2019-2020年高中生物《基因工程及其應(yīng)用》教案9 新人教版必修2.doc

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2019-2020年高中生物《基因工程及其應(yīng)用》教案9 新人教版必修2 【從容說課】 本節(jié)內(nèi)容包括兩個(gè)主要方面：一是基因工程的基本原理，二是基因工程的應(yīng)用。分別用一個(gè)課時(shí)完成。對(duì)于基因工程的基本原理而言，既是學(xué)生進(jìn)入高中以來第一次接觸到的生物工程方面的有關(guān)內(nèi)容，又是生物工程中四大主要工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其知識(shí)內(nèi)容比較抽象和復(fù)雜，屬于生物科學(xué)中的前沿科學(xué)。學(xué)生理解和接受起來都十分困難。因此本節(jié)的側(cè)重點(diǎn)是基因工程的原理和大致過程上，在教學(xué)深度的把握上應(yīng)定位在學(xué)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(shù)語和詳細(xì)的操作技術(shù)，語言力求形象生動(dòng)，避免不適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展，增加深度和難度。有興趣的學(xué)生可以在生物選修3《現(xiàn)代生物科技專題》中進(jìn)一步學(xué)習(xí)。教學(xué)時(shí)從對(duì)雜交育種及誘變育種的特點(diǎn)總結(jié)人手，結(jié)合“問題探討”，引入基因工程的概念。教學(xué)中，教師先結(jié)合學(xué)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(xué)生制作模型的活動(dòng)來模擬基因工程的操作過程，使學(xué)生切身體會(huì)基因工程“剪、拼、接、轉(zhuǎn)”的主要過程。最后教師用制作的電腦動(dòng)畫來表現(xiàn)這一動(dòng)態(tài)過程。通過第一課時(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該了解達(dá)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(xué)目標(biāo)。 對(duì)于第二課時(shí)基因工程的應(yīng)用的教學(xué)，重在列舉基因工程各種應(yīng)用的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生討論基因工程應(yīng)用的利與弊。在進(jìn)行教學(xué)的過程中，布置學(xué)生在課前瀏覽相應(yīng)的信息資料，搜集有關(guān)資料并分析、歸納、整理，提出相應(yīng)的問題或自主探究的課題，提交組內(nèi)討論；各小組討論歸納， 在課堂上進(jìn)行全體同學(xué)的交流和討論。在課堂上通過模擬一次聽證會(huì)，讓學(xué)生進(jìn)行角色扮演，要求學(xué)生采用思考、分析、想像、推斷和辯論相結(jié)合的方法，圍繞基因工程的利與弊，分析討論是否需要關(guān)注轉(zhuǎn)基因食品和轉(zhuǎn)基因生物。對(duì)于這個(gè)問題，教師不必刻意將學(xué)生的爭論引向一致的結(jié)論，爭辯的過程本身就是對(duì)學(xué)生思維的訓(xùn)練，能夠給予學(xué)生不少啟發(fā)。教師要注意引導(dǎo)學(xué)生擺事實(shí)、講道理，做出合乎邏輯的推斷，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與。還可設(shè)計(jì)合適的情境，組織學(xué)生制作公益廣告、撰寫咨詢報(bào)告等多種活動(dòng)，讓學(xué)生站在不同角度思考問題并做出判斷，使學(xué)生體會(huì)到參與社會(huì)問題的討論和決策的方法。 最后，教師可以組織學(xué)生對(duì)本章進(jìn)行小結(jié)，進(jìn)一步突出從雜交育種到基因工程這條技術(shù)發(fā)展的主線。同時(shí)，教師也應(yīng)強(qiáng)調(diào)科學(xué)技術(shù)是一把雙刃劍，既可以為人類造福，又可能造成一些負(fù)面影響。身為現(xiàn)代公民，應(yīng)該關(guān)注科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和影響。 【三維目標(biāo)】 1、 知識(shí)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(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)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(duì)書中插圖、照片等的觀察，學(xué)會(huì)科學(xué)的觀察方法，培養(yǎng)學(xué)生收集和處理科學(xué)信息的能力、獲取新知識(shí)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(nèi)學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問題，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。 （2）通過制作模型的活動(dòng)來模擬基因工程的操作過程，使學(xué)生在理解步驟的同時(shí)，切身體會(huì)基因工程的主要過程。 （3）通過模擬聽證會(huì)的活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與，樂于辯論、積極進(jìn)行交流與合作，從而培養(yǎng)學(xué)生對(duì)團(tuán)結(jié)、互助和協(xié)調(diào)的合作精神，訓(xùn)練學(xué)生思維的敏捷性、邏輯性、廣闊性及創(chuàng)造性，開闊學(xué)生的視野，提高學(xué)生的自學(xué)能力和良好的語言表達(dá)能力。 3、情感態(tài)度和價(jià)值觀 (1) 關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性。 (2) 進(jìn)行角色扮演，使學(xué)生體驗(yàn)參與社會(huì)問題的討論和決策的方法。 （3）通過學(xué)習(xí)了解我國基因工程的發(fā)展前景及成果，激發(fā)學(xué)生對(duì)于生物知識(shí)的興趣，開闊學(xué)生的思路，養(yǎng)成學(xué)生的愛國主義熱情，樹立在學(xué)習(xí)上努力刻苦的決心。 【教學(xué)重點(diǎn)】 (1)基因工程的基本原理。 (2)基因工程的安全性問題。 【教學(xué)難點(diǎn)】 (1)基因工程的基本原理。 (2)轉(zhuǎn)基因生物與轉(zhuǎn)基因食品的安全性。 【教具準(zhǔn)備】 教師課件 【課時(shí)安排】 2課時(shí)。第1課時(shí)：基因工程的原理，第2課時(shí)：基因工程的應(yīng)用。 第1課時(shí) 【教學(xué)過程】 一、課前準(zhǔn)備 1、教師收集有關(guān)基因工程的音像圖片資料和實(shí)物，并制作成課件。 2、教師參考選修3《現(xiàn)代生物科技專題》P．6“重組DNA分子的模擬操作”編輯成構(gòu)建重組DNA模型的文字指導(dǎo)，復(fù)印后發(fā)給各組。 3、學(xué)生以EcoRI為例，根據(jù)教師下發(fā)的指導(dǎo)構(gòu)建重組DNA分子模型，體會(huì)基因的剪切、拼接、縫合的道理。 二、情境創(chuàng)設(shè) 演示多媒體課件列舉幾種生物的不同性狀，如下： （1）青霉菌能產(chǎn)生對(duì)人類有用的抗生素——青霉素。 （2）豆科植物的根瘤菌能夠固定空氣中的氮?dú)狻? （3）人的胰島素細(xì)胞能分泌胰島素調(diào)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(dá)的結(jié)果，但是人類能不能改造基因呢？能不能使本身沒有某個(gè)性狀的生物具有某個(gè)特定性狀呢？例如，讓禾本科植物能夠固定空氣中的氮?dú)?；讓微生物生產(chǎn)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(chǎn)，同時(shí)還不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。這種設(shè)想能實(shí)現(xiàn)嗎？回答是可以的。通過科學(xué)家們的不斷努力，在20世紀(jì)70年代終于創(chuàng)立了一種能定向改造生物的新技術(shù)——基因工程。 教師通過課件圖片和音像資料展示基因工程產(chǎn)品，如種子、水果、疫苗或藥物等。同時(shí)引出本節(jié)課題：基因工程的原理。 三、師生互動(dòng) 教師：利用“問題探討”，提出問題組織學(xué)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(cè)這種“嫁接”怎樣才能實(shí)現(xiàn)？ （3）這種“嫁接”對(duì)品種的改良有什么意義？ 學(xué)生：分組討論。學(xué)生設(shè)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(shè)想。各小組選派代表陳述觀點(diǎn)。 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(xué)生：雜交育種方法簡單，容易操作的優(yōu)點(diǎn)，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)造新的基因。雜交后代會(huì)出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象，育種進(jìn)程緩縵，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(xué)生合理的想法，引發(fā)思考?！澳愕南敕ê芎?，可是用什么樣的方法才能實(shí)現(xiàn)你的設(shè)想呢？” 學(xué)生：頭腦中設(shè)想“嫁接”的過程。 教師：用類比的方法引導(dǎo)學(xué)生思考基因工程的大致步驟和所需要的工具：剪刀、針線、運(yùn)載體等。并用問題啟發(fā)學(xué)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(huì)有多大嗎？” 學(xué)生：頭腦中設(shè)想“嫁接”的過程。并跟隨教師的引導(dǎo)，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(dá)、檢測(cè)，所用到的工具：基因剪刀、基因針線、基因的運(yùn)載體。 教師：下面以EcoRI為例，構(gòu)建重組DNA分子模型，體會(huì)基因的剪切、拼接、縫合的道理。 EcoRI是已發(fā)現(xiàn)的500多種限制性內(nèi)切酶中的一種，它是一種從細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)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(nèi)部“下剪刀”，專門識(shí)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）。 同學(xué)們來試一試，動(dòng)手做一個(gè)重組DNA模型吧。在動(dòng)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(nèi)切酶切割后的DNA片斷其末端可以用連接酶來縫合（參考教科書插圖6-4）。這樣“剪切拼接”就可以形成重組的DNA分子。 學(xué)生：4個(gè)人一組，再次閱讀課前教師下發(fā)的“構(gòu)建DNA分子模型的文字指導(dǎo)”。 教師：提出問題： （1）制作模型時(shí)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(xiàn)有什么特點(diǎn)呢 ? （2）回顧在模型構(gòu)建過程中,每一步的操作和所用到的工具以及形成的“產(chǎn)品”，你對(duì)重組DNA的操作有什么新的理解？ 學(xué)生：討論模型構(gòu)建的具體方法，按“指導(dǎo)”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?duì)重組DNA技術(shù)的理解。 學(xué)生：剪刀——限制性內(nèi)切酶（簡稱限制酶）。它的作用具有特異性特點(diǎn)，即識(shí)別特定核苷酸序列，切割特定切點(diǎn)。例如大腸桿菌的EcoRI限制酶能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開。剪切的結(jié)果是：產(chǎn)生黏性未端（堿基互補(bǔ)配對(duì)）。 教師：要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性未端？ 學(xué)生：要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須要用限制酶切2個(gè)切口?？僧a(chǎn)生2個(gè)黏性未端。 學(xué)生：針線——DNA連接酶。連接的部位：磷酸和脫氧核糖交替連接而構(gòu)成的DNA骨架上的缺口（梯子的扶手），不是氫鍵（梯子的踏板）。結(jié)果是：把兩個(gè)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(gè)相同的黏性未端要連接幾個(gè)磷酸和脫氧核糖交替連接而構(gòu)成的DNA骨架上的缺口(磷酸二酯鍵)？用限制酶切一個(gè)特定基因要切斷幾個(gè)磷酸和脫氧核糖交替連接而構(gòu)成的DNA骨架上的缺口(磷酸二酯鍵)？ 學(xué)生：2個(gè)、2個(gè)。 教師：現(xiàn)在同學(xué)們分組各做一個(gè)重組DNA模型，看一看哪個(gè)組的最科學(xué)。 學(xué)生：分組做重組DNA模型，并分別在實(shí)物投影儀上演示，其他同學(xué)點(diǎn)評(píng)。 教師：重組后的DNA分子還需要特殊的搬運(yùn)工具運(yùn)載到受體細(xì)胞（如大腸桿菌、動(dòng)植物細(xì)胞）中。哪么誰能承擔(dān)這個(gè)任務(wù)呢？ 教師：用圖片或課件動(dòng)畫展示質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。 學(xué)生：觀看圖片或課件，了解質(zhì)粒的特點(diǎn)及其運(yùn)載體功能。 質(zhì)粒的特點(diǎn)： 細(xì)胞擬核之外的小的環(huán)狀DNA分子。 借宿于細(xì)菌、霉菌、酵母菌等細(xì)胞里，對(duì)細(xì)胞的正常生活幾乎沒有影響。 質(zhì)粒能夠自主復(fù)制，而且復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。 可以容易地從細(xì)胞中取出或放入。 這些特點(diǎn)使它能夠勝任運(yùn)載體的工作，攜帶目的基因進(jìn)入細(xì)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(jìn)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(guān)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(xì)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(nèi)切酶處理后的運(yùn)載體混合，用DNA連接酶處理會(huì)出現(xiàn)幾種結(jié)果？（只考慮兩兩結(jié)合） （5）將含目的基因的重組質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)菌受體細(xì)胞的過程中常用到哪種化學(xué)試劑？其作用是什么？ （6）在目的基因的檢測(cè)過程中，檢測(cè)的對(duì)象是什么？ 學(xué)生：觀看錄像資料，想像科學(xué)家在分子水平上進(jìn)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(xué)生對(duì)基因工程的步驟能夠大體了解，對(duì)以上的問題能基本回答，但是對(duì)具體的操作步驟還不能從生物學(xué)角度上很透徹地理解。） 教師：現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材內(nèi)容，從理論上理解有關(guān)知識(shí)，同學(xué)們可從生物學(xué)的專業(yè)知識(shí)角度出發(fā)，用生物學(xué)的專業(yè)術(shù)語準(zhǔn)確地解答有關(guān)問題。 簡要?dú)w納基因工程操作的基本步驟和大致過程。 學(xué)生和教師一起歸納基因工程操作的幾個(gè)步驟： 第一步：提取目的基因、 第二步：目的基因與運(yùn)載體的結(jié)合、 第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、 第四步：目的基因的檢測(cè)和表達(dá)。 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(shù)或DNA重組技術(shù)。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(xì)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——限制性內(nèi)切酶。 分布：主要在微生物中。 作用特點(diǎn)：特異性，即識(shí)別特定核苷酸序列，切割特定切點(diǎn)。 結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端（堿基互補(bǔ)配對(duì)）。 基因的針線——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(jié)果：兩個(gè)相同的黏性未端的連接。 基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體。 作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。 具備的條件：能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存。 具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)。 具有某些標(biāo)記基因。 種類：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒。 質(zhì)粒的特點(diǎn)：質(zhì)粒是基因工程中最常用的運(yùn)載體。 最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒。 存在于許多細(xì)菌及酵母菌等生物中。 質(zhì)粒的存在對(duì)宿主細(xì)胞無影響。 質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。 細(xì)胞染色體外能自主復(fù)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(xì)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(yùn)載體結(jié)合（以質(zhì)粒為運(yùn)載體）。 目的基因與運(yùn)載體結(jié)合的結(jié)果可能有三種情況：目的基因與目的基因結(jié)合，質(zhì)粒與質(zhì)粒結(jié)合，目的基因與質(zhì)粒結(jié)合。 （3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。 導(dǎo)入方法：借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。 導(dǎo)入過程：運(yùn)載體為質(zhì)粒，受體細(xì)胞為細(xì)菌。 （4）目的基因的檢測(cè)和表達(dá) 檢測(cè)：通過檢測(cè)標(biāo)記基因的有無，來判斷目的基因是否導(dǎo)入。 表達(dá)：通過特定性狀的產(chǎn)生與否來確定目的基因是否表達(dá)。 五、評(píng)價(jià)反饋 1、 下列關(guān)于基因工程技術(shù)的敘述，正確的是（　?。? A. 重組DNA技術(shù)所用的工具酶是限制酶、連接酶和運(yùn)載體 B. 所有限制酶都只能識(shí)別同一種按規(guī)定的核苷酸序列 C. 選用細(xì)菌作為重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞是因?yàn)榧?xì)胞繁殖快 D. 只要目的基因進(jìn)入了受體細(xì)胞就能成功實(shí)現(xiàn)表達(dá) 2、以下說法正確的是 （ ） 　　 A. 所有的限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列 　　 B．質(zhì)粒是基因工程中惟一的運(yùn)載體 　　 C．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 　　 D．基因治療主要是對(duì)有缺陷的細(xì)胞進(jìn)行修復(fù) 3、實(shí)施基因工程第一步的一種方法是把所需的基因從供體細(xì)胞內(nèi)分離出來，這要利用限性內(nèi)切酶。一種限制性內(nèi)切酶能識(shí)別DNA子中的GAATTC順序，切點(diǎn)在G和A之間，這是應(yīng)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(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 5、基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的，在基因操作的基本步驟中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是 （?。? 　　 A．人工合成基因 　　　　　 B．目的基因與運(yùn)載體結(jié)合 　　 C．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 D．目的基因的檢測(cè)和表達(dá) 解析： 1、考察對(duì)基因工程原理的理解運(yùn)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(duì)基因工程原理的理解運(yùn)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(jié)合起來，考察學(xué)生的學(xué)科內(nèi)綜合運(yùn)用的能力。 4、考察對(duì)基因工程的靈活運(yùn)用的能力。 5、從遺傳原理的角度，考察學(xué)生對(duì)基因工程的理解。 【答案】1.C 2.C 3.B 4.B 5.C 六、課堂小結(jié) 基因工程的別名 基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù) 操作環(huán)境 生物體外 操作對(duì)象 基因 操作水平 DNA分子水平 操作工具 基因的剪刀、針線、運(yùn)載體 基本過程 剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá) 結(jié)果 人類需要的基因產(chǎn)物 七、布置作業(yè) P106：基礎(chǔ)題1、2、3；拓展題1。 八、課后拓展 1、 學(xué)生搜集基因工程應(yīng)用的事例及其價(jià)值的資料； 2、 搜集有關(guān)基因工程技術(shù)安全性方面的報(bào)道、法規(guī)等的資料。 【板書設(shè)計(jì)】 基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶。 基因的針線——DNA連接酶。 基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體。 第一步：提取目的基因 第二步：目的基因與運(yùn)載體結(jié)合（以質(zhì)粒為運(yùn)載體）。 第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。 第四步：目的基因的檢測(cè)和表達(dá) 基因工程的概念 基因操作的工具 基因操作的基本步驟 基因工程的原理 【習(xí)題詳解】 一、練習(xí)（P106） （一）基礎(chǔ)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(yùn)載體結(jié)合，形成重組DNA分子； (3)將重組DNA分子導(dǎo)人受體細(xì)胞；(4)目的基因的檢測(cè)與表達(dá)。 2． ↓ ATCTCGAGACTGATTGGCCTTAAGCTCGAGATGACCATGGCCAGGCTCGAGCTGATGA ↓ TAGAGCTCTGACTAACCGGAATTCGAGCTCTACTGGTACCGGTCCGAGCTCGACTACT 3．常用的運(yùn)載體有質(zhì)粒、噬菌體、農(nóng)桿菌、動(dòng)植物病毒等。 （二）拓展題 1．提示：這是因?yàn)樵诨蛩缴?，人和?xì)菌的遺傳機(jī)制是一致的。細(xì)菌和人的遺傳物質(zhì)都是DNA，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(xì)菌能夠合成人體的某些蛋白質(zhì)。 二、問題探討 （P102） 提示：此節(jié)“問題探討”以基因工程菌的實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生思考基因工程的原理。為啟發(fā)學(xué)生思考，教師可弓I導(dǎo)學(xué)生回憶前面學(xué)過的遺傳學(xué)知識(shí)，如不同生物的DNA在結(jié)構(gòu)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） （一）什么是基因工程？ 基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。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(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。 （二）基因工程的原理是什么？ 基因重組。 【備課資料】 1．限制性內(nèi)切酶及其特點(diǎn) 在生物體內(nèi)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(duì)自身的DNA卻無損害?？茖W(xué)家還注意到，這種酶是從DNA分子內(nèi)部切斷DNA的，因此，這種酶稱做限制性內(nèi)切酶。美國生物學(xué)家內(nèi)森斯和史密斯因發(fā)現(xiàn)了限制性內(nèi)切酶而獲得1978年度的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 限制性內(nèi)切酶通常能識(shí)別4～6個(gè)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(shí)別的DNA序列是回文序列。這種序列的特點(diǎn)是，當(dāng)從左右兩端分別閱讀這段雙鏈DNA的堿基序列時(shí)，雙鏈上的堿基序列是相同的。按照切割的方式，限制性內(nèi)切酶可以分為錯(cuò)位切和平切兩種，它們分別產(chǎn)生黏性末端和平末端。 目前大約已有500種限制性內(nèi)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(gè)字母是分離出此酶的細(xì)菌屬名的第一個(gè)字母，后兩個(gè)字母為種名的前兩個(gè)字母，小寫，株系數(shù)字通常都省略，羅馬數(shù)字用來表示從同一個(gè)細(xì)菌中分離出的不同的限制性內(nèi)切酶。如HpaI和HpaⅡ就是從同一種細(xì)菌中分離出來的第一種和第二種內(nèi)切酶。 幾種常用的限制性內(nèi)切酶及其酶切位點(diǎn)如下表： 幾種常用限制性內(nèi)切酶及其酶切位點(diǎn) 限制性內(nèi)切酶 識(shí)別位點(diǎn) 限制性內(nèi)切酶 識(shí)別位點(diǎn) EcoRI XbaI XhoI NdeI G↓AATTC T↓CTAGA C↓TCGAG CA↓TATG ApaI BgⅡ ClaI SmaI GGGCC↓C A↓GATCT AT↓CGAT CCC↓GGG 3、 基因工程中的運(yùn)載體 在基因操作過程中使用運(yùn)載體有兩個(gè)目的：一是用它作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞中去；二是利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量的復(fù)制（稱為克?。，F(xiàn)在所用的運(yùn)載體主要有兩類：一類是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)的質(zhì)粒，它是一種相對(duì)分子質(zhì)量較小、獨(dú)立于染色體DNA之外的環(huán)狀DNA（一般有1～200 kb左右，kb為千堿基對(duì)），有的一個(gè)細(xì)菌中有一個(gè)，有的一個(gè)細(xì)菌中有多個(gè)。質(zhì)粒能通過細(xì)菌間的接合由一個(gè)細(xì)菌向另一個(gè)細(xì)菌轉(zhuǎn)移，可以獨(dú)立復(fù)制，也可整合到細(xì)菌染色體DNA中，隨著染色體DNA的復(fù)制而復(fù)制。另一類運(yùn)載體是噬菌體或某些病毒等。現(xiàn)在人們還在不斷尋找新的運(yùn)載體，如葉綠體或線粒體DNA等也有可能成為運(yùn)載體。作為運(yùn)載體必須具有三個(gè)條件：在宿主細(xì)胞中能保存下來并能大量復(fù)制；有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，而且每種酶的切點(diǎn)最好只有一個(gè)，如大腸桿菌pBR322就有多種限制酶的單一識(shí)別位點(diǎn)，可適于多種限制酶切割的DNA插入；有一定的標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。如大腸桿菌的pBR322質(zhì)粒攜帶氨芐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(biāo)記基因。一般來說，天然運(yùn)載體往往不能滿足上述要求，因此需要根據(jù)不同的目的和需要，對(duì)運(yùn)載體進(jìn)行人工改建。現(xiàn)在所使用的質(zhì)粒載體幾乎都是經(jīng)過改建的。 3、質(zhì)粒 質(zhì)粒習(xí)慣上用來專指細(xì)菌、酵母菌和放線菌等生物中染色體(或擬核)以外的DNA分子，它們?cè)诩?xì)菌中以獨(dú)立于染色體或擬核之外的方式存在。即使細(xì)菌細(xì)胞不含質(zhì)粒，也可以正常地生活。質(zhì)粒的存在通常不會(huì)對(duì)寄主細(xì)胞產(chǎn)生不利影響，有時(shí)還會(huì)為寄主細(xì)胞提供新的遺傳特性。例如，有些質(zhì)粒攜帶幫助自身從一個(gè)細(xì)胞轉(zhuǎn)入另一個(gè)細(xì)胞的信息；有些質(zhì)粒含有對(duì)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(zhì)粒。質(zhì)粒的大小不定，小的不到1 kb，大的超過500 kb。每個(gè)質(zhì)粒都包括與DNA復(fù)制起始有關(guān)的一段序列，使質(zhì)粒DNA能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制。 每個(gè)細(xì)胞中的質(zhì)粒數(shù)主要決定于質(zhì)粒本身的復(fù)制特性。按照復(fù)制性質(zhì)，可以把質(zhì)粒分為兩類：一類是嚴(yán)緊型質(zhì)粒，當(dāng)細(xì)胞染色體復(fù)制一次時(shí)，質(zhì)粒也復(fù)制一次，每個(gè)細(xì)胞內(nèi)有l(wèi)一2個(gè)質(zhì)粒；另一類是松弛型質(zhì)粒，當(dāng)染色體復(fù)制停止后仍然能繼續(xù)復(fù)制，每個(gè)細(xì)胞內(nèi)一般有20個(gè)左右的質(zhì)粒。 在基因工程中，常用人工構(gòu)建的質(zhì)粒作為載體。人工構(gòu)建的質(zhì)?？梢约喾N有用的特征于一體，如含多種單一酶切位點(diǎn)、抗生素耐藥性等。常用的人工質(zhì)粒運(yùn)載體有pBR322、pSCl01等。 作為載體的質(zhì)粒通常需要具有以下特點(diǎn)：第一，能夠在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)自主復(fù)制，并以多拷貝形式存在，以便于實(shí)驗(yàn)操作；第二，要有一個(gè)或多個(gè)選擇標(biāo)記，用于轉(zhuǎn)化細(xì)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(jìn)入細(xì)胞，這時(shí)，標(biāo)記基因就為鑒別和篩選提供了標(biāo)記。所謂的選擇標(biāo)記指的就是抗生素抗性基因，如抗四環(huán)素或抗氨芐青霉素基因。只要在培養(yǎng)基中加入四環(huán)素或氨芐青霉素就能夠篩選已轉(zhuǎn)化的細(xì)胞。當(dāng)質(zhì)粒存在于細(xì)菌細(xì)胞時(shí)，細(xì)菌便獲得了抗生素抗性，用來區(qū)別未轉(zhuǎn)化的細(xì)胞；第三，質(zhì)粒的相對(duì)分子質(zhì)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(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)。 4、農(nóng)桿菌 用來作為植物遺傳工程載體的主要是根瘤農(nóng)桿菌和發(fā)根農(nóng)桿菌。根瘤農(nóng)桿菌和發(fā)根農(nóng)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(zhuǎn)移給植物，進(jìn)而轉(zhuǎn)化植物細(xì)胞，同時(shí)農(nóng)桿菌能從植物細(xì)胞中獲得營養(yǎng)物質(zhì)。這兩種農(nóng)桿菌之所以能夠轉(zhuǎn)化植物基因，主要是因?yàn)樗鼈償y帶有誘瘤質(zhì)粒，簡稱丁i質(zhì)粒。該質(zhì)粒上有一段DNA，稱為T-DNA，它能轉(zhuǎn)移并整合進(jìn)植物基因組中，并導(dǎo)致植物冠癭瘤的形成。近年來應(yīng)用丁i質(zhì)粒介導(dǎo)植物基因轉(zhuǎn)移已獲得一些轉(zhuǎn)化突變體。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，外源基因不但能在轉(zhuǎn)化的組織和再生植株中表達(dá)，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(zhuǎn)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(gè)合適的限制酶處理一個(gè)DNA分子，將它切成若干個(gè)DNA片段。這些片段的長度相當(dāng)于或略大于一個(gè)基因。然后，將這些不同的DNA片段分別與適當(dāng)?shù)妮d體結(jié)合，形成重組DNA，再將它導(dǎo)入到相應(yīng)的營養(yǎng)缺陷型細(xì)菌中。例如，當(dāng)我們要提取維生素B1合成酶基因時(shí)，就要采用維生素B1的營養(yǎng)缺陷型細(xì)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(xì)菌分別接種到不含維生素B1的培養(yǎng)基上進(jìn)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(xì)菌才能正常生長。最后，把這些細(xì)菌中的這段DNA分離出來，再進(jìn)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(diǎn)是專一性較差，分離出來的有時(shí)并非一個(gè)基因，但由于這種方法操作簡便，所以現(xiàn)在仍然廣泛采用。 反轉(zhuǎn)錄法 這種方法是在核糖體合成多肽的旺盛時(shí)期，首先把含有目的基因的mRNA的多聚核糖體提取出來，分離出mRNA，然后以mRNA為模板，用反轉(zhuǎn)錄酶合成一個(gè)互補(bǔ)的DNA，即cDNA單鏈，再以此單鏈為模板合成出互補(bǔ)鏈，就成為雙鏈DNA分子。這種方法專一性強(qiáng)，但是操作過程比較麻煩，特別是mRNA很不穩(wěn)定、生存時(shí)間短，所以要求的技術(shù)條件較高。 根據(jù)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(chǔ)上的。當(dāng)把一個(gè)基因的核苷酸序列搞清楚后，可以按圖紙先合成一個(gè)個(gè)含少量（10～15個(gè)）核苷酸的DNA片段，再利用堿基對(duì)互補(bǔ)的關(guān)系使它們形成雙鏈片段，然后用連接酶把雙鏈片段逐個(gè)按順序連接起來，使雙鏈逐漸加長，最后得到一個(gè)完整的基因。這種方法專一性最強(qiáng)，現(xiàn)在用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的DNA合成儀，進(jìn)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苷酸對(duì)較少的一些簡單基因，而且必須事先把它們的核苷酸序列搞清楚。對(duì)于許多復(fù)雜的、目前尚不知道核苷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(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，就是可以人工合成自然界不存在的新基因，使生物產(chǎn)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(shù)的不斷改進(jìn)而得到越來越廣泛的應(yīng)用。 6、轉(zhuǎn)化 把純化的DNA導(dǎo)入細(xì)菌細(xì)胞的過程稱為轉(zhuǎn)化。原核細(xì)胞的轉(zhuǎn)化過程就是導(dǎo)入外源DNA的過程。對(duì)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 0C高溫下幫助其吸收外源的DNA，這種方法的最大轉(zhuǎn)化頻率為10-3，其效率是每微克DNA一般可以轉(zhuǎn)化107～108個(gè)細(xì)胞。目前CaCl2轉(zhuǎn)化方法的機(jī)制尚不清楚，可能是細(xì)胞壁被打了一些孔，DNA分子從這些孔洞中進(jìn)入細(xì)胞，而這些孔洞隨后又可以被宿主細(xì)胞修復(fù)?？梢越邮蹹NA的細(xì)胞稱為感受態(tài)細(xì)胞。大腸桿菌需要誘導(dǎo)才能變成感受態(tài)細(xì)胞，而有些細(xì)菌細(xì)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(xì)胞。 第2課時(shí) 【教學(xué)過程】 一、課前準(zhǔn)備 1．教師準(zhǔn)備： （1）教師將聽證會(huì)規(guī)則、程序；角色扮演的程序和具體要求以及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)復(fù)印好，分發(fā)給各學(xué)習(xí)小組； （2）教師整理《轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品利弊爭論的要點(diǎn)》，印發(fā)給各學(xué)習(xí)小組； （3）收集轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品安全性的資料信息，轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)的利弊關(guān)系的資料，請(qǐng)有關(guān)專家學(xué)者到學(xué)校做有關(guān)基因工程知識(shí)的講座； （4）教師設(shè)計(jì)并參與制作計(jì)算機(jī)教學(xué)課件，在校園網(wǎng)上制作網(wǎng)頁，查找大量資料，完善網(wǎng)頁內(nèi)容，建立內(nèi)容豐富的“基因工程知識(shí)資源庫”。 （5）教師根據(jù)學(xué)生的資料準(zhǔn)備狀況、知識(shí)的準(zhǔn)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(xué)生聽課記錄和評(píng)價(jià)表》。 （6）教師編制《研究性學(xué)習(xí)課題研究開題報(bào)告》。 2．學(xué)生準(zhǔn)備： （1）學(xué)生預(yù)習(xí)教材，對(duì)教材中的內(nèi)容做宏觀的了解； （2）利用課余時(shí)間，通過看書、看報(bào)及看電視，收集有關(guān)基因工程的成果與發(fā)展前景的資料或信息并制成課件，也可以走訪有關(guān)的專家學(xué)者了解該內(nèi)容； (3) 分組預(yù)習(xí)并完成教師下發(fā)的有關(guān)資料。 （4）按聽證會(huì)的要求擺好課桌椅，根據(jù)各小組的選擇按辯論的正方和反方分成左右兩個(gè)大組。 二、情境創(chuàng)設(shè) 教師：通過課件向?qū)W生展示基因工程給人類帶來巨大成就的圖片。同時(shí)述說如下：基因工程自1973年誕生后，由于基因工程技術(shù)具有可以直接控制基因，將基因從一個(gè)物種轉(zhuǎn)移至另一個(gè)物種，創(chuàng)造出新的物種或新的品種的顯著特點(diǎn)。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(rèn)識(shí)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(shí)代。經(jīng)過30多年的發(fā)展歷程，取得了驚人的成績，特別是近10年來，基因工程的發(fā)展更是突飛猛進(jìn)?；蜣D(zhuǎn)移、基因擴(kuò)增多技術(shù)的應(yīng)用，不僅使生命科學(xué)的研究發(fā)生了前所未有的變化，而且在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域中，為農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)等方面開拓了廣闊的發(fā)展前景。 今天就由同學(xué)們來闡述自己的認(rèn)識(shí)和看法。 三、師生互動(dòng) 教師： 首先請(qǐng)各小組匯報(bào)課前收集到的有關(guān)基因工程應(yīng)用的事例資料。 學(xué)生分組匯報(bào)并交流課前收集資料的情況。 學(xué)生1：基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用主要表現(xiàn)在兩方面： （1）通過基因工程技術(shù)獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)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(xiàn)在已培育出一批分別具有抗病、抗蟲、抗除草劑、抗鹽堿、抗病毒、抗干旱等性狀的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物。1996至xx年的短短五年，全球轉(zhuǎn)基因作物從170104hm2發(fā)展到4420104hm2，其推廣速度使前所未有的……。 學(xué)生2：基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)的應(yīng)用 基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用也具有廣闊的前景，科學(xué)家將某種特定基因與病毒DNA構(gòu)成重組DNA，然后，通過感染或顯微注射技術(shù)將重組DNA轉(zhuǎn)移到動(dòng)物受精卵中，并由這種受精卵發(fā)育成新個(gè)體，這就是我們?cè)谇懊嫣岬降霓D(zhuǎn)基因動(dòng)物。通過轉(zhuǎn)基因動(dòng)物人們可以獲得所需要的各種優(yōu)良品質(zhì)。 1982年，美國科學(xué)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(chǎn)下的小白鼠比一般的大一倍，出現(xiàn)了前所未有的"超級(jí)鼠"，這是世界上第一只轉(zhuǎn)基因動(dòng)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(jí)綿羊"和"超級(jí)魚"等動(dòng)物。例如：轉(zhuǎn)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(xué)家培育的轉(zhuǎn)基因豬，4個(gè)月后可達(dá) 90 kg，生長速度比普通家豬提高100％。 學(xué)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(lǐng)域的應(yīng)用主要可概括為兩個(gè)方面： （1） 用于生產(chǎn)基因工程藥品 所謂基因工程藥物就是先確定對(duì)某種疾病有預(yù)防和治療作用的蛋白質(zhì)，然后將控制該蛋白質(zhì)合成過程的基因取出來，經(jīng)過一系列基因操作，最后將該基因放入可以大量生產(chǎn)的受體細(xì)胞中去，這些受體細(xì)胞包括細(xì)菌、酵母菌、動(dòng)物或動(dòng)物細(xì)胞、植物或植物細(xì)胞，在受體細(xì)胞不斷繁殖過程中，大規(guī)模生產(chǎn)具有預(yù)防和治療這些疾病的蛋白質(zhì)，即基因疫苗或藥物。 基因工程的方法由于不受原料的限制，可以高效率的生產(chǎn)出各種高質(zhì)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 ①基因診斷 （展示DNA分子雜交過程的動(dòng)畫效果） 基因診斷：運(yùn)用基因分析對(duì)疾病作出診斷的方法，是遺傳病最準(zhǔn)確的診斷手段，也是一種威力強(qiáng)大的高新技術(shù)。傳統(tǒng)診斷方法是通過表現(xiàn)型來推測(cè)基因型，而基因診斷是從基因著手來推斷表現(xiàn)型，即繞過基因產(chǎn)物，通過直接探查基因進(jìn)行診斷，不受細(xì)胞類型和發(fā)病年齡的限制，可用于一切遺傳病的診斷?；蛟\斷也稱為DNA診斷或基因探針技術(shù)，即在DNA水平分析檢測(cè)某一基因，從而對(duì)特定的疾病進(jìn)行診斷。用放射性同位素（如P）、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子做探針，利用DNA分子雜交原理，鑒定被檢測(cè)標(biāo)本上的遺傳信息，達(dá)到檢測(cè)疾病的目的。 癌細(xì)胞的病變過程，主要是由于基因調(diào)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(fù)，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(xiàn)病人缺少一個(gè)合成半乳糖轉(zhuǎn)移酶的基因。若把半乳糖轉(zhuǎn)移酶的基因轉(zhuǎn)入缺乏這種基因的人體中，治療這種先天性疾病將成為可能?；蛟\斷已用于鐮刀狀紅細(xì)胞貧血癥和地中海貧血癥的診斷；對(duì)腸道病毒、皰疹病毒、腺病毒、肝炎病毒等引起的疾病，基因診斷技術(shù)已用于臨床實(shí)踐。 ②基因治療 基因治療，顧名思義，是指在基因水平上對(duì)人類疾病進(jìn)行治療。具體地說，它是利用基因轉(zhuǎn)移或基因調(diào)控的手段，將正?；蜣D(zhuǎn)人疾病患者機(jī)體細(xì)胞內(nèi)，取代致病的突變基因，表達(dá)所缺乏的基因產(chǎn)物?；蛘呤峭ㄟ^基因調(diào)控的手段，有目的地抑制異?；虮磉_(dá)或重新開啟已關(guān)閉的基因，達(dá)到治療遺傳病、腫瘤、艾滋病、心血管等疾病的目的。 學(xué)生4：基因工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用 隨著人類社會(huì)的發(fā)展，糧食危機(jī)越來越威脅著人類的生存與發(fā)展，利用基因工程可以為人類開辟新的食物來源。如雞蛋白基因在大腸桿菌和酵母菌中表達(dá)成功，表明人們有希望從發(fā)酵罐里生產(chǎn)出人類需要的卵清蛋白。同樣的，不久的將來，人們還可以從微生物中獲得人們所需要的各種營養(yǎng)物質(zhì)。 學(xué)生5：基因工程應(yīng)用于環(huán)保 基因工程應(yīng)用于環(huán)保，一方面基因工程方法可用于環(huán)境監(jiān)測(cè)。據(jù)報(bào)道，用DNA探針可以檢測(cè)飲用水病毒的含量。具體方法：用一個(gè)特定的DNA片段制成探針，與被測(cè)的病毒DNA雜交，從而把病毒檢測(cè)出來。與傳統(tǒng)方法相比具有快速、靈敏的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的檢測(cè)一次，需幾天或幾個(gè)星期的時(shí)間，精確度不高，而用DNA探針只需一天。據(jù)報(bào)道，能從1t水中檢測(cè)出 10個(gè)病毒來，精確度大大提高。 基因工程還可用于凈化環(huán)境。隨著石油工業(yè)的迅速發(fā)展，石油這種含有多種烴類的物質(zhì)對(duì)環(huán)境造成很大的污染。自然界中，假單相桿菌的細(xì)菌能夠分解石油，但是，每一種假單抱桿菌只能分解石油中的某一種成分。1975年，科學(xué)家用基因工程的方法，把能分解三種焊類的基因都轉(zhuǎn)到能分解另一種烴類的假單抱桿菌內(nèi)，創(chuàng)造出了能同時(shí)分解四種烴類的"超級(jí)細(xì)菌"。 學(xué)生6：展望21世紀(jì)，將是基因工程迅速發(fā)展和日臻完善的世紀(jì)，它將為人類帶來巨大的效益，人們不光在基因工程的技術(shù)上取得突破，還將加速其產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程?；蚬こ虒⒃谌祟惿畹姆椒矫婷姘l(fā)揮它舉足輕重的作用。 教師：同學(xué)們的陳述為我們展示了基因工程的美好前景。現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們看我摘錄的一則消息：xx年英國的研究人員普斯陶伊通過新聞媒體向人展示了他的研究成果：實(shí)驗(yàn)鼠在食用轉(zhuǎn)基因土豆十天后，其腎、脾和消化道都出現(xiàn)了不同程度的損傷。你們?cè)鯓涌创D(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性呢？ 學(xué)生：閱讀教科書P105的內(nèi)容。 學(xué)生：四人一組，根據(jù)課前教師整理印發(fā)給各組的《轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品利弊爭論的要點(diǎn)》，對(duì)教科書P105資料分析中的兩種觀點(diǎn)進(jìn)行思考、討論，找出支持某一觀點(diǎn)的有力論據(jù)。 學(xué)生：分組討論，教師強(qiáng)調(diào)支持某一觀點(diǎn)的論據(jù)要充分，要注意科學(xué)性、客觀性和邏輯性。 教師：將聽證會(huì)將角色扮演的程序、規(guī)則和具體要求以及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，分發(fā)給各組，引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位討論并形成陳述報(bào)告要點(diǎn)。 學(xué)生：在討論的基礎(chǔ)上，協(xié)商或小組指派某個(gè)角色，安排角色扮演活動(dòng)。 教師：角色扮演包括： A. 基因工程研發(fā)人員 B. 轉(zhuǎn)基因生物農(nóng)場主或轉(zhuǎn)基因食品生產(chǎn)商代表 C. 環(huán)保志愿者 D. 消費(fèi)者 E. 食品與藥品檢測(cè)監(jiān)督部門的代表 F. 決策部門主管 G. 法律專家代表 學(xué)生：站在所扮演角色的立場上，收集證據(jù)，按規(guī)定程序陳述。 模擬聽證會(huì) 議題：近來，一些市民和媒體紛紛向市政府反映了他們對(duì)轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品或轉(zhuǎn)基因安全性的擔(dān)憂，呼吁市政府制定條例對(duì)轉(zhuǎn)基因生物及轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)和銷售加以控制。請(qǐng)你作為上述A－F的任一角色參加聽證會(huì)，就是否應(yīng)當(dāng)對(duì)轉(zhuǎn)基因生物與轉(zhuǎn)基因食品加以限制發(fā)表你的看法。 要求：觀點(diǎn)正確，論據(jù)充分，注意科學(xué)性，客觀性和邏輯性。 聽證會(huì)程序： 1． 決策部門的主管陳述聽證會(huì)議題及議程（規(guī)則）； 2． 控辯雙方分別陳述各自的主張； 3． 辯論階段； 4． 法律專家代表陳述我國和世界各主要國家和地區(qū)的有關(guān)法律法規(guī)； 5． 表決有關(guān)條例議案。 學(xué)生：每個(gè)小組選擇其中一個(gè)角色，準(zhǔn)備陳述提綱和辯論材料，做到尊重科學(xué)、體察民意、以理服人、客觀公正、民主決策。 學(xué)生：根據(jù)教師下發(fā)的評(píng)價(jià)表，認(rèn)真聽取控辨雙方的陳述，評(píng)出最佳辯論手。 四、教師精講 自20世紀(jì)70年代以來，以基因工程為代表的生物技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)。轉(zhuǎn)基因作物已在美國、阿根廷及加拿大等國大面積種植，轉(zhuǎn)基因微生物已被大量用于商品化生產(chǎn)各種藥品，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的研究也取得令人矚目的進(jìn)展。這些基因工程生物對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥衛(wèi)生及社會(huì)倫理等方面產(chǎn)生了巨大的影響，在解決人類面臨的環(huán)境惡化、資源匱乏、效益衰退和疾病健康等問題方面，顯示了巨大的作用。 但是，由于基因工程是一門新興的高新技術(shù)，通過基因重組，可將動(dòng)、植物和微生物的基因相互轉(zhuǎn)移，打破了傳統(tǒng)育種之間的界限，能把一種生物體的基因轉(zhuǎn)移至毫不相關(guān)的另一種生物體中，創(chuàng)造出新的物種或新的品種，這必然使人們對(duì)這些產(chǎn)品產(chǎn)生不安和擔(dān)憂，由此引發(fā)了轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品的安全性的爭論。 目前，轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)可能引起的生物安全問題，特別是自由研究、制造、引入（環(huán)境）、投放（如市場）和排放轉(zhuǎn)基因有機(jī)物或轉(zhuǎn)基因生物可能產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和安全問題，已經(jīng)引起許多國家的關(guān)注和學(xué)術(shù)界的爭論。最初對(duì)生物技術(shù)安全性的爭論來源于美國和一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國家的學(xué)術(shù)界，后來逐漸擴(kuò)展到工業(yè)、農(nóng)業(yè)及商業(yè)等部門和文化。道德社會(huì)生活領(lǐng)域。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，因轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)而造成的影響，其中既有積極的也有消極的；既有正面的推動(dòng)作用，也有負(fù)面的風(fēng)險(xiǎn)；既有可以為人類帶來巨大的利益，也可能因管理或處置不當(dāng)而對(duì)人類和環(huán)境造成很大的不利影響，有些科學(xué)家認(rèn)為，轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)里大于弊，對(duì)現(xiàn)代生物技術(shù)的擔(dān)心是多余的，人類既然可以創(chuàng)造轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)，也可以駕馭它。概括起來，關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物的爭論主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面： （1）轉(zhuǎn)基因生物可能對(duì)環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。 （2）轉(zhuǎn)基因生物可能對(duì)人體健康產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重的可以致癌和其他遺傳病。 （3）基因武器可能給人類帶來毀滅性的危險(xiǎn)。 現(xiàn)在，我國農(nóng)業(yè)部、衛(wèi)生部、國家出入境檢驗(yàn)檢疫局和國家環(huán)境保護(hù)總局越來越重視轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品非得安全性，正密切關(guān)注國際上有關(guān)管理法規(guī)的動(dòng)向。 五、評(píng)價(jià)反饋 收回下發(fā)的評(píng)價(jià)表，師生共同評(píng)出最佳辯論手、優(yōu)秀學(xué)習(xí)小組。 六、課堂小結(jié) 一、基因工程的應(yīng)用 1、農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 (1) 獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物 (2）培育出具有各種抗逆性的作物新品種 2、畜牧業(yè)上的應(yīng)用 (1)培育各種具有優(yōu)良品質(zhì)的動(dòng)物 (2)利用動(dòng)物乳腺細(xì)胞獲得人類所需要的各種物質(zhì) 3、食品工業(yè)上的應(yīng)用 為人類開辟新的食物來源 4、基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生 （1）生產(chǎn)基因工程藥品 （2）用于基因診斷與基因治療 基因診斷：用放射性同位素、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子做探針，利用DNA分子雜交的原理，鑒定被檢測(cè)標(biāo)本上的遺傳信息，達(dá)到檢測(cè)疾病的目的。 基因治療：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。 5、基因工程與環(huán)境保護(hù) （1）用于環(huán)境檢測(cè) （2）用于被污染環(huán)境的凈化 二、關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性 三、本章小結(jié)： 七、布置作業(yè) P106：拓展題2、3。 八、課后拓展 課外實(shí)踐：調(diào)查轉(zhuǎn)基因食品的發(fā)展現(xiàn)狀。 步驟要求：寫出開題報(bào)告、制作調(diào)查表、進(jìn)行調(diào)查、寫出調(diào)查報(bào)告。 【板書設(shè)計(jì)】 (1)獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物 (2)培育出具有各種抗逆性的作物新品種 (1)培育各種具有優(yōu)良品質(zhì)的動(dòng)物 (2)利用動(dòng)物乳腺細(xì)胞獲得人類所需要的各種物質(zhì) 為人類開辟新的食物來源 基因診斷： 基因治療： （1）用于環(huán)境檢測(cè) （2）用于被污染環(huán)境的凈化 基因工程與環(huán)境保護(hù) （1）生產(chǎn)基因工程藥品 （2）用于基因診斷與基因治療 基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生 食品工業(yè)上的應(yīng)用 畜牧業(yè)上的應(yīng)用 農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 基因工程的應(yīng)用 關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性 【習(xí)題詳解】 （一） 練習(xí) （P106） （二）拓展題 2．提示：例如，可以向客戶說明農(nóng)場具備相應(yīng)的安全檢測(cè)設(shè)施和措施，已經(jīng)領(lǐng)取了農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書，產(chǎn)品中所含有的成分都是自然界天然存在的物質(zhì)，產(chǎn)品經(jīng)過試用表明對(duì)人體無害等。 3．提示：例如，“轉(zhuǎn)基因土豆——肝炎患者的希望!！”等。 （二）本節(jié)聚焦 （P102） 1、基因工程有哪些應(yīng)用？ 基因工程有廣泛的應(yīng)用 ，在農(nóng)業(yè)上：可獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物；能培育出具有各種抗逆性的作物新品種 。在畜牧業(yè)上：培育各種具有優(yōu)良品質(zhì)的動(dòng)物；利用動(dòng)物乳腺細(xì)胞獲得人類所需要的各種物質(zhì)。在食品工業(yè)上：可為人類開辟新的食物來源。在基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生方面：可生產(chǎn)基因工程藥品；可用于基因診斷與基因治療，基因診斷：用放射性同位素、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子做探針，利用DNA分子雜交的原理。 基因治療：把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞。在基因工程與環(huán)境保護(hù)上:用于環(huán)境檢測(cè):用于被污染環(huán)境的凈化. 2、轉(zhuǎn)基因食品安全嗎？ 這是一道開放試題，只要答案合理，都可以得分。 【備課資料】 1、我國轉(zhuǎn)基因生物的利用現(xiàn)狀 1981年，科學(xué)家第一次成功地將外源基因?qū)藙?dòng)物胚胎，創(chuàng)立了培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的技術(shù)。1982年，科學(xué)家獲得轉(zhuǎn)基因小鼠。1983年，又獲得轉(zhuǎn)基因煙草、馬鈴薯。目前，國際上獲得的轉(zhuǎn)基因植物已達(dá)100種以上。以下列舉了我國轉(zhuǎn)基因生物的利用情況。 基因工程藥物 基因工程藥物主要來自三個(gè)方面：一是微生物基因工程，即把目的基因?qū)舜竽c桿菌等工程菌中，通過微生物表達(dá)目的基因的產(chǎn)物；二是細(xì)胞基因工程，即用哺乳動(dòng)物細(xì)胞株表達(dá)目的產(chǎn)物；三是轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，即將目的基因直接導(dǎo)人鼠、兔、羊、豬體內(nèi)，使目的基因在哺乳動(dòng)物體內(nèi)表達(dá)，從而獲得目的產(chǎn)物。下表列舉了部分利用基因工程技術(shù)研制的藥品。 利用基因工程技術(shù)研制的部分藥品 產(chǎn)品名稱 菌株或細(xì)胞 應(yīng)用 人胰島素 大腸桿菌 治療糖尿病 人生長激素（GH） 大腸桿菌 治療生長缺陷癥 表皮生長因子（EGF） 大腸桿菌 治療燙傷、胃潰瘍等 腫瘤壞死因子 大腸桿菌 殺死某些腫瘤細(xì)胞 白細(xì)胞介素-2（IL-2） 大腸桿菌 治療某些癌癥 尿激酶原 大腸桿菌 治療心臟病 α-干擾素 酵母菌 治療癌癥或病毒感染 乙型肝炎疫苗 酵母菌 預(yù)防病毒性肝炎 組織溶纖酶原激活劑（tPA） 哺乳動(dòng)物細(xì)胞 治療心臟病 環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用 人類活動(dòng)造成的各種污染(包括工業(yè)廢水、廢氣、各種廢棄物、有毒化學(xué)物質(zhì)、電磁和放射性物質(zhì)等)對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，已成為威脅人民生活的嚴(yán)重問題。生物技術(shù)在環(huán)境治理上發(fā)揮著不可替代的作用。美國培育的基因工程“超級(jí)菌”，幾小時(shí)就可降解自然菌種需1年才能降解的水上浮油；日本將嗜油酸單胞桿菌的耐汞基因轉(zhuǎn)入腐臭單胞桿菌，使該菌株既能有效處理環(huán)境中汞污染，又能將汞回收利用。目前，已成功培植出一種能高效地吸收重金屬的轉(zhuǎn)基因煙草，它對(duì)土壤中重金屬具有很強(qiáng)的抵抗能力和吸附能力，如果把轉(zhuǎn)基因的煙草種于被污染的土壤，就能利用它來吸收和排除土壤中的重金屬。 動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器 動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器是20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乳房作為生物發(fā)酵工廠，大規(guī)模生產(chǎn)某些急需的生物活性物質(zhì)或藥用蛋白的高新技術(shù)。 目前利用動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)醫(yī)用蛋白質(zhì)已經(jīng)受到高度的重視。荷蘭用轉(zhuǎn)基因牛生產(chǎn)乳鐵蛋白；英國成功研制轉(zhuǎn)基因羊，從其乳汁中提取抗胰蛋白酶；我國研制出五頭轉(zhuǎn)基因羊，乳汁中含有治療血友病的凝血因子。 2、我國《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全條例》有關(guān)規(guī)定 (摘要) 為了加強(qiáng)我國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物的安全管理，保障人體健康和生物安全，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展，xx年5月23日，國務(wù)院公布了《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例》(以下簡稱條例)?！稐l例》共8章56條，以下是有關(guān)規(guī)定的摘要。 (1)本條例所稱農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物，是指利用基因工程技術(shù)改變基因組構(gòu)成，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或者農(nóng)產(chǎn)品加工的動(dòng)植物、微生物及其產(chǎn)品，主要包括： 轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物(含種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種)和微生物； 轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物、微生物產(chǎn)品； 轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品的直接加工品； 含有轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物、微生物或者其產(chǎn)品成分的種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種、農(nóng)藥、獸藥、肥料和添加劑等產(chǎn)品。 本條例所稱農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全，是指防范農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物對(duì)人類、動(dòng)植物、微生物和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成的危害或者潛在風(fēng)險(xiǎn)。 (2)生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因植物種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種，應(yīng)當(dāng)取得國務(wù)院農(nóng)業(yè)行政主管部門頒發(fā)的種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種生產(chǎn)許可證。 生產(chǎn)單位和個(gè)人申請(qǐng)轉(zhuǎn)基因植物種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種生產(chǎn)許可證，除應(yīng)當(dāng)符合有關(guān)法律、行政法規(guī)規(guī)定的條件外，還應(yīng)當(dāng)符合下列條件： 取得農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書并通過品種審定； 在指定的區(qū)域種植或者養(yǎng)殖； 有相應(yīng)的安全管理、防范措施； 國務(wù)院農(nóng)業(yè)行政主管部門規(guī)定的其他條件。 (3)生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因植物種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種的單位和個(gè)人，應(yīng)當(dāng)建立生產(chǎn)檔案，載明生產(chǎn)地點(diǎn)、基因及其來源、轉(zhuǎn)基因的方法以及種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種流向等內(nèi)容。 (4)經(jīng)營轉(zhuǎn)基因植物種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種的單位和個(gè)人，應(yīng)當(dāng)建立經(jīng)營檔案，載明種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種的來源、貯存、運(yùn)輸和銷售去向等內(nèi)容。 (5)在中華人民共和國境內(nèi)銷售列入農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物目錄的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物，應(yīng)當(dāng)有明顯的標(biāo)識(shí)。列入農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物目錄的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物，由生產(chǎn)、分裝單位和個(gè)人負(fù)責(zé)標(biāo)識(shí)；未標(biāo)識(shí)的，不得銷售。經(jīng)營單位和個(gè)人在進(jìn)貨時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)貨物和標(biāo)識(shí)進(jìn)行核對(duì)。經(jīng)營單位和個(gè)人拆開原包裝進(jìn)行銷售的，應(yīng)當(dāng)重新標(biāo)識(shí)。 (6)國家對(duì)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全實(shí)行分級(jí)管理評(píng)價(jià)制度，建立農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評(píng)價(jià)制度，對(duì)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物實(shí)行標(biāo)識(shí)制度。 (7)國務(wù)院農(nóng)業(yè)行政主管部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研究與試驗(yàn)安全評(píng)價(jià)管理工作，并設(shè)立農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全委員會(huì)，負(fù)責(zé)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物的安全評(píng)價(jià)工作。農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全委員會(huì)由從事農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研究、生產(chǎn)、加工、檢驗(yàn)檢疫以及衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)等方面的專家組成。 (8)國務(wù)院農(nóng)業(yè)行政主管部門根據(jù)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因的安全評(píng)價(jià)工作的需要可以委托具備檢測(cè)條件和能力的技術(shù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)行檢測(cè)。 (9)從事農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研究與試驗(yàn)的單位，應(yīng)當(dāng)具備與安全等級(jí)相適應(yīng)的安全設(shè)施和措施，確保農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研究與試驗(yàn)的安全，并成立農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全小組，負(fù)責(zé)本單位農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研究與試驗(yàn)的安全工作。 《條例》指出，從事農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研究與試驗(yàn)單位，應(yīng)當(dāng)具備相應(yīng)的安全設(shè)施和措施，確保農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研究與試驗(yàn)的安全，在生產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)束后，可以申請(qǐng)領(lǐng)取農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全