第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用
（一）教學(xué)目標(biāo)
1、 知識(shí)方面：
（1）簡(jiǎn)述基因工程的基本原理。
（2）舉例說(shuō)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。
2、能力方面：
（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(wèn)題，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。
（2） 通過(guò)制作模型的活動(dòng)來(lái)模擬基因工程的操作過(guò)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(guò)程。
（3）通過(guò)對(duì)書(shū)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(wèn)題的能力。
3、情感態(tài)度和價(jià)值觀方面：
(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(wèn)題的討論和決策的方法。
（3）通過(guò)學(xué)習(xí)了解我國(guó)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(kāi)闊學(xué)生的思路，養(yǎng)成學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義熱情，樹(shù)立在學(xué)習(xí)上努力刻苦的決心。
（二）教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
重點(diǎn)：(1)基因工程的基本原理。(2)基因工程的安全性問(wèn)題。
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。
（三）教學(xué)設(shè)計(jì)思路
本節(jié)內(nèi)容計(jì)劃用1課時(shí)。基因工程知識(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(lái)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(guò)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(guò)程和方法，而不必引入過(guò)多的專業(yè)術(shù)語(yǔ)和詳細(xì)的操作技術(shù)，語(yǔ)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。教師用制作的電腦動(dòng)畫(huà)來(lái)表現(xiàn)基因工程這一動(dòng)態(tài)過(guò)程。使學(xué)生切身體會(huì)基因工程“剪、拼、接、轉(zhuǎn)”的主要過(guò)程。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(guò)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(wèn)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。
最后，通過(guò)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。
（四）教學(xué)過(guò)程
| 教學(xué)過(guò)程 | 教學(xué)內(nèi)容 | 教學(xué)手段 |
| 新課引入 | 選育、雜交、誘變，實(shí)踐、理論、實(shí)踐，幾多輝煌，幾多遺憾?；蚬こ坍愜娡黄?，朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，光明無(wú)限?；蚬こ痰恼Q生，使人們能按照所設(shè)計(jì)的藍(lán)圖，進(jìn)行跨越種間鴻溝的基因轉(zhuǎn)移，從而定向的改變生物的遺傳特性，創(chuàng)造出新的生物類型?；蛘哒f(shuō)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呢？ | 結(jié)合課件與實(shí)例演示 |
| 問(wèn)題探究 | 為什么能把人的基因“嫁接”到細(xì)菌上？ 你能推測(cè)這種“嫁接”怎樣才能實(shí)現(xiàn)的嗎？ 這種“嫁接”對(duì)品種的改良有什么意義？ | 利用“問(wèn)題探討”，提出問(wèn)題組織學(xué)生討論、交流。 |
| 基因工程的原理 基因工程的工具 基因工程的步驟 | 基因工程把一種生物的基因“嫁接”到另一種生物上。 用什么樣的方法才能實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)這種“嫁接”呢？ 基因工程所需要的工具是怎樣的呢？ 基因的“剪刀”是什么？EcoRI限制酶在DNA分子內(nèi)部“下剪刀”的部位是怎樣的？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？ 基因的針線是什么？其作用部位在哪？ 什么是運(yùn)載體？常用的運(yùn)載體有哪些？是否要用同一種限制性內(nèi)切酶來(lái)處理運(yùn)載體呢？ 基因工程的四個(gè)步驟 舉例說(shuō)明什么是目的基因。 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？ 在目的基因的檢測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)的對(duì)象是什么？ | 學(xué)生思考基因工程的大致步驟和所需要的工具，然后教師演示課件加深印象 課件演示基因工程的步驟 歸納小結(jié) |
| 基因工程的應(yīng)用 | 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。 基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用主要表現(xiàn)在哪些方面？ （1）通過(guò)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。 （3）基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)的應(yīng)用 基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用主要在哪些方面？ （1） 用于生產(chǎn)基因工程藥品 （2）用于基因診斷和基因治療 基因工程應(yīng)用于環(huán)保（環(huán)境監(jiān)測(cè)與凈化環(huán)境） | 學(xué)生課件或資料演示 教師通過(guò)課件向?qū)W生展示基因工程的成就 |
| 轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性 | 轉(zhuǎn)基因作物已在美國(guó)、阿根廷及加拿大等國(guó)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(wèn)題方面，顯示了巨大的作用。 關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物的爭(zhēng)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(lái)毀滅性的危險(xiǎn)。 | 可以組織學(xué)生收集資料，進(jìn)行正反兩方面的辯論或角色扮演或出版報(bào)等方式進(jìn)行教學(xué) |
| 反饋與鞏固 | 學(xué)生完成練習(xí) 布置學(xué)生課后完成：搜集基因工程應(yīng)用的事例及其價(jià)值的資料；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。 | 精選習(xí)題 |
五、本章課堂教學(xué)效果評(píng)價(jià)檢測(cè)
教學(xué)評(píng)價(jià)1
1．運(yùn)用不同生物學(xué)原理，可培育出各種符合人類需要的生物品種。下列敘述錯(cuò)誤的是（ B ）
A．培育青霉素高產(chǎn)菌株是利用基因突變的原理
B．培育無(wú)子西瓜是利用基因重組的原理
C．培育八倍體小黑麥利用的是染色體變異的原理．
D．培育無(wú)子番茄利用的是生長(zhǎng)素促進(jìn)果實(shí)發(fā)育的原理
2．育種科學(xué)家將一些作物種子搭載神舟五號(hào)飛船進(jìn)入太空，經(jīng)過(guò)宇宙射線、微重力等綜合因素的作用，使作物種子內(nèi)的DNA發(fā)生變化，進(jìn)而培育出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的新品種。這種方法屬（C ）
A.雜交育種 B.單倍體育種 C.誘變育種 D.多倍體育種
3、下列關(guān)于育種優(yōu)點(diǎn)的敘述，不正確的是（ C ）
A.多倍體較二倍體莖稈粗壯，果實(shí)種子大
B.人工誘變育種能提高變異頻率
C.雜交育種能產(chǎn)生新基因
D.利用單倍體育種可明顯縮短育種年限
解析：生物可遺傳的變異有三個(gè)來(lái)源：基因重組、基因突變和染色體變異。基因重組和染色體變異不能產(chǎn)生新基因，能產(chǎn)生新基因型。基因突變可以產(chǎn)生前所未有的新基因。基因重組是雜交育種的基礎(chǔ)，染色體變異是多倍體和單倍體育種的基礎(chǔ)，基因突變是誘變育種的基礎(chǔ)。只有誘變育種才能產(chǎn)生新基因。答案：C
4、下列各育種措施中，能產(chǎn)生新基因的是（ C ）
A.高稈抗銹病小麥和矮稈易染銹病小麥雜交獲矮稈抗銹病優(yōu)良品種
B.用秋水仙素誘導(dǎo)二倍體西瓜獲無(wú)籽西瓜
C.用X射線、紫外線處理青霉菌獲高產(chǎn)青霉株
D.用離體花藥培育小麥植株
解析：A屬于基因重組，不能產(chǎn)生新基因，只能形成新基因型；B屬于染色體變異，也無(wú)新基因產(chǎn)生；D屬于單性生殖；C經(jīng)過(guò)處理后，可使青霉菌產(chǎn)生新的基因，以致產(chǎn)生新的青霉株。答案：C
5、已知水稻高稈（T）對(duì)矮稈（t）為顯性，抗?。?/font>R）對(duì)感病（r）為顯性，這兩對(duì)基因在非同源染色體上?，F(xiàn)將一株表現(xiàn)型為高稈抗病的植株的花粉授給另一株表現(xiàn)型相同的植株，所得后代表現(xiàn)型是高稈∶矮稈=3∶1，抗病∶感病=3∶1，根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，判斷下列敘述錯(cuò)誤的是（ D?。?/span>
A.以上后代群體的表現(xiàn)型有4種
B.以上后代群體的基因型有9種
C.以上兩株親本可以分別通過(guò)不同雜交組合獲得
D.以上兩株表現(xiàn)型相同的親本，基因型不相同
解析：由題意知，表現(xiàn)型相同的兩親本基因型為TtRr×TtRr，其子代表現(xiàn)型有4種，基因型有9種，親本基因型可以通過(guò)不同雜交組合獲得。答案：D
6、良種對(duì)于提高農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)和抗病性等具有重要作用。目前培養(yǎng)良種有多種途徑。其一是具有不同優(yōu)點(diǎn)的親本雜交，從其后代中選擇理想的變異類型，此變異來(lái)源于_____________，選育過(guò)程中性狀的遺傳遵循 、 規(guī)律。其二是通過(guò)射線處理，改變已有品種的個(gè)別重要性狀，變異來(lái)源于 ，實(shí)質(zhì)上是細(xì)胞中DNA分子上的堿基發(fā)生改變。其三是改變?nèi)旧w數(shù)目，例如用秋水仙素處理植物的分生組織，經(jīng)過(guò)培育和選擇能得到 植株。
6答案：基因重組 基因分離規(guī)律、基因自由組合規(guī)律 基因突變 多倍體
教學(xué)評(píng)價(jià)2
1、科學(xué)家經(jīng)過(guò)多年的努力，創(chuàng)立了一種新興的生物技術(shù)――基因工程，實(shí)施該工程的最終目的是（ ）
A定向提取生物體的DNA分子
B定向地對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切”
C在生物體外對(duì)DNA分子進(jìn)行改造
D定向地改造生物的遺傳性狀
解析：基因工程是通過(guò)對(duì)生物體的基因進(jìn)行修飾改造，使之按照人們的意思表現(xiàn)出人們所需的性狀，產(chǎn)生人類所需要的基因產(chǎn)物，可見(jiàn)，基因工程的目的是要定向改造生物的遺傳性狀。答案：D
2、不同物種之間存在生殖隔離，可以打破物種界線進(jìn)行育種的方式是（ D ）
A 誘變育種 B雜交育種 C單倍體育種 D轉(zhuǎn)基因育種
3. 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)的是 （ C ）
A人工合成目的基因 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)
4、遺傳工程技術(shù)中常用的質(zhì)粒其本質(zhì)是什么分子？一般取自何類生物？ （ C ）
A．蛋白質(zhì) 噬菌體 B．蛋白質(zhì) 動(dòng)物細(xì)胞
C．DNA 細(xì)菌細(xì)胞 D．DNA 植物細(xì)胞
5、基因工程的設(shè)計(jì)施工是在什么水平上進(jìn)行的？ （ C ）
A．細(xì)胞 B．細(xì)胞器 C．分子 D．原子
7.用基因工程生產(chǎn)胰島素的主要原因是 （ B ）
A.工藝簡(jiǎn)單，容易操作 B.生產(chǎn)量大，價(jià)格較低
C.所生產(chǎn)的胰島素可以用于口服 D.所生產(chǎn)的胰島素療效大大提高
8、1978年，美國(guó)科學(xué)家利用工程技術(shù)，將人類胰島素基因拼接到大腸桿菌的DNA分子中，然后通過(guò)大腸桿菌的繁殖，生產(chǎn)出了人類胰島素。請(qǐng)回答：
（1）上述人類胰島素的合成是在 處進(jìn)行的，其決定氨基酸排列順序的mRNA模板是由 基因轉(zhuǎn)錄而成的。
（2）合成的該胰島素含51個(gè)氨基酸，由2條多肽鏈組成，那么決定它合成的基因中至少應(yīng)含有堿基 個(gè)。
（3）不同種生物之間的基因移植成功，說(shuō)明了生物共用的是一套 。
解析：將人的胰島素基因轉(zhuǎn)接到大腸桿菌DNA分子上，由于各種生物共用一套密碼子，所以人的胰島素基因通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯在大腸桿菌的核糖體上合成人的胰島素。人的胰島素由51個(gè)氨基酸組成，所以人的胰島素基因中有51×6=306個(gè)堿基。
答案：（1）大腸桿菌核糖體 人類胰島素 （2）306 （3）密碼子
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