種假說認(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入植物細(xì)胞后，

會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。另一種假說認(rèn)為:

植物細(xì)胞內(nèi)積累的病毒外殼蛋白會抑制病毒脫除外殼，使病毒核酸分子不能釋放出來。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題：①轉(zhuǎn)基因植物對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。

專題11.3基因工程的應(yīng)用

一、教學(xué)目標(biāo)

1.舉例說出基因工程應(yīng)用及取得的豐碩成果。

2.關(guān)注基因工程的進展。

3.認(rèn)同基因工程的應(yīng)用促進生產(chǎn)力的提高。

二、教學(xué)重點和難點

1.教學(xué)重點

基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應(yīng)用。

2.教學(xué)難點

基因治療。

三、教學(xué)策略

1.加強收集信息和處理信息環(huán)節(jié)的指導(dǎo)。

基因工程的應(yīng)用是基因工程基本操作程序的一個必然結(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)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也增強了他們分析和處理信

息的能力。

表1/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

抗蟲棉Bl毒蛋白基因蘇云金芽抱桿菌

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

增強甜味的水果降低乳糖的奶牛

甜味基因場乳糖酶基因

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題作為主題，如以解決“糧食”、"環(huán)境污染"、"能源危機”、“攻克不

治之癥”等問題作為主題，讓學(xué)生將課文中的知識或?qū)W生知道的課外的基因工程應(yīng)用方面的

知識進行重組。這樣的活動不僅培養(yǎng)了學(xué)生處理信息的能力，還會使學(xué)生感悟到肩負(fù)的社會

責(zé)任，從而激發(fā)用科學(xué)技術(shù)報效祖國的志向。

2.課文中的一些難點，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，但文字說明不多，學(xué)生學(xué)習(xí)有一定難度。例如“什

么叫乳腺生物反應(yīng)器”、“什么叫工程菌"、"什么是基因治療”等。教師可創(chuàng)設(shè)問題情境，讓

學(xué)生討論，加深用已有知識認(rèn)識新事物的能力。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，學(xué)生提出11給我們講講乳腺生物反應(yīng)器究竟是怎么回事”。這時

教師可提出以下問題，讓學(xué)生討論。

（1）用動物乳腺作為反應(yīng)器，生產(chǎn)高價值的蛋白質(zhì)（如教材中列卷的血清白蛋白、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)實現(xiàn)動物乳腺生物反應(yīng)器的操作過程是怎樣的？

第一個問題，既可以解決乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)越性問題，而且顯示了社會需求是乳腺生

物反應(yīng)器這一創(chuàng)新成果產(chǎn)生的動力。學(xué)生在充分討論和發(fā)表觀點的基礎(chǔ)上，師生共同歸納出

乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)點：①產(chǎn)量高；②質(zhì)量好；③成本低；④易提取。

第二個問題，用基因工程技術(shù)實現(xiàn)動物乳腺生物反應(yīng)器的操作過程與轉(zhuǎn)基因動物操作過

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)的啟動子構(gòu)建成

表達(dá)載體。

操作過程大致歸納為：獲取目的基因（例如血清白蛋白基因）T構(gòu)建基因表達(dá)載體（在

血清白蛋白基因前加特異表達(dá)的啟動子）-顯微注射導(dǎo)入哺乳動物受精卵中一形成胚胎T將

胚胎送入母體動物T發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物（只有在產(chǎn)下的雌性個體中，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，予以說明，并結(jié)合微生物生長和代謝

的特點，說明工程菌生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性。

關(guān)于基因治療，可結(jié)合課文中的具體實例，歸納出大致治療過程。至于是否采用討論方

式，可根據(jù)課堂時間而定。如果時間緊，也可采用教師引導(dǎo)學(xué)習(xí)的方法。

四、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)成本過高。

五、知識拓展

1.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，然后利住微生物發(fā)酵來生產(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?；?0頭豬的胰臟中才能提取到。1978年科學(xué)

家用2000L大腸桿菌發(fā)酵液得到100g胰島素，相當(dāng)于從1000kg豬胰臟中提取的量。又如，

生長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

提取生長素。利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)就不需要從動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。

2.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（satprotein,CP）基因?qū)胫参锖蟮目共《緳C理，目前有幾種假說。

一種假說認(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入植物細(xì)胞后，

會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。另一種假說認(rèn)為:

植物細(xì)胞內(nèi)積累的病毒外殼蛋白會抑制病毒脫除外殼，使病毒核酸分子不能釋放出來。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題：①轉(zhuǎn)基因植物對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。

專題11.3基因工程的應(yīng)用

一、教學(xué)目標(biāo)

1.舉例說出基因工程應(yīng)用及取得的豐碩成果。

2.關(guān)注基因工程的進展。

3.認(rèn)同基因工程的應(yīng)用促進生產(chǎn)力的提高。

二、教學(xué)重點和難點

1.教學(xué)重點

基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應(yīng)用。

2.教學(xué)難點

基因治療。

三、教學(xué)策略

1.加強收集信息和處理信息環(huán)節(jié)的指導(dǎo)。

基因工程的應(yīng)用是基因工程基本操作程序的一個必然結(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)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也增強了他們分析和處理信

息的能力。

表1-1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

抗蟲棉Bt毒蛋白基因蘇云金芽抱桿菌

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

增強甜味的水果降低乳糖的奶牛

甜味基因場乳糖酶基因

生產(chǎn)胰島素的T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題作為主題，如以解決“糧食”、"環(huán)境污染"、"能源危機”、“攻克不

治之癥”等問題作為主題，讓學(xué)生將課文中的知識或?qū)W生知道的課外的基因工程應(yīng)用方面的

知識進行重組。這樣的活動不僅培養(yǎng)了學(xué)生處理信息的能力，還會使學(xué)生感悟到肩負(fù)的社會

責(zé)任，從而激發(fā)用科學(xué)技術(shù)報效祖國的志向。

2.課文中的一些難點，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，但文字說明不多，學(xué)生學(xué)習(xí)有一定難度。例如“什

么叫乳腺生物反應(yīng)器”、“什么叫工程菌"、"什么是基因治療”等。教師可創(chuàng)設(shè)問題情境，讓

學(xué)生討論，加深用已有知識認(rèn)識新事物的能力。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，學(xué)生提出“給我們講講乳腺生物反應(yīng)器究竟是怎么I可事:這時

教師可提出以下問題，讓學(xué)生討論。

（1）用動物乳腺作為反應(yīng)器，生產(chǎn)高價值的蛋白質(zhì)（如教材中列巖的血清白蛋白、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)實現(xiàn)動物乳腺生物反應(yīng)器的操作過程是怎樣的？

第一個問題，既可以解決乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)越性問題，而且顯示了社會需求是乳腺生

物反應(yīng)器這一創(chuàng)新成果產(chǎn)生的動力。學(xué)生在充分討論和發(fā)表觀點的基礎(chǔ)上，師生共同歸納出

乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)點：①產(chǎn)量高；②質(zhì)量好；③成本低；④易提取。

第二個問題，用基因工程技術(shù)實現(xiàn)動物乳腺生物反應(yīng)器的操作過程與轉(zhuǎn)基因動物操作過

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)的啟動子構(gòu)建成

表達(dá)載體。

操作過程大致歸納為：獲取目的基因（例如血清白蛋白基因）一構(gòu)建基因表達(dá)載體（在

血清白蛋白基因前加特異表達(dá)的啟動子）-顯微注射導(dǎo)入哺乳動物受精卵中T形成胚胎一將

胚胎送入母體動物一發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物（只有在產(chǎn)下的雌性個體中，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，予以說明，并結(jié)合微生物生長和代謝

的特點，說明工程菌生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性。

關(guān)于基因治療，可結(jié)合課文中的具體實例，歸納出大致治療過程。至于是否采用討論方

式，可根據(jù)課堂時間而定。如果時間緊，也可采用教師引導(dǎo)學(xué)習(xí)的方法。

四、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)成本過高。

五、知識拓展

1.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，然后利壓微生物發(fā)酵來生產(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)制藥中原料來源的不足。例如，胰島素是治療糖尿病患者的藥物，-

名糖尿病患者每年需用的胰島素普要從40頭?；?0頭豬的胰臟中才能提取到。1978年科學(xué)

家用2000L大腸桿菌發(fā)酵液得到100g胰島素，相當(dāng)于從1000kg豬胰臟中提取的量。又如，

生長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

提取生長素。利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)就不需要從動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。

2.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(satprotein,CP)基因?qū)胫参锖蟮目共《緳C理，目前有幾種假說。

一種假說認(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入植物細(xì)胞后，

會立即被這些外殼蛋白重新包裹，從而阻止病毒核酸分子的夏制和翻譯。另一種假說認(rèn)為:

植物細(xì)胞內(nèi)積累的病毒外殼蛋白會抑制病毒脫除外殼，使病毒核酸分子不能釋放出來。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題：①轉(zhuǎn)基因植物對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。

1.3基因工程的應(yīng)用

【目標(biāo)導(dǎo)航】

1.舉例說出基因工程應(yīng)用及取得的豐碩成果。

2.關(guān)注基因工程的進展。

3.認(rèn)同基因工程的應(yīng)用促進生產(chǎn)力的提高。

【知識清單】

一、植物基因工程碩果累累

提高農(nóng)作物的能力、改良農(nóng)作物的、利用植物生產(chǎn)等。

1.抗蟲轉(zhuǎn)基因植物與抗病轉(zhuǎn)基因植物

抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物

從某些生物中分離出具

將導(dǎo)

方法有________________，

入植物中

將其導(dǎo)入作物中

①抗病毒基因：病

Bt毒蛋白基因、毒____________基

基因________抑制劑基因、因和病毒的復(fù)制酶

種類________抑制劑基因、基因②抗真菌基

植物凝集素基因等因：________基因

和抗毒素合成基因

抗煙草花葉病毒的

轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)基因煙草和抗病

成果

抗蟲水稻等毒的轉(zhuǎn)基因小麥、

甜椒、番茄等

減少____________的使月由降低生產(chǎn)成本，

意義

減少環(huán)境污染，降低了對人體健康的損害

2.其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物

(1)抗逆基因：調(diào)節(jié)細(xì)胞的基因，提高作物抗鹽堿和抗干旱能力；魚的

基因使作物耐寒；抗除草劑基因，使作物抗除草劑。

(2)成果；抗鹽抗旱煙草、耐寒番茄、抗除草劑玉米等。

3.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)

如我國科學(xué)家將富含賴氨酸的導(dǎo)入玉米，獲得的轉(zhuǎn)基因玉米中賴氨酸的

含量提高30%o

二、動物基因工程前景廣闊、基因工程藥物異軍突起

I.動物基因工程應(yīng)用的幾個方面(后表)

2.基因工程藥物

(1)方式：利用基因工程培育“”來生產(chǎn)藥品。

(2)成果：利用“工程菌”可生產(chǎn)細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。

三、基因治療

1.概念：把導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾

病的目的。

2.成果：將腺昔酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入患者的淋巴細(xì)胞。

3.途徑：分為和

【對點訓(xùn)練】

知識點一植物基因工程的應(yīng)用

I.為擴大可耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，

黃河三角洲等鹽堿地的開發(fā)利用備受基因來源或處理成果

關(guān)注。我國科學(xué)家應(yīng)用耐鹽基因培育出提高動物外源______基因轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)基

了耐鹽水稻新品系。的生長速因鯉魚

度

(1)獲得耐耗基因后，構(gòu)建重組DNA

__________基因轉(zhuǎn)基因牛分泌的

分子所用的限制酶作用于圖中的改善畜產(chǎn)

乳汁中乳糖含量

品的品質(zhì)

處，DNA連接酶作用于少

處。(填"a”或"b”)。轉(zhuǎn)基因動藥用______基因乳腺生物反應(yīng)器

(2)將重組DNA分子導(dǎo)入水稻受體細(xì)胞物生產(chǎn)藥+______蛋白基

物因的啟動子

的常用方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法和

轉(zhuǎn)基因動抑制或除去一結(jié)合________培

________法。物作育出沒有

⑶由導(dǎo)入目的基因的水稻細(xì)胞培養(yǎng)成________的轉(zhuǎn)基

植株需要利用技術(shù)，該技術(shù)的核的供體因克隆豬器官

心是和過________J程O

5'9T99A9T

b-：：：!!:■b

??????

GACGTC

（4）為了確定耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素標(biāo)記的作探

針進行分子雜交檢測，又要用的方法從個體水平鑒定水稻植株的耐鹽性。

知識點二動物基因工程的應(yīng)用和轉(zhuǎn)基因生物制藥

知識點三基因治療

2.基因治療是指（）

A.把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的

B.對有缺陷的基因進行修復(fù)，從而使其恢復(fù)正常，達(dá)到治療疾病的目的

C.運用人工的方法，把有缺陷的基因?qū)氩∽兊募?xì)胞

D.運用一定的技術(shù)手段，把有缺陷的基因切除，達(dá)到治療疾病的目的

【課下作業(yè)】

I.下列關(guān)于基因工程應(yīng)用的敘述，正確的是（）

A.基因治療就是把缺陷基因誘變成正?；?/p>

B.基因診斷的基本原理是DNA分子雜交

C.一種基因探針能檢測水體中的各種病毒

D.原核基因不能用來進行真核生物的遺傳改良

2.以下說法正確的是（）

A.用基因工程培育的抗蟲植物也能抗病毒

B.基因工程在畜牧業(yè)上的應(yīng)用主要是培育體型巨大、品質(zhì)優(yōu)良的動物

C.基囚工程可用來培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良和抗逆性強的作物

D.科學(xué)家將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)導(dǎo)入植物中，或者改變這些氨基酸的合成途徑中某

種關(guān)鍵酶的活性，以提高氨基酸的含量

3.人的糖蛋白必須經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體加工合成。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，可以使人的糖蛋白

基因得以表達(dá)的受體細(xì)胞是（）

A.大腸桿菌B.酵母菌

C.T4噬菌體D.質(zhì)粒DNA

4.科學(xué)家將含有人的a—抗胰蛋白酶基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由該受精卵發(fā)

育的羊能分泌含a—抗胰蛋白酶的奶。這一過程不涉及（）

A.DNA按照堿基互補配對原則自我復(fù)制

B.DNA以其一條鏈為模板合成RNA

C.RNA以自身為模板自我復(fù)制

D.按照RNA密碼子的排列順序合成蛋白質(zhì)

5.下表有關(guān)基因表達(dá)的選項中，不可能的是（）

6.關(guān)于用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植供

基因表達(dá)的細(xì)胞表達(dá)產(chǎn)物體的研究的敘述，不正確的是

細(xì)菌抗蟲蛋抗蟲棉葉肉細(xì)（）

A細(xì)菌抗蟲蛋白

白基因胞A.器官短缺和免疫排斥是目前制約

人酪氨酸酶正常人皮膚細(xì)人體器官移植的兩大難題

B人酪氨酸酶

基因胞B.豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小和血管分布

動物胰島素大腸桿菌工程與人極為相似

C動物胰島素

基因菌細(xì)胞C.靈長類動物體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)致

兔血紅蛋白人類疾病的病毒少于豬

D兔成熟紅細(xì)胞兔血紅蛋白

基因D.無論以哪種動物作為供體，都需

在其基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子以

抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因

7.腺甘脫氨酶（ADA）基因缺陷癥是一種免疫缺陷病，對患者采用基因治療的方法是：取出

患者的白細(xì)胞，進行體外培養(yǎng)時轉(zhuǎn)入正常ADA基因，再將這些白細(xì)胞注入患者體內(nèi)，使其

免疫功能增強，能正常生活。下列有關(guān)敘述正確的是（）

A.正常ADA基因替換了患者的缺陷基因

B.正常ADA基因通過控制ADA的合成來影響免疫功能

C.白細(xì)胞需在體外培養(yǎng)成具無限增殖能力后再注射入患者體內(nèi)

D.ADA基因缺陷癥屬于獲得性免疫缺陷病

對點訓(xùn)練2

答案

課下作業(yè)1234567

答案

8.利用基因工程生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物，經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。第一階段：將人的基因轉(zhuǎn)入細(xì)菌細(xì)

胞；第二階段：將人的基因轉(zhuǎn)入小鼠等動物的細(xì)胞。前兩個階段都是進行細(xì)胞培養(yǎng)，提取藥

物；第三階段：將人的基因轉(zhuǎn)入高等動物體，飼養(yǎng)這些動物，從乳汁、尿液等中提取藥物。

(1)將人的基因轉(zhuǎn)入異種生物的細(xì)胞或個體內(nèi)，能夠產(chǎn)生藥物蛋白的原理是基因能控

制。過程(以遺傳信息圖表示)。

(2)為了獲得更多的目的基因，可以用技術(shù)使目的基因在生物體外大量擴增。

(3)由于重組DNA分子成功導(dǎo)入受體細(xì)胞的頻率,所以在轉(zhuǎn)化后通常需要進行

________操作。

(4)利用轉(zhuǎn)基因牛、羊乳汁提取藥物工藝簡單，甚至可以直接飲用治病。如果將藥物蛋白基

因轉(zhuǎn)移到動物如牛、羊的膀胱上皮細(xì)胞中，利用轉(zhuǎn)基因牛、羊尿液生產(chǎn)提取藥物比乳汁提取

藥物的更大優(yōu)越性在于：處于不同發(fā)育時期的(填性別)動物均可生產(chǎn)藥物。

9.如圖是利用基因工程生產(chǎn)人白細(xì)胞干擾素的基本過程圖，據(jù)圖回答:

人的體細(xì)胞方腸桿手

介

分離的干

擾索基因

(1)①過程需要(酶)的參與。

(2)②物質(zhì)是從大腸桿菌分離出的。其化學(xué)本質(zhì)是,它必須能在宿主細(xì)胞

中。

(3)將目的基因?qū)氪竽c桿菌時，用處理細(xì)胞，使細(xì)胞容易吸收DNA分子。

(4)③過程表示_____________________________________________________________________

專題11.3基因工程的應(yīng)用

一、教學(xué)目標(biāo)

1.舉例說出基因工程應(yīng)用及取得的豐碩成果。

2.關(guān)注基因工程的進展。

3.認(rèn)同基因工程的應(yīng)用促進生產(chǎn)力的提高。

二、教學(xué)重點和難點

1.教學(xué)重點

基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應(yīng)用。

2.教學(xué)難點

基因治療。

三、教學(xué)策略

1.加強收集信息和處理信息環(huán)節(jié)的指導(dǎo)。

基因工程的應(yīng)用是基因工程基本操作程序的一個必然結(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，首先必織尋找目的基因。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)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也增強了他們分析和處理信

息的能力。

表1-1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

抗蟲棉Bl毒蛋白基因蘇云金芽抱桿菌

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

增強甜味的水果降低乳糖的奶牛

甜味基因揚乳糖酶基因

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題作為主題，如以解決“糧食”、“環(huán)境污染"、“能源危機”、“攻克不

治之癥”等問題作為主題，讓學(xué)生將課文中的知識或?qū)W生知道的課外的基因工程應(yīng)用方面的

知識進行重組。這樣的活動不僅培養(yǎng)了學(xué)生處理信息的能力，還會使學(xué)生感悟到肩負(fù)的社會

責(zé)任，從而激發(fā)用科學(xué)技術(shù)報效祖國的志向。

2.課文中的一些難點，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，但文字說明不多，學(xué)生學(xué)習(xí)有一定難度。例如“什

么叫乳腺生物反應(yīng)器”、“什么叫工程菌"、"什么是基因治療”等。教師可創(chuàng)設(shè)問題情境，讓

學(xué)生討論，加深用已有知識認(rèn)識新事物的能力。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，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

教師可提出以下問題，讓學(xué)生討論。

（1）用動物乳腺作為反應(yīng)器，生產(chǎn)高價值的蛋白質(zhì)（如教材中列叁的血清白蛋白、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)實現(xiàn)動物乳腺生物反應(yīng)器的操作過程是怎樣的？

第一個問題，既可以解決乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)越性問題，而且顯示了社會需求是乳腺生

物反應(yīng)器這一-創(chuàng)新成果產(chǎn)生的動力。學(xué)生在充分討論和發(fā)表觀點的基礎(chǔ)上，師生共同歸納出

乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)點：①產(chǎn)量高；②質(zhì)量好；③成本低；④易提取。

第二個問題，用基因工程技術(shù)實現(xiàn)動物乳腺生物反應(yīng)器的操作過程與轉(zhuǎn)基因動物操作過

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)的啟動子構(gòu)建成

表達(dá)載體。

操作過程大致歸納為：獲取目的基因（例如血清白蛋白基因）T構(gòu)建基因表達(dá)教體（在

血清白蛋白基因前加特異表達(dá)的啟動子）T顯微注射導(dǎo)入哺乳動物受精卵中T形成胚胎一將

胚胎送入母體動物一發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物（只有在產(chǎn)下的雌性個體中，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，予以說明，并結(jié)合微生物生長和代謝

的特點，說明工程菌生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性。

關(guān)于基因治療，可結(jié)合課文中的具體實例，歸納出大致治療過程。至于是否采用討論方

式，可根據(jù)課堂時間而定。如果時間緊，也可采用教師引導(dǎo)學(xué)習(xí)的方法。

四、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)成本過高。

五、知識拓展

1.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，然后利壓微生物發(fā)酵來生產(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?；?0頭豬的胰臟中才能提取到。1978年科學(xué)

家用2000L大腸桿菌發(fā)酵液得到100g胰島素，相當(dāng)于從1000kg豬胰臟中提取的量。又如，

生長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

提取生長素。利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)就不需要從動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。

2.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（satprotein,CP）基因?qū)胫参锖蟮目共《緳C理，目前有幾種假說。

一種假說認(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入植物細(xì)胞后，

會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。另一種假說認(rèn)為:

植物細(xì)胞內(nèi)積累的病毒外殼蛋白會抑制病毒脫除外殼，使病毒核酸分子不能釋放出來。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題：①轉(zhuǎn)基因植物對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。

專題11.3基因工程的應(yīng)用

一、教學(xué)目標(biāo)

1.舉例說出基因工程應(yīng)用及取得的豐碩成果。

2.關(guān)注基因工程的進展。

3.認(rèn)同基因工程的應(yīng)用促進生產(chǎn)力的提高。

二、教學(xué)重點和難點

1.教學(xué)重點

基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應(yīng)用。

2.教學(xué)難點

基因治療。

三、教學(xué)策略

1.加強收集信息和處理信息環(huán)節(jié)的指導(dǎo)。

基因工程的應(yīng)用是基因工程基本操作程序的一個必然結(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)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也增強了他們分析和處理信

息的能力。

表1-1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

抗蟲棉