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基因工程与转基因生物
更新时间:2010/3/1  作者:本站原创 佚名  阅读:6769次  
基因工程与转基因生物
松江一中 赵金萍
教材分析:本节内容是第六章《遗传信息的的传递和表达》的第三节内容,第六章是高中生命科学的重点内容,历来是高考和结业考的重点考查内容,而第三节《基因工程与转基因生物》内容是当今生物技术发展的重要应用,人们的衣食住行里不开转基因生物,所以本节内容一方面让学生正确认识基因工程所带来的巨大社会效益和经济效益,以及社会伦理和安全性问题,树立正确的科学价值观,另一方面,能够让学生正确认识基因工程的安全性以及基因工程的应用前景。
教学设计:
本节的内容属于微观层面的操作,为学生进一步了解和学习这方面的知识奠定一个基础。不过,因为本节的内容看不见、摸不着,很多学生会觉得难以接受,同时也很难形成兴趣。因此,本节教学的关键点在于:激发学生的学习兴趣、将微观操作转化为形象可见的宏观操作。
对于激发学生的学习兴趣,可以利用基因工程的成果,甚至是这方面的假想成果来激发学生的学习兴趣,课前让学生到超市调查有哪些商品标明了含转基因成分,让学生认识到转基因技术与我们的生活息息相关。
教学目标:
1、知识与技能:概述基因工程的主要步骤以及质粒、限制酶、DNA连接酶的工作原理。
2、过程与方法:通过学习和阅读基因工程发展过程的学习,能够简单设计基因工程的主要步骤。
3、情感态度与价值观:全面思考基因工程所带来的巨大社会效益和经济效益,以及社会伦理和安全性问题,树立正确的科学价值观,能够正确认识基因工程的安全性以及基因工程的应用前景。
教学重点和难点:
教学重点:基因工程的概念以及主要步骤
教学难点:质粒、限制酶、DNA连接酶的工作原理
教学过程:
导入:
学生活动:观看影片《蜘蛛侠》片面,分析蜘蛛侠产生的原因。
(介绍基因工程产品、生动的事例,引发学生学习基因工程的积极性、主动性。)
一、基因工程的含义:
依据预先设计的蓝图,用人工方法将某种生物的基因,接合到另一种生物的基因组DNA中并使其表达,使后者获得新的遗传性状,产生出人类所需要的产物,或创造出新的生物类型的现代生物技术。
学生活动:转基因技术需要哪些工具?
二、基因操作的工具
  1、基因的剪刀——限制性核酸内切酶(简称限制酶)。
 
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的切割点上将DNA 分子切断。目前已发现的限制酶有200多种
2、分子运输车:基因的运输工具——运载体
    作用:将外源基因送入受体细胞。
    常用的运载体:质粒
质粒的特点:细菌中独立于拟核DNA之外的双链闭环的DNA
3、基因的化学浆糊──DNA连接酶
作用:将互补配对的两个黏性末端连接起来,使之成为一个完整的DNA分子。
学生活动:你目前最想获得什么样的生物?请根据你的理想,自己设计获取该生物的基因工程步骤。
三、基因操作的基本步骤
 1、 获取目的基因
    目的基因概念:人们所需要的特定基因,如人的胰岛素基因、抗虫基因、抗病基因、干扰素基因等。
    获取途径:
①直接分离:从体细胞的DNA中直接分离基因。
②人工合成:适用于获取真核细胞中的目的基因。
2、 目的基因与运载体结合
   
3、将重组DNA分子(重组质粒)导入受体细胞
    常用的受体细胞:大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌、动植物细胞
4、 目的基因检测与表:
四、转基因技术的应用:
1、微生物基因工程:目前主要用于药用蛋白质的生产。
学生活动:阅读教材谈谈微生物基因工程有哪些应用?
胰岛素、生长激素、干扰素、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产,均为解除人类的病苦,提高人类的健康水平发挥了重大的作用
2、植物基因工程:
学生活动:阅读教材谈谈植物基因工程有哪些应用?
培养抗虫、抗病、抗除草剂、抗旱、抗盐碱、抗冻的转基因植物。
学生活动:阅读教材谈谈动物基因工程有哪些应用?
3、动物基因工程:
(1)获取具有优良性状的动物新品种。
(2)乳腺生物反应器:
从动物的乳汁中获得人源性蛋白质药物。
(3) 基因治疗:
通过基因工程给患有遗传病的人体内导入正常基因可“一次性”解除病人的疾苦。
五、转基因生物产品的安全性:
学生活动:讨论转基因生物安全性。
1、转基因生物本身是否会对生态环境造成不利的影响;
A、转基因植物演变成农田杂草的可能性。
科学家赋予了转基因植物某些全新的性状,增强了它们与其他生物的生存竞争能力,可能会成为某一地区新的优势种,成为“入侵生物而成为杂草”。
B、转基因植物演变成农田杂草的可能性
抗除草剂基因等可能会通过花粉传播或近缘杂交进入到杂草或半驯化植物中,结果产生出超级杂草。
C、诱发病虫产生抗性。
具有抗虫功能的转基因植物,其体内产生的抗虫蛋白可能使害虫产生抗性,使害虫变得更加难以防治。
2、转基因生物产品是否会对人类的健康造成损害。 
(1)、有毒物质
     抗性选择标记基因可能编码出对人体有直接毒性的蛋白质,或者编码出的蛋白质所具有的催化功能对宿主的代谢具有潜在毒性作用,并出现滞后效应或长期效应。
(2)、过敏性
     转基因植物可能会表达出过敏蛋白,可能会对过敏体质的人产生过敏反应。
练习:
1、20世纪80年代,科学家从一种天然杀虫细菌中分离出Bt毒素蛋白基因,并成功地转移到棉花中,培育出了转基因抗虫棉。请据此回答下列问题:
(1)该植物基因工程中,目的基因是(                          )
(2)在转基因抗虫棉的叶片中含有(                 )蛋白,当害虫食用这种叶片后会被毒杀,因此种植抗虫棉能少用杀虫剂,从而减少杀虫剂对(           )的影响。
(3)大面积种植抗虫棉,也有可能使Bt毒素蛋白基因向其他植物(        );也有可能使害虫产生(        )性,造成一些负面影响。
2、1989年,英国科学家培育出转人源性抗胰蛋白酶基因绵羊,这种绵羊能从乳腺分泌抗胰蛋白酶,含量高达每升乳汁35克。从乳汁中提取的抗胰蛋白酶可用于治疗人肺气肿,请回答下列问题:
(1)本转基因技术的目的基因是(                              )。操作时,在体外将目的基因注射到母羊的(              )中,并使它发育成早期胚胎植入(              )。
(2)本转基因技术的目标是从(              )中获得药用人源性蛋白质。
课后探究:
课题:利用网络资源并结合教材中的资料分析,就“转基因生物和转基因食品的安全性”以小论文的形式发表个人见解。
教后反思:
在介绍基因工程的工具和基本过程时,可以采用类比的方法让学生更好的理解记忆工程的工具和基本过程。比如说:用宏观的剪切和黏结任务来模拟基因的限制性内切酶和DNA连接酶的工作过程,学生更容易接受和理解。
转基因技术的的应用这部分教学设计让学生学生认识到生物技术对改善人类的生活水平和推动社会向前发展的巨大作用。转基因生物产品的安全性这部分内容发挥学生的积极性和主动性,强调同学之间的相互合作,培养学生的合作互助意识,形成学习与交流的合作技能,升华同学间的友谊,这也是生命教育的一项重要内容。同时,也使学生深刻认识到转基因技术存在严重的安全性问题,但这也会给学生造成“谈虎色变”的后果,惧怕转基因技术。教师应使学生认识到转基因技术同现代任何一项工业技术一样,转基因技术也具有两面性,有长亦有短。但在发展转基因技术等生物技术时,应该扬长避短、趋利避害、规范管理,使转基因技术能够健康发展。只要通过科学家的进一步研究和各国对转基因技术的规范管理,保证转基因技术的研究和开发的健康而有序,制定相关的法律、法规,健全转基因生物和转基因食品的管理,如对转基因作物进行监管,对转基因食品进行标识等,应该更深入的了解转基因技术其中的奥秘,只有更了解它才能利用好它,让我们的生活更加美好和谐,使公众对转基因技术有一个较为科学的认识,主动地接受转基因食品,使转基因技术贴近民众,造福于人类。
 




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