高中生物選修3全套教案

PAGEword格式完美整理/《現(xiàn)代生物科技專題》〔人教版選修3專題一基因工程第一節(jié)基因工程的簡介教學目標：1．知識方面〔1了解基因工程的基本概念?！?基因操作的工具和基本操作程序?！?舉例說出基因工程在農業(yè)、醫(yī)藥等領域的應用。2．態(tài)度價值觀方面〔1通過學習基因工程的概念,使學生認識到科學研究需要的嚴謹,激發(fā)為祖國而奮斗的精神。〔2通過學習基因操作的工具和基本程序及應用,使學生樹立結構與功能相統(tǒng)一的辯證唯物主義觀念。3．能力方面〔1通過對圖片、動畫等的觀察,讓學生學會科學的觀察方法,培養(yǎng)觀察能力。〔2通過利用課本以外的資料和網(wǎng)絡信息解決學習中發(fā)現(xiàn)的問題,培養(yǎng)學生的自主學習的能力?！?通過多媒體課件對基本概念、基本原理的學習,引導學生主動參與教學過程的探究活動,培養(yǎng)學生的獲取新知的能力、分析和解決問題的能力及交流與合作的能力。教學重點：基因操作的工具和基本程序及應用。教學難點：1．限制酶和運載體的作用。2．提取目的基因的方法和目的基因導入受體細胞的途徑。3．基因工程的應用。教學方法：以探究法、談話法、材料教學法相結合。具體方法：1．以具體事例講述,學生制作模型,使學生切身體會基因工程"剪、拼、接、轉"的主要過程。2．搜集資料,采用思考、分析、想像、推斷和辯論等方法,明確基因工程的應用。教學課時：3課時教學過程：[第一課時]：DNA重組技術的基本工具一．復習導入新課教師活動：投影幻燈片,引導學生思考、分析討論。1．遺傳的物質基礎是什么？2．生物體遺傳的基本單位是什么？3．為什么生物界的各種生物間的性狀有如此大的差別呢？4．生物的性狀是怎樣表達的？5．各種生物的性狀都是基因特異性表達的結果,那么,人類能不能改造基因呢？使原來本身沒有某一性狀的生物而具有某個特定的性狀呢？6．各種生物間的性狀千差萬別,這是為什么呢？引導學生回答：生物體的不同性狀是基因特異性表達的結果。教師舉例：1．青霉菌能產(chǎn)生對人類有用的抗生素——青霉素2．豆科植物的根瘤菌能夠固定空氣中的氮氣3．人的胰島B細胞能分泌胰島素調節(jié)血糖的濃度教師提問：以上幾種生物各有其特定的性狀,這些性狀都是基因特異性表達的結果。但是人類能不能改造基因呢？在引導學生思考、探究的同時引出本節(jié)課題。二、講授新課1．基因工程的概念：課前布置學生自學教材上的知識內容,讓學生理解基因工程的概念,并引導學生回答表中內容?；蚬こ痰膭e名基因拼接技術或DNA管理費用技術操作環(huán)境生物體外操作對象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切——拼接——導入——表達結果人類需要的基因產(chǎn)物教師活動：投影問題引導學生討論,引出基因操作的工具?；蚬こ痰牟僮魉绞窃贒NA分子水平進行的,所以用普通的操作工具能夠在如此微觀的條件下操作嗎？2．基因操作的工具基因工程培育抗蟲棉的簡要過程蘇云金芽孢桿菌基因工程培育抗蟲棉的簡要過程蘇云金芽孢桿菌〔有抗蟲特性提取抗蟲基因普通棉花〔無抗蟲特性棉花細胞〔含抗蟲基因與運載體DNA拼接、導入棉花植株〔有抗蟲特性學習探究1：在基因工程培育抗蟲棉的過程中,關鍵步驟或難點是什么？學生活動：分析、討論,學生與教師共同對基因工程關鍵歸納總結。關鍵步驟一：抗蟲棉從蘇云金孢桿菌細胞內提取。關鍵步驟二：抗蟲基因與運載體DNA拼接。關鍵步驟三：抗蟲基因進入棉花細胞。學習探究2：怎樣才能在蘇云金芽孢桿菌DNA分子中的眾多基因中找到所需抗蟲基因呢？又怎樣將它從DNA長鏈中提取出來？又如何將提取出的抗蟲基因與棉花細胞的DNA結合在一起呢？引導學生探究、分析、總結：〔1"分子手術刀"又叫基因剪刀——限制性內切酶分布：主要在微生物中作用特點：特異性,即識別特定的核苷酸序列,切割特定的切點。結果：產(chǎn)生黏性末端〔堿基互補配對。播放投影幻燈片的實例。限制酶切割限制酶切割DNA分子示意圖C︱GAATTG︱CTTAA︱︱︱︱黏性末端TTAAG|CC︱GAATT〔2"分子縫合針"又叫基因針線——DNA連接酶連接部位：磷酸二酯鍵。DNA連接酶作用示意圖CDNA連接酶作用示意圖C︱GAATTG︱CTTAA︱︱︱︱學習探究3：用DNA連接酶連接兩個相同的黏性末端要連接幾個磷酸二酯鍵？用限制性內切酶切一個特定基因要切斷幾個磷酸二酯鍵？〔3"分子運輸車"又叫基因的運輸工具——基因進入受體細胞的載體作用：將外源基因送入受體細胞。具備的條件：能在宿主細胞內復制并穩(wěn)定地保存；具有多個限制酶切點；具有某些標記基因。種類：質粒、噬菌體和動植物病毒。質粒的特點：質粒是基因工程中最常用的運載體；最常用的質粒是大腸桿菌的質粒；是細胞染色體外能自我復制的小型環(huán)狀DNA分子；質粒的大小只有普通細菌染色體的1%左右；存在于許多細菌及酵母菌等微生物中；質粒的存在對宿主細胞生存沒有決定性的作用；質粒的復制只能在宿主細胞內完成?！沧陨砑毎幸部蓪W習探究4：1、質粒上會存在某些標記基因,這些標記基因有什么用途？2、要想將某個特定基因與質粒相連,需要用幾種限制性內切酶和幾DNA連接酶處理？課堂小結：基因工程的概念和的基本操作工具。課后記：本節(jié)課主要學習基因工程的基本概念和基因工程的基本操作工具,學生能充分利用自己查找和老師提供的教學資料進行學習探究,效果較好。但學生在質粒的認識上還有待進一步提高。下節(jié)課應重新啟發(fā)學生復習有關知識,提高學生的認知能力。[第二課時]基因工程的基本操作程序一、復習鞏固,引出課題教師活動：以談話的方式提出下列問題1、什么是基因工程？2、基因工程的工具酶有幾種？分別是什么？3、基因的剪刀是什么？其主要作用是什么？4、基因的針線是什么？其主要作用是什么？5、基因的運輸工具是什么？6、運載體必須具備的條件是什么？最常用的運載體是什么？7、質粒的結構是什么？學習探究1：有了基因操作的工具后,對基因是如何進行操作的呢？二、講授新課引導學生按幻燈片中提供的問題進行閱讀課文提供的材料,并討論、分析有關基因工程操作的基本程序。舉例說明什么是目的基因？從供體細胞DNA中直接分離基因的方法叫什么？人工合成基因的方法有幾種？其操作過程分別是怎樣的？將目的基因與用限制內切酶處理后的運載體混合并用DNA連接酶處理后會出現(xiàn)幾種結果？將目的基因的重組質粒導入細胞受體細胞的過程常用哪種化學試劑？其目的是什么？在目的基因的檢測過程中,檢測的對象是什么？通過觀看材料,思考問題,引起師生在相關知識點上的共鳴?！?目的基因的提取：①途徑：從供體細胞的DNA基因文庫中直接提取目的基因〔一般用于原核生物；人工合成目的基因〔一般用于真核生物。"鳥槍法"——優(yōu)點：操作簡單。缺點：操作量大,盲目性大方法：逆轉錄法：直接合成法——PCR技術基本操作方法見下圖：鳥槍法的過程鳥槍法的過程供體細胞中DNA限制酶許多DNA片段載入運載體導入受體細胞外源DNA擴增產(chǎn)生特定性狀分離目的基因逆轉錄法的過程目的基因的mRNA逆轉錄酶單鏈DNA合成雙鏈DNA〔目的基因根據(jù)已知氨基酸序列合成DNA的過程蛋白質的氨基酸序列推測mRNA的核苷酸序列推測結構基因的核苷酸序列化學合成目的基因質粒質粒DNA分子同一種限制酶處理一個切口的兩個黏性末端兩個切口的獲得目的基因DNA連接酶重組DNA分子〔重組質?！?目的基因與運載體結合：學習探究：目的基因與運載體的結合的結果可能有向種情況？受體細胞：細菌氯化鈣受體細胞：細菌氯化鈣細胞壁的通透性增大重組質粒進入受體細胞目的基因隨受體細胞的繁殖而復制〔3將目的基因導入受體細胞：導入方法：借鑒細菌或病毒侵入細胞的途徑。導入過程：運載體為質粒,受體細胞為細菌。〔4目的基因的檢測和表達：引導學生生教材的有關內容,使學生明確檢測與表達的區(qū)別,并可按以下形式歸納。檢測：通過檢測標記基因的有無來判斷目的基因是否導入。表達：通過特定性狀的產(chǎn)生與否來確定目的基因是否表達。教學小結：引導學生復述。課后記：本節(jié)教學重點、難點是理清目的基因導入受體細胞及是否已導入、導入后是否得到了表達。通過學習探討,學生基本上能掌握本節(jié)的知識內容。但還未能熟練掌握本節(jié)的知識要領,這將運用練習來進一步加以鞏固。[第三課時]基因工程的應用復習基因工程的操作的基本程序和重要工具。檢查課前收集到的有關基因工程應用的實例?！惨詫W生匯報形式展示各自收集到的資料通過資料、教學圖片展示,引出課題。1982年,帕爾蒂曼和布林斯坦等人構建了大鼠金屬硫蛋白和人的生長激素融合基因,生產(chǎn)出生長速度比正常小鼠快一倍的超級小白鼠。此后,許多實驗室用人、豬、羊和牛的生長激素基因生產(chǎn)轉基因小鼠時,都獲得了類似結果。1988年,西曼克等人用豬的生長激素和大鼠MT融合基因,生產(chǎn)出生長快、瘦肉率高和表現(xiàn)正常的轉基因豬。印發(fā)基因工程研究的現(xiàn)狀資料〔另見材料,引導學生閱讀。學習探究：1．人類在基因工程領域取得了哪些成就呢？2．基因工程在環(huán)境保護過程中有何作用？通過學生匯報,討論、分析、概括如下：一、基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生：1．生產(chǎn)基因工程藥品：胰島素、干擾素等。2．用于基因診斷與基因治療：概念見課件。二、基因工程與農業(yè)、食品工業(yè)：1．農業(yè)上的應用：培育高產(chǎn)、穩(wěn)質和具有優(yōu)良品質的農作物。用基因工程的方法培養(yǎng)出具有各種抗逆性的作物新品種。2．畜牧業(yè)上的應用：〔1培育人們所需要的各種優(yōu)良品質的轉基因動物?！?利用某些特定的外源基因在哺乳動物體內表達。3．食品工業(yè)上的應用：為人類開辟新的食物來源。三、基因工程與環(huán)境保護：環(huán)境監(jiān)測：運動DNA分子雜交的方法進行檢測。特點：快速、靈敏、精確、高效。環(huán)境凈化。課堂小結：讓學生交流對基因工程學習的體會,明確基因工程的前景和安全性。課后記：本節(jié)課通過學生匯報、交流各自的材料收集,共同探討知識的相關內容,課堂氣氛活躍,從爭辯中獲取相關知識要點。但有極個別的學生對資料的收集不夠,仍需進一步引導。第二節(jié)蛋白質工程的崛起教學目標1.舉例說出蛋白質工程崛起的緣由。2.簡述蛋白質工程的原理。3.嘗試運用逆向思維分析和解決問題。教學重點和難點1.教學重點〔1為什么要開展蛋白質工程的研究？〔2蛋白質工程的原理。2.教學難點：蛋白質工程的原理。教學方法：探究法、導讀法、分析交流具體做法：1.建議采用"問題—探究—新問題—再探究"的教學模式。帶領學生回憶原有知識：要想讓一種生物的性狀在另一種生物中表達,在種內可以用常規(guī)雜交育種的辦法實現(xiàn),但要使有生殖隔離的種間生物實現(xiàn)基因交流,就顯得力不從心了?；蚬こ痰恼Q生,為克服這一遠緣雜交的障礙問題,帶來了新的希望。于是取得了豐碩成果：大腸桿菌為人類生產(chǎn)出了胰島素,牛的乳腺生物反應器為人類制造出了蛋白質類藥物,煙草植物體內含有了某種藥物蛋白……至此,人們也只是實現(xiàn)了世界上現(xiàn)有基因在轉基因生物中的表達。但一個新問題出現(xiàn)了,生物產(chǎn)生的天然蛋白質是在長期進化過程中形成的,它的結構、性能不能完全滿足人類生產(chǎn)和生活的需要。為了加深這一點的認識,可調動學生從書中找實例〔干擾素例子、工業(yè)用酶的例子加以佐證。于是要對現(xiàn)有蛋白質進行改造,制造出目前從天然蛋白質中找不到的蛋白質。這樣人們又開始了新一輪的探索,蛋白質工程應運而生了。2.建議加強與已有知識的聯(lián)系,用逆向思維的方法解決新問題。既然蛋白質的功能是由DNA決定的,那么要制造出新的蛋白質,就要改造DNA。所以蛋白質工程的原理應該是中心法則的逆推。教學課時：1課時教學過程：復習舊課,導出新課題：學習探究：1、基因工程的實質是什么？2、基因工程的基本操作程序有哪些？3、通過基因工程產(chǎn)生的蛋白質都是屬于自然界的蛋白質,即各種生物經(jīng)過漫長的進化過程中形成的。隨著人們生活的改變,自然界現(xiàn)在的蛋白質不一定能滿足人類生產(chǎn)和生活的需要,那么,有什么辦法可以獲得人類所需的蛋白質呢？4、什么是蛋白質工程？引導學生認真閱讀課文中的材料,引出課題。一、蛋白質工程的概念：根據(jù)蛋白質工程的概念,關注兩方面的內容：1、蛋白質工程的基礎：基因工程。2、蛋白質工程的實質：按意愿產(chǎn)生人們所需要的蛋白質。學習探究：1、對天然蛋白質進行改造,你認為應該直接對蛋白質分子進行操作,還是通過參基因的操作來實現(xiàn)呢？2、蛋白質工程是怎樣進行的呢？二、蛋白質工程的基本原理：1、蛋白質工程的目標：按人們對蛋白質功能的特定要求,對蛋白質的結構進行分子改造和設計。2、蛋白質合成的基本方法：通過人工的方法,先確定所需蛋白質的基本功能,再按逆向推出相關基因的基本組成,再進行轉錄和翻譯得到所需蛋白質。3、蛋白質工程的基本途徑：確定蛋白質功能→應有的蛋白質高級結構→應具備的折疊狀態(tài)→推測氨基酸序列→找到或合成相應的堿基序列〔基因→改造的蛋白質4、實施蛋白質工程的前提條件：了解蛋白質的結構和功能三、蛋白質改造的方法：基因定點誘變技術、重組DNA技術1、制造出自然界中不存在的全新蛋白質——大改根據(jù)氨基酸性質和特點來改造,使之具有特定氨基酸序列、空間結構和預期功能。2、在蛋白質分子中替代一個肽段或一個特定的結構——中改3、改造蛋白質分子中的幾個氨基酸的殘基——小改通過基因工程的定點誘變技術,有目的改造,以改善蛋白質的性質和功能。引導學生閱讀課文材料,探討蛋白質工程在人類生活中的實際應用及進展情況。最后經(jīng)分析討論,得出相關結論。四、蛋白質質工程的應用：1、提高蛋白質的熱穩(wěn)定性：主要是改造酶的結構,提高酶的熱穩(wěn)定性主要用于工業(yè)化生產(chǎn)〔1替換酶的部分氨基酸；〔2引入二硫鍵2、改變蛋白質的活性3、合成嵌合抗體,用于臨床治療五、蛋白質工程的進展和前景：課堂小結：蛋白質工程的基本原理課后記：本節(jié)內容少,且在已有知識的基礎上較易掌握。關鍵在明確所需蛋白質的功能,找出相關的基因結構即可。輔助材料：蛋白質工程的崛起主要是工業(yè)生產(chǎn)和基礎理論研究的需要。而結構生物學對大量蛋白質分子的精確立體結構及其復雜的生物功能的分析結果,為設計改造天然蛋白質提供了藍圖。分子遺傳學的以定點突變?yōu)橹行牡幕虿僮骷夹g為蛋白質工程提供了手段。在已研究過的幾千種酶中,只有極少數(shù)可以應用于工業(yè)生產(chǎn),絕大多數(shù)酶都不能應用于工業(yè)生產(chǎn),這些酶雖然在自然狀態(tài)下有活性,但在工業(yè)生產(chǎn)中沒有活性或活性很低。這是因為工業(yè)生產(chǎn)中每一步的反應體系中常常會有酸、堿或有機溶劑存在,反應溫度較高,在這種條件下,大多數(shù)酶會很快變性失活。提高蛋白質的穩(wěn)定性是工業(yè)生產(chǎn)中一個非常重要的課題。一般來說,提高蛋白質的穩(wěn)定性包括：延長酶的半衰期,提高酶的熱穩(wěn)定性,延長藥用蛋白的保存期,抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性喪失等。下面舉一個如何通過蛋白質工程來提高重組β-干擾素專一活性和穩(wěn)定性的例子。干擾素是一種抗病毒、抗腫瘤的藥物。將人的干擾素的cDNA在大腸桿菌中進行表達,產(chǎn)生的干擾素的抗病毒活性為106U/mg,只相當于天然產(chǎn)品的十分之一,雖然在大腸桿菌中合成的β-干擾素量很多,但多數(shù)是以無活性的二聚體形式存在。為什么會這樣？如何改變這種狀況？研究發(fā)現(xiàn),β-干擾素蛋白質中有3個半胱氨酸〔第17位、31位和141位,推測可能是有一個或幾個半胱氨酸形成了不正確的二硫鍵。研究人員將第17位的半胱氨酸,通過基因定點突變改變成絲氨酸,結果使大腸桿菌中生產(chǎn)的β-干擾素的抗病性活性提高到108U/mg,并且比天然β-干擾素的貯存穩(wěn)定性高很多。在基礎理論研究方面,蛋白質工程是研究多種蛋白質的結構和功能、蛋白質折疊、蛋白質分子設計等一系列分子生物學基本問題的一種新型的、強有力的手段。通過對蛋白質工程的研究,可以深入地揭示生命現(xiàn)象的本質和生命活動的規(guī)律。專題二細胞工程第一節(jié)植物細胞工程教學目標1．知識方面：細胞的全能性。植物細胞工程的主要技術——植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交。2．態(tài)度觀念方面：通過介紹植物組織培養(yǎng)技術的發(fā)展史、植物體細胞雜交技術所取得的進展和尚未解決的問題,激發(fā)學生探索生命科學奧秘的興趣,通過學習使學生達到用發(fā)展的眼光看問題、分析問題,勇于開拓、推陳出新。在植物細胞工程兩在技術的學習中,滲透科學態(tài)度、科學方法和科學精神的養(yǎng)成教育,培養(yǎng)學生形成正確的的唯物主義世界觀和人生觀。3．能力方面：合理利用錄像、軟件等多媒體課件,培養(yǎng)學生的觀察能力、分析應用能力和整合信息的綜合能力。創(chuàng)設問題,在質疑、探究中培養(yǎng)學生獨立思考、推理判斷和創(chuàng)造性思維能力。通過聯(lián)系生產(chǎn)生活實際,培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力。教學重點：1．植物組織培養(yǎng)的原理和過程。2．植物體細胞雜交的原理。3．植物細胞工程應用的實例。教學難點：植物體細胞雜交教學方法：探究法、談話法、講授法相結合。具體教學思路：1．課前布置預習；2．溫故知新,復習細胞全能性理論。3．充分利用學生已有知識,借助多媒體教學手段,提供更多的資料供學生閱讀,讓學生探究知識的奧秘。4．智能訓練,實現(xiàn)知識的正向遷移。教學課時：2課時教學過程：教師活動：課堂課件展示,提出問題,導入新課。1．結合基因工程成果與展望的有關知識,簡述"超級細菌"的培育過程。

2．如果將三種假單孢桿菌與第四種假單孢桿菌融合或將其內的細胞器移入第四種假單孢桿菌體內,使之具有分解四種烴類化合物的功能。這樣的生物技術應屬于何種生物工程？學生活動：分析、討論,歸納總結?！惨娬n件學生預習中出現(xiàn)的問題〔見課件一．細胞的全能性：概念：實例：形成原因：細胞內含有本物種的整套遺傳物質。二．植物組織培養(yǎng)：在學生充分復習、認真預習的基礎上,教師通過教學設問以談話方式引導學生總結出植物組織培養(yǎng)的過程。相關問題：植物細胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是什么？離休的器官、組織或細胞如果不進行脫分化處理,能否培養(yǎng)成完整的植物體？決定植物細胞脫分化、再分化的關鍵因素是什么？在植物組織培養(yǎng)過程中,為什么要進行一系列的消毒、滅菌,并且要求無菌操作？通過教師啟發(fā),學生討論,共同歸納、總結。〔見圖植物組織培養(yǎng)的應用方面：生產(chǎn)藥物、食品添加劑、香料和殺蟲劑。小結：在生物體內,由于基因的選擇性表達,細胞不能表現(xiàn)出全能性,而是分化成為不同的組織、器官。當已分化的植物細胞、組織或器官脫離母體后〔即脫分化,在一定的營養(yǎng)物質、激素等外界條件作用下,脫分化形成愈傷組織〔一種相對沒有分化的細胞團,再在植物激素等誘導下發(fā)生再分化,才能表達出全能性,發(fā)育成完整的植株。問題情境：1．在生產(chǎn)藥物、食品添加劑、香料、色素和殺蟲劑時進行的過程屬于植物組織培養(yǎng)嗎？〔前者為植物細胞培養(yǎng),即培養(yǎng)到愈傷組織即可；后者需誘導產(chǎn)生完整的植物體。2．20世紀60年代,有的科學家提出了這樣一個設想：讓番茄和馬鈴薯雜交,培育出一種地上結番茄果實,地下結馬鈴薯塊莖的植物。如果要實現(xiàn)這一設想,你認為可以采用哪些方法？引導學生閱讀課文資料,回答下列問題：〔1要想讓兩個來自不同植物的體細胞融合在一起,遇到的第一個障礙是什么？〔2有沒有一種溫和的去細胞壁的方法？〔3如果兩個來源不同的原生質體發(fā)生融合形成了雜種細胞,下一步該對此細胞做何種處理？〔4如何將雜種細胞培育成雜種植株？組織學生分小組討論、分析,得出相關結論。三．植物體細胞雜交：1．概念：用兩個來自不同植物的體細胞融合成一個雜種細胞,并把雜種細胞培育成新植物體的方法。過程原生質體制備：用酶解法去除細胞壁。過程原生質體制備：用酶解法去除細胞壁。纖維素酶果膠酶原生質體融合：膜融合核融合：高鈣、高PH誘導膜融合：雜種細胞第一次有絲分裂時融合方法：物理方法化學方法：離心、振動、電刺激：聚乙二醇〔PEG機械法、生理法、遺傳法雜種細胞的篩選和培養(yǎng)：雜種植株的再生與鑒定：由愈傷組織再培養(yǎng)出雜種植株的過程。3．過程：4.優(yōu)點：克服遠緣雜交不親和的障礙,擴大雜交親本范圍,培養(yǎng)新品種。課堂小結：細胞全能性是植物組織培養(yǎng)的理論基礎,而植物組織培養(yǎng)又是植物體細胞雜交的技術環(huán)節(jié)之一。智能訓練：課本的《思考與探究》課后記：通過學習本節(jié)知識,使學生了解了植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交的進展情況和前景,也鞏固了舊知識,掌握了新知。本節(jié)課學生的閱讀能力得到了增大的提高。[第二課時]植物細胞工程的實際應用學習探討：印發(fā)課堂閱讀資料。1.通過查閱資料,請你再列舉出植物組織培養(yǎng)技術在我們生活中的另外一些應用。2.請查閱植物人工種子制備技術的詳細過程,設計出制備技術的主要流程圖。誘導植物愈傷組織→體細胞胚的誘導→體細胞胚的成熟→體細胞胚的機械化包裹→貯藏或種植3.請查閱相關文獻,設計出一種植物花藥組織培養(yǎng)和染色體加倍的實驗流程?；ㄋ幓ǚ奂毎囵B(yǎng)愈傷組織分化出小植物單倍體植株正常植株4．人們利用植物的微型繁殖技術來進行工廠化育苗生產(chǎn),這是利用了該項技術的哪些特點？5．人工種子之所以神奇,是由于它具有天然種子不可比擬的特點,想一想它們具有哪些優(yōu)點？6．人工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生長成小植株的關鍵部分,請?zhí)接懭斯しN皮中應該具有的有效成分是什么？為了促進胚狀體的生長發(fā)育,我們還可以向人工種皮中加入哪些物質？7．高效抗癌的藥物紫杉醇,雖然能造福人類,但卻為瀕危的紅豆杉帶來一場滅頂之災。以"我們能否利用植物組織培養(yǎng)技術大量生產(chǎn)紫杉醇,從而拯救紅豆杉"呢？四、植物細胞工程的實際應用1、開辟植物繁殖的新途徑：植物微型繁殖；培養(yǎng)無毒植株；制作人工種子。2、改良作物：單倍體育種：突變體的利用。3、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：生產(chǎn)人參皂甙干粉、生產(chǎn)紅杉醇等。課堂小結：略隨堂練習：見資料課后記：略[知識拓展]1.什么是細胞全能性?細胞全能性〔celltotipotency比較權威的定義是1984年國際組織培養(yǎng)協(xié)會做出的："細胞全能性為細胞的某種特征,有這種能力的細胞保留形成有機體所有細胞類型的能力"。這個定義比一般所說的概念"一個細胞中包含著這種生物的全部遺傳信息〔基因,在適當?shù)臈l件下可以發(fā)育成一個完整的生物體"更基本和全面。它不但包含了培養(yǎng)細胞再生成植株的情況〔分化成各種類型的細胞,并以一定形式構建成植物,同時也包含了培養(yǎng)細胞生產(chǎn)次生代謝物的情況〔不分化或只分化成某種類型細胞,但仍留著分化為其他細胞類型的能力。前者成為組織培養(yǎng)和轉基因植物需要進行植株再生的理論基礎,后者成為像微生物發(fā)酵一樣培養(yǎng)細胞,生產(chǎn)人們所需要的次生代謝產(chǎn)物的理論基礎,如通過紅豆杉的細胞培養(yǎng)生產(chǎn)紫杉醇。2.植物組織培養(yǎng)技術是如何發(fā)展起來的？技術和理論是一對孿生兄弟,相輔相成,技術手段的發(fā)明會促進理論的創(chuàng)新,理論的創(chuàng)新又會指導技術的實踐活動。植物組織培養(yǎng)也是如此。早在1902年,哈伯蘭特〔Haberlandt提出高等植物的器官和組織可以不斷地分割,直至單個細胞的觀點,預言植物體細胞在適宜的條件下,有發(fā)育成完整植株的潛力,提出了植物細胞全能性的設想,并且用植物細胞組織進行了培養(yǎng)實驗。他雖然未能獲得再生植株,卻是植物組織培養(yǎng)的開創(chuàng)者。1902年他發(fā)表了著名論文《植物細胞離體培養(yǎng)實驗》,論文中提出的植物細胞全能性的理論是植物組織培養(yǎng)的理論基礎。從哈伯蘭特提出植物細胞全能性的理論,到1958年斯圖爾德〔F.C.Steward等人第一次用胡蘿卜根的韌皮部細胞證實了植物細胞的全能性,用了整整56年。56年中許多科學家做的事情歸納起來都是在探索哈伯蘭特提出的"植物細胞在適宜條件下,有發(fā)育成完整植株的潛力"中的適宜條件。20世紀60年代以后,植物組織培養(yǎng)進入了迅速發(fā)展階段,并逐步走向生產(chǎn)應用,如快繁脫毒、單倍體育種、種質資源保存、生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物等,也為人工種子、細胞融合、轉基因植物等奠定了基礎。3.怎樣制備胡蘿卜培養(yǎng)基〔供參考？〔1誘導胡蘿卜愈傷組織在MS培養(yǎng)基［注］中加入質量分數(shù)為0.5mg/L的6-BA和質量分數(shù)為0.5mg/L的NAA〔2誘導胡蘿卜叢芽在MS培養(yǎng)基中加入質量分數(shù)為2mg/L的KT和質量分數(shù)為0.2mg/L的NAA〔3誘導胡蘿卜生根：在1/2MS培養(yǎng)基中加入質量分數(shù)為0.1mg/L的NAA［注］：MS培養(yǎng)基的配制方法見《選修1附錄3中八》。4.植物組織培養(yǎng)中的愈傷組織是如何形成及再分化的？植物組織培養(yǎng)中使用的外植體一般是高度分化了的細胞,在植物體中是不會再分裂繁殖的,只是執(zhí)行某種功能直至死亡。這些細胞在培養(yǎng)基上培養(yǎng)時會由原來的分化狀態(tài),變成分生狀態(tài)的細胞,分裂產(chǎn)生愈傷組織,這個過程稱為脫分化〔dedifferentiation過程。這種轉變在細胞的形態(tài)結構和生理生化上都會產(chǎn)生一系列變化。組織培養(yǎng)的研究結果表明分化細胞的脫分化需要兩個條件,即創(chuàng)傷和外源激素。目前人們對于脫分化過程的本質還不清楚。分化細胞在細胞周期中是處于一種相對靜止狀態(tài)的細胞〔G0期細胞,脫分化是要打破這種狀態(tài),使細胞進入細胞周期中的G1期,并沿著G1期→S期→G2期→M期的循環(huán)進行細胞分裂,形成愈傷組織?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)細胞周期受基因調控,一種稱為編碼細胞周期依賴性激酶CDK〔cycilindependentkinase的基因和一種細胞周期蛋白〔cyclin可能與植物細胞脫分化的第一次分裂啟動有關。那么,什么因素誘導細胞周期調控基因的作用,培養(yǎng)實踐證明與外源激素有關。至于激素如何誘導以及誘導作用的過程目前仍不清楚,有待深入研究。分化細胞脫分化后細胞結構有兩點明顯的變化：一是在細胞內出現(xiàn)液泡蛋白；二是葉綠體轉變成原質體。當細胞脫分化形成愈傷細胞后,經(jīng)過一段時期的分裂,細胞群體變成不是一種細胞類型的均一群,又會產(chǎn)生分化,形成分生細胞或分生細胞團,由此再生成植株有兩條途徑：一是形成體細胞胚〔功能類似于受精過程產(chǎn)生的胚,通過體細胞胚形成再生植株。二是走器官發(fā)生的途徑再生植株,分生細胞在一定的誘導條件下重建芽的分生組織,分化出芽后再生根,成為完整的植株。5.為什么要在避光條件下培養(yǎng)愈傷組織？對于植物組織培養(yǎng)來說,光照條件非常重要,包括光照強度、時間和波長。但在愈傷組織的誘導階段往往要暗培養(yǎng),而在分化再生的過程中一定要有光照。愈傷組織誘導階段的暗培養(yǎng)有利于細胞的脫分化產(chǎn)生愈傷組織,如果在光照條件下容易分化產(chǎn)生維管等組織,不利于產(chǎn)生大量的愈傷組織。6.什么是人工種子？人工種子〔artificialseed是指通過植物組織培養(yǎng)的方法獲得的具有正常發(fā)育能力的材料,外面包被著特定的物質,在適宜的條件下可以發(fā)芽成苗的植物幼體。人工種子的概念中包含的"具有正常發(fā)育能力的材料"通常是指胚狀體〔目前國外有使用不定芽、頂芽和腋芽的,它可以由三種途徑產(chǎn)生：〔1由已脫分化的外植體直接產(chǎn)生；〔2由愈傷組織產(chǎn)生；〔3由懸浮細胞培養(yǎng)產(chǎn)生。對胚狀體的基本要求是：①播種后能快速出苗；②根和芽幾乎同時生長,不產(chǎn)生愈傷組織；③同步化程度高；④活力強；⑤形成的幼苗的形態(tài)與生長要正常。"外面包被著特定的物質"是指人工種皮,制作人工種皮的材料有海藻酸鈉、明膠、樹脂、瓊脂糖、淀粉等。對人工種皮的要求是：能保持胚狀體的活力,有利于貯藏運輸和萌發(fā)。選取的材料要有韌性,耐壓,對胚狀體無毒害,含有胚狀體發(fā)芽所需要的營養(yǎng)成分或植物激素,還應含有殺菌劑,以防播種后微生物的侵害。人工種子目前還存在不少問題。例如,現(xiàn)有重要經(jīng)濟價值的植物產(chǎn)生胚狀體能力弱,難以形成同步化的有強活力的胚狀體；成本較高；運輸貯藏以及機械化播種問題也未解決。因此,現(xiàn)在很少有人以生產(chǎn)為目的進行人工種子的研制。7.植物微型繁殖技術高效快速的實例有哪些？植物脫毒〔virus-free和離體快繁〔invitropropagation是目前植物組織培養(yǎng)應用最多、最有效的方面。生產(chǎn)上許多無性繁殖作物均受到病毒的侵染,從而導致品種的嚴重退化、減產(chǎn)和降低品質。利用植物分生組織進行培養(yǎng)可以使新長成的植株脫去病毒。利用這種方法生產(chǎn)無病毒苗的農作物有馬鈴薯、甘薯、大蒜、草莓、蘋果、香蕉等,并已大規(guī)模應用于生產(chǎn)。離體快繁技術可以使一些植物的擴增速度比常規(guī)方法快數(shù)萬倍乃至百萬倍,而且產(chǎn)生的幼苗遺傳背景均一,重復性好,不受季節(jié)和地區(qū)限制。目前世界上已建成很多年產(chǎn)百萬苗木的組培工廠,成為一種新興產(chǎn)業(yè)。離體快繁技術在觀賞植物、園藝植物、經(jīng)濟林木和無性繁殖作物上已得到廣泛應用。8.植物體細胞雜交的過程是怎樣的？體細胞雜交是克服植物有性雜交不親和性、打破物種之間的生殖隔離、擴大遺傳重組范圍的一種手段。操作過程包括：原生質體制備、原生質體融合、雜種細胞篩選、雜種細胞培養(yǎng)、雜種植株再生以及雜種植株鑒定等步驟。原生質體制備是用纖維素酶、半纖維素酶和果膠酶將植物細胞壁分解掉,只留下細胞膜〔質膜包裹著細胞內含物。原生質體融合是指兩個原生質體的質膜重新組合排列形成一個質膜,其中含有兩個細胞核。在細胞工程中一般是誘導融合,形成的融合細胞中所含有的兩個細胞核是來自不同的物種,稱之為異核體〔heterokaryon。誘導融合的手段有化學誘導和物理誘導。在誘導因素的作用下形成的融合細胞進一步產(chǎn)生核融合,進行第一次有絲分裂。雜種細胞的篩選方法有：①細胞系互補的選擇方法,包括葉綠素缺失互補、營養(yǎng)缺陷互補和抗性互補等；②利用物理特異性差異的選擇方法：這是利用兩個原生質體物理特異性差異的一種選擇,包括原生質體的大小、顏色、浮密度等的不同來選擇；③利用生長特異性差異的選擇方法。需要注意的是上述選擇方法只適合部分雜交細胞的情況,有時無法選擇,就不加選擇地進行培養(yǎng)和再生成植株,然后對再生植株的雜種性狀進行鑒定。雜種細胞培養(yǎng)方法與原生質體的培養(yǎng)方法相似。體細胞雜種的鑒定方法有：①形態(tài)學鑒定。利用雜種植株與雙親在表現(xiàn)型上的差異進行比較分析,如葉片大小與形狀,花的形狀與顏色、葉脈、葉柄、花梗及表皮毛有無等；②細胞學鑒定。雜種植株細胞中的染色體數(shù)目是否比任何一方親本細胞中的染色體數(shù)目增多？理論上講如果染色體不丟失,雜種細胞中染色體數(shù)目應為雙親染色體數(shù)目之和。也可以用基因組原位雜交的分子細胞學方法進行鑒定；③同功酶鑒定。同功酶是功能相同的酶的多重分子形態(tài),它們是特異基因的產(chǎn)物。雜種細胞中的同功酶譜一般是雙親酶譜之和,但有時也會出現(xiàn)雙親沒有的新帶；④分子生物學鑒定。常用的方法有限制性片段長度多態(tài)性〔RFLP、隨機擴增多態(tài)性〔RAPD和擴增片段長度多態(tài)性〔AFLP等。值得注意的是體細胞雜交尚存在一些問題：①親緣關系越遠,染色體排斥丟失的現(xiàn)象就越嚴重；②由于是兩個物種的全部遺傳物質的合并,各種基因都在其中,選擇符合需要的個體難度大；③有時缺乏選擇雜種細胞的有效方法。因此目前整體對稱融合的工作比較少,而是采用非對稱融合,即一方親本包括了全部遺傳物質,另一方親本只取一部分遺傳物質,如用不具有核的原生質體與之進行融合。9.物理和化學方法誘導原生質體融合的基本原理是什么？化學融合的機制：常用化學融合方法有高pH—高Ca2+法和聚乙二醇〔PEG法。高pH—高Ca2+法誘導原生質體融合的基本原理是中和原生質體表面所帶的電荷,使原生質體的質膜緊密接觸,從而有利于質膜的接觸融合。PEG處理原生質體可以使原生質體聚集促進融合,但PEG誘導融合的真正機制目前并不清楚。物理融合的機制：常用方法為電融合法。此法是先將兩種原生質體以適當?shù)谋壤旌铣蓱腋∫?將其滴入電融合小室中,給小室兩極以交變電流,使原生質體沿電場方向排列成串珠狀,接著給以瞬間高強度的電脈沖,使原生質體膜產(chǎn)生局部破損而導致融合。10.工廠化生產(chǎn)人參皂甙的基本過程是什么？第一步,選擇人參根作為外植體進行培養(yǎng),產(chǎn)生愈傷組織,經(jīng)過培養(yǎng)選擇找到增殖速度快而且細胞內人參皂甙含量高的細胞株作為種質,其中一部分作為保存用,以備下一次生產(chǎn)用,一部分進行發(fā)酵生產(chǎn)。第二步,將第一步選擇到的細胞株在發(fā)酵罐中的適合培養(yǎng)液中進行液體培養(yǎng),增加細胞數(shù)量。第三步,將發(fā)酵罐中培養(yǎng)的細胞進行破碎,從中提取人參皂甙。第二節(jié)動物細胞工程教學目標1．知識方面：動物細胞培養(yǎng)和核移植技術。簡述通過動物體細胞核移植技術克隆動物的過程和應用前景。簡述動物細胞融合和單克隆抗體的制備及應用。2．態(tài)度觀念方面：初步培養(yǎng)學生勇于探索、不斷創(chuàng)新的精神和合作精神。通過向學生介紹幾種動物細胞工程技術的發(fā)展動態(tài)及一些新的研究成果,使學生明確對生命奧秘的揭示愈加廣泛和深入,形成終身學習的意識。3．能力方面：學生通過閱讀、自學、質疑、討論、訓練和總結等環(huán)節(jié),逐步提高獨立獲取知識的能力、邏輯思維能力、分析問題和解決問題的能力。由植物體細胞雜交技術導出動物細胞融合過程,培養(yǎng)學生的知識遷移能力思維能力。讓學生嘗試設計單克隆抗體的制備過程,使學生了解生物科學的認識模式,以發(fā)展學生的創(chuàng)造性能力。教學重點和難點：1.教學重點〔1動物細胞培養(yǎng)的過程及條件?！?用動物體細胞核移植技術克隆動物的過程?！?單克隆抗體的制備和應用。2.教學難點〔1用動物體細胞核移植技術克隆動物的過程?！?單克隆抗體的制備過程。教學方法：采用自學——指導、啟發(fā)探究、師生交流等教學相結合。利用課件、資料等手段進行教學。教學課時：3課時〔含鞏固練習及講評教學過程：[第一課時]教師活動：播放課件,引導學生自學課本材料并回答相關提出問題。1．植物細胞工程常用的技術手段有哪些？2．動物細胞工程常用的技術手段有哪些？3．動物細胞培養(yǎng)液的主要成分是什么？較植物組織培養(yǎng)基有何獨特之處？4．為什么選用動物胚胎或幼齡個體的器官或組織做動物細胞培養(yǎng)材料？5．為什么培養(yǎng)前要將組織細胞分散成單個細胞？6．為什么選用胰蛋白酶做上述處理？7．培養(yǎng)的細胞為何貼壁生長？8．如何界定原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)以及細胞株和細胞系？學生活動：通過閱讀課文,觀察課本中圖片和教師提供的動畫,進行小組分析討論,在學生回答的基礎上引出動物細胞工程常用的技術。知識要點：動物胚胎或幼動物胚胎或幼齡的器官組織剪碎胰蛋白酶單細胞群加培養(yǎng)液細胞懸浮液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)細胞株遺傳物質改變傳代培養(yǎng)細胞系〔培養(yǎng)條件下無限傳代動物細胞培養(yǎng)的過程細胞懸浮液細胞懸浮液10代細胞原代培養(yǎng)50代細胞細胞株傳代培養(yǎng)細胞系細胞株和細胞系的界定一、動物細胞的培養(yǎng)1．動物細胞培養(yǎng)液的成分：葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清等。2．動物細胞培養(yǎng)液的特點：液體培養(yǎng)基、含動物血清3．動物細胞培養(yǎng)的條件：無菌、無毒的環(huán)境；營養(yǎng)物質；溫度和PH；氣體環(huán)境等。4．動物細胞培養(yǎng)技術的應用：學習探討：如何解決為燒傷病人植皮問題？引導學生討論、分析得出結論：利用動物細胞培養(yǎng)技術中的細胞貼壁生長和接觸抑制的特點,可用燒傷病人自己的健康皮膚細胞培養(yǎng)出大量的自身薄層皮膚細胞,以供植皮所需。二．動物體細胞核移植技術和克隆動物課堂提供閱讀資料,供學生分析討論：材料一：核移植技術發(fā)展簡史〔見人教版P51材料二：細胞核移植技術中能用作受體細胞的通常有MII期卵母細胞和受精卵〔合子。早期核移植技術中常用受精卵,后來基本上用MII期卵母細胞取代了受精卵,主要因為兩者的細胞質環(huán)境不同。有人認為重組需要的因子存在于MII期卵母細胞的胞質中,而在原核形成時這些因子已被降解或用光,因此,原核擴張后受精卵去核可引起胞質中重組因子缺乏。成熟促進因子〔MPF是卵母細胞細胞質中重要的胞質影響因子,MPF的活性在卵母細胞減數(shù)分裂的MI期和MII期達到最高,受精或激活后,MPF迅速滅活,因此,MII期卵母細胞中MPF活性高,而受精卵中MPF活性低。MPF水平的高低可影響供體核染色質的狀態(tài)和復制。MII期卵母細胞細胞核、細胞質已成熟,而MI卵母細胞細胞核、細胞質尚未成熟,其細胞質不能支持胚胎的全程發(fā)育,因此,盡管MI期卵母細胞MPF活性也高,但不能用作受體卵母細胞。也有人認為用去核合子做受體時,可能由于合子去核時一些早期發(fā)育必需的因子隨原核的去除而被去掉了,而使去核受精卵缺乏發(fā)育能力。因此,目前廣泛采用MII期卵母細胞做受體。材料三：提供鯉、鯽魚核移植資料〔見復印件材料四：提供克隆"多莉"羊資料〔見復印件.在學生閱讀材料的基礎上,教師引導學生分析、討論,共同概括、總結：1．動物核移植的概念：將一種生物的細胞核移植到另一種去核或不去核生物的細胞質中,發(fā)育成雜合新個體的方式。2．特點：主要是指不同種的細胞的拆合,新個體具備雙親的遺傳特性。鯽魚卵細胞無核細胞鯽魚卵細胞無核細胞鯉魚囊胚細胞細胞核無核細胞組裝細胞鯉鯽魚細胞核4．克?。褐饕竿N細胞的拆合過程。5．動物體細胞核移植技術的應用：畜牧生產(chǎn)方面：培育良種動物。保護瀕危特種。醫(yī)藥衛(wèi)生方面：生產(chǎn)醫(yī)用蛋白、器官和組織移植等。課堂小結：根據(jù)已呢知識,完成下表比較項目原理培養(yǎng)基結果培養(yǎng)目的植物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)課后記：本節(jié)課的要點在于動物細胞培養(yǎng)技術的應用,解決人類生活所需。通過學生自學和有關材料的查找、分析、討論,能較大程度掌握和運用。[第二課時]動物細胞融合與單克隆抗體教學過程：復習舊課,導入新課：復習兩種細胞工程常用的技術手段,引出動物細胞工程的其他技術。三．動物細胞融合：教師活動：啟發(fā)學生回憶植物體細胞雜交過程,并引導學生大膽推測：動物細胞融合與植物體細胞雜交過程有何不同？動物細胞融合相當于植物體細胞雜交過程的哪一步？學生活動：分析、討論并得出結論：動物細胞融合相當于植物體細胞雜交的原生質融合過程。引導學生閱讀資料后,師生共同總結：動物細胞融合與植物體細胞雜交的原生質融合的基本原理相同,就邊誘導融合的方法也基本類似,只是除物理法、化學法外,還用到生物方法——即滅活的仙臺病毒。1．理論基礎：細胞的全能性；2．原理：細胞膜的流動性；3．誘導方法：物理法、化學法、生物法〔滅活的仙臺病毒仙臺病毒仙臺病毒紫外線喪失感染活性〔不感染細胞保留融合活性〔誘導細胞融合課件展示動物細胞融合的過程。教師活動：1．動物細胞之間或動物與人細胞之間都可以進行融合,產(chǎn)生的融合細胞有多少種？2．動物細胞融合技術主要用途是什么？引導學生回憶：何謂抗體？其由何種細胞產(chǎn)生？主要分布在哪？創(chuàng)設問題情境：1．長期以來,人們?yōu)榱双@得抗體,采用的方法是什么？2．能否用動物細胞融合的方法,使體內的效應B細胞產(chǎn)生成千上萬的單一抗體呢？教師活動：如果能用體內的效應B細胞產(chǎn)生成千上萬的單一抗體,那么,怎樣才能制備呢？請設計相關的方案。讓學生設計和匯報制備單克隆抗體的方案,并根據(jù)提綱閱讀課文：1．為什么選用小鼠骨髓瘤細胞與B淋巴細胞融合呢？〔參考：細胞同源性越近,融合的雜種細胞越易成活。2．骨髓瘤細胞是癌細胞嗎？〔參考：有無限增殖能力即失去凋亡機制和接觸抑制等的細胞為腫瘤細胞；而具有轉移能力的腫瘤細胞為癌細胞。3．整個制備過程為何要經(jīng)過兩次篩選？〔參考：第一次篩選可得到多種雜交瘤細胞,第二次篩選才能得到單一雜交瘤細胞。4．雜交瘤細胞在小鼠腹腔內培養(yǎng)與體外培養(yǎng)有何區(qū)別？〔參考：能不斷產(chǎn)生抗體5．雜交瘤細胞在小鼠腹腔內增殖,會造成小鼠死亡嗎？單克隆抗體能用于人體疾病治療嗎？在教師引導學生自學基礎上,分析、討論并總結歸納出知識要點。四．單克隆抗體：1．概念：由單個B淋巴細胞進行無性繁殖形成的細胞系所產(chǎn)生出的化學性質單一、特異性強的抗體。2．特點：化學性質單一,特異性強,靈敏度高?！?獲得雜交瘤細胞①〔1獲得雜交瘤細胞①將抗原注入小鼠體內獲得效應B細胞②效應B細胞與小鼠骨髓瘤細胞融合③用特定培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細胞〔2動物細胞培養(yǎng)①篩選能夠產(chǎn)生所需抗體細胞群②再生培養(yǎng)液或小鼠腹腔中培養(yǎng)〔3提取單克隆抗體：從培養(yǎng)液或小鼠腹水中提取4.單克隆抗體的應用：〔1診斷疾病：診斷病毒引起的疾病和用癌細胞抗原制備的單克隆抗體定位診斷?！?藥物導向治療：運用藥物與單克隆抗體連接在一起制成"生物導彈"〔3分離和純化抗原分子。教學小結：應抓住三個一,即"一種誘導細胞融合的新方法——滅活的病毒；一種新細胞——雜交瘤細胞；一種優(yōu)勢——單克隆抗體的特異性強、靈敏度高的抗體。課后記：本節(jié)重點要學生理解單克隆抗體的應用前景。通過學習,學生對單克隆抗體的形成原理和應用有較深刻的認識,掌握了設計單克隆抗體制備的一般方法,拓寬了視野,提高了學生的綜合應用能力。但對雜交瘤細胞的篩選,還有點不很明確。下節(jié)課前以復習形成展示附件來補充。附件：雜交瘤細胞分離的基本原理骨髓瘤細胞缺少次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖轉化酶〔HGPRT酶和胸腺嘧啶激酶〔TK酶,運用培養(yǎng)液中加入次黃嘌呤、氨基蝶呤、胸腺嘧啶制成選擇培養(yǎng)基。核酸的合成有兩條途徑：主要途徑和補償途徑。1、當氨基蝶呤存在時,主要途徑將被阻斷,就由補償途徑合成核酸。2、由于骨髓瘤細胞中缺少HGPRT酶和TK酶,因此不能合成核酸而死亡；雖然淋巴B細胞中有這兩種酶,但基壽命短,培養(yǎng)幾天后也死亡。3、只有雜交瘤細胞具有壽命長又能經(jīng)補償途徑合成核酸而繁殖。核酸生物合成的主要途徑與補償途徑核酸生物合成的主要途徑與補償途徑DNARNA主要的生物合成途徑補償途徑HGPRTTK酶胸腺嘧啶氨基蝶呤次黃嘌呤專題三胚胎工程第一節(jié)體內受精和早期胚胎發(fā)育教學目標1．知識目標：〔1簡述哺乳動物的精子和卵子的發(fā)生及受精過程?！?簡述哺乳動物的胚胎發(fā)育過程及其主要特點?！?認同胚胎工程建立及發(fā)展的意義。2．態(tài)度觀念方面：〔1初步培養(yǎng)學生勇于探索、不斷創(chuàng)新的精神和合作精神?！?通過向學生介紹動物精卵細胞的形成和受精作用,使學生明確對生命奧秘的揭示愈加廣泛和深入,形成終身學習的意識。3．能力方面：學生通過閱讀、自學、質疑、討論、訓練和總結等環(huán)節(jié),逐步提高獨立獲取知識的能力、邏輯思維能力、分析問題和解決問題的能力。通過學習精卵形成和受精過程,使學生聯(lián)系已有知識,培養(yǎng)學生的知識遷移能力,思維能力。教學重點、難點：1.教學重點〔1哺乳動物精子和卵子的發(fā)生。〔2哺乳動物的受精過程。〔3哺乳動物的胚胎發(fā)育。2.教學難點〔1哺乳動物受精過程中精子的獲能、頂體反應、透明帶反應、卵黃膜封閉作用的概念和生理功能。〔2哺乳動物胚胎發(fā)育各階段的主要特點。教學方法：以探究法、談話法和講授法相結合進行教學。教學課時：2課時教學過程：以提綱的方式引導學生學習"科技探索之路"并組織學生分組探討,從中領悟科學的發(fā)展就是不斷"發(fā)現(xiàn)問題——提出問題——設計實驗——進行實驗——得出結論"的探究過程。?！?胚胎工程的建立可大致分為幾個階段？在每一個階段中,胚胎工程技術有什么重大突破？這些重大突破對推動生產(chǎn)力的發(fā)展有什么作用？〔2為什么說胚胎移植技術的成功和應用帶動和加速了體外受精技術的研究？〔3美籍華人科學家張明覺在動物生殖生理學上有什么重大發(fā)現(xiàn)？這個發(fā)現(xiàn)對促進胚胎工程實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化有何意義？〔4通過胚胎工程的建立過程,你如何認識科學、技術、社會三者之間的關系？通過學生交流,教師總結,引出課題〔展示課題：第一節(jié)體內受精和早期胚胎發(fā)育。教學中,教師引導學生利用已有知識,指導學生根據(jù)提綱閱讀資料。教學提綱：1．高等生物的個體發(fā)育的起點是什么？〔參考：受精卵2．一個受精卵是怎樣發(fā)育成一個完整的生物個體？〔參考：通過細胞分裂、細胞分化、組織器官的形成,最終成為一個完整的生物個體。3．通常一只母羊只能生1~2只羊羔,遠不能滿足人們的生活需要。那么,有什么方法可以一般的繁殖方式,可使牛羊等動物快速繁殖呢？〔參考：胚胎工程從學生的交流、探討中提出：什么是胚胎工程？動物的早期胚胎是怎樣進行的？一．精子和卵子的發(fā)生：在教師指導學生閱讀資料的基礎上回答如下問題：1.家畜每次射精排出的精子數(shù)以億計,但是通常只有一個精子能夠與卵子結合,這能說是一種浪費嗎？怎樣理解這一現(xiàn)象？提示：不是。可以從兩方面說明這一問題：其一,在自然繁殖的條件下,為了使母畜排出的1個或幾個卵子完成受精,公畜一次射出幾億到幾十億的精子到發(fā)情母畜的生殖道內,可以說是動物為繁殖后代、延續(xù)物種的一種生理保障機制；其二,在自然條件下,精子從射精部位運行到受精部位,在通過母畜生殖道的過程中,復雜的組織結構和生理環(huán)境將對精子進行篩選,并致使大量的精子途中死亡,被分解或排除,造成精子大量損耗。最后到達受精部位〔輸卵管的精子只剩百余個,與卵子完成受精的只有一個。2.精子細胞變成精子的過程中,細胞中很多結構會消失,而細胞核和線粒體都保留下來,對這一現(xiàn)象怎樣理解？為什么精子中的線粒體集中在尾的基部？提示：細胞核和線粒體都是精子結構中的重要部分。其中,細胞核是精子遺傳物質儲存和復制的場所,也是參與精、卵結合和后代遺傳特性與細胞代謝活動的控制中心。而線粒體則是精子進行有氧呼吸分解營養(yǎng)物質產(chǎn)生運動能量的場所。精子的線粒體在精子形成過程中,集中于尾的基部形成線粒體鞘膜,是精子維持生存和運動能量的"動力工廠"或"發(fā)動機"。1．精子的形成：場所：睪丸的曲細精管〔示圖時期：從初性期到生殖機能衰退。過程：〔引導學生閱讀資料,得出結論見下圖11個2N、2V多個2N、2V精原細胞精原細胞有絲分裂初級精母細胞1個染色體復制2N、4V第一階段2個次級精母細胞減數(shù)第一次分裂每個為N、2V4個精子細胞減數(shù)第二次分裂每個為N、V第二階段4個精子變形第三階段教師引導學生閱讀相關的資料,進行分組討論,最后歸納總結：1.一個卵泡中能形成幾個成熟的卵子？答：正常情況下,一個卵泡只能形成一個成熟的卵子。2.排卵是指卵子從卵泡中排出,還是指卵泡從卵巢中排出？答：是指卵子從卵泡中排出。3.剛排出的卵是成熟的卵子嗎？它在母體的什么部位與精子受精？答：剛排出的卵子尚未完全成熟,僅完成第一次減數(shù)分裂,需要在輸卵管內進一步成熟,直到第二次減數(shù)分裂的中期才能與精子結合完成受精過程。排出的卵子是在輸卵管內與精子受精的。2．卵子的發(fā)生：場所：卵巢過程：胎兒期胎兒期卵原細胞有絲分裂2N初級卵母細胞初情期后或青春期初級卵母細胞生長透明帶形成2N初級卵母細胞減Ⅰ分裂<MⅠ>N次級卵母細胞第一極體減Ⅱ分裂<MⅡ>N〔3時間：減數(shù)第一次分裂在雌性動物排卵前完成；減數(shù)第二次分裂是在精、卵結合過程中完成。引導學生回顧必修2有關受精作用的過程和閱讀教材所給資料,討論、分析歸納總結出受精的知識要點。二．受精：1．概念：指精子與卵子結合形成合子〔即受精卵的過程。2．場所：輸卵管3．受精前的準備階段：〔1精子獲能：精子必須在雌性動物的生殖道中發(fā)生相應的生理變化后,才能獲得受精能力?！?卵子的準備：卵子在輸卵管中發(fā)育到減數(shù)第二次分裂中期,才具備與精子受精的能力。4．受精階段：精子穿越放射冠和透明帶；精子進入卵黃膜；雄、雌原核形成；雄、雌原核的融合,產(chǎn)生受精卵。5．生理意義：〔1維持各種生物前后代體細胞中染色體數(shù)目的恒定；〔2對于生物的遺傳變異和生物進化是十分重要的。引導學生閱讀教材中的資料分析、討論,歸納總結出相關結論并引入課題。1.表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發(fā)育程度最高？答：比較而言,馬的胚胎進入子宮時發(fā)育程度最高,其次為小鼠。2.將體外培養(yǎng)的馬胚胎移植到母馬子宮時,應選擇什么階段的胚胎？如果換成牛又該怎樣處理？答：馬應選擇囊胚階段的胚胎。牛在自然情況下,胚胎雖然最早可在8~16細胞階段進入子宮,但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率,在實踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進行移植。3.為什么說關于動物的體內受精和胚胎發(fā)育的研究,會為胚胎工程提供理論基礎？請結合本節(jié)內容舉例說明。提示：胚胎工程的許多技術都是在了解哺乳動物自然條件下受精和早期胚胎發(fā)育的基礎上實現(xiàn)的。本節(jié)涉及的哺乳動物體內受精和胚胎發(fā)育都是在自然條件下的特點和規(guī)律,人們正是在認識了這些自然規(guī)律的基礎上,在體外進行有效的模擬,才使卵母細胞能在體外成熟；精子能在體外完成獲能；獲能精子和成熟卵母細胞能在試管內完成受精；體外受精卵能在人工培養(yǎng)條件下繼續(xù)發(fā)育等,這些都有賴于體內自然條件下的基礎研究成果。教師引導學生回顧青蛙個體發(fā)育的過程和放動畫觀察,引出新課題。三．胚胎發(fā)育：〔見下圖受精卵受精卵2細胞4細胞8細胞桑椹胚內細胞團滋養(yǎng)層囊胚透明帶哺乳動物受精卵的發(fā)育囊胚腔原腸胚受精卵在輸卵管內進行有絲分裂卵裂期在透明帶內進行有絲分裂,細胞數(shù)目增加,但總體積不變桑椹胚由具全能性的細胞構成；細胞數(shù)約32個,排列緊密。囊胚具囊胚腔內細胞團：滋養(yǎng)層細胞：原腸胚出現(xiàn)原腸腔和三個胚層,細胞開始分化,形成組織、器官、系統(tǒng)胎兒形成小結：本節(jié)知識點的關鍵在于明確精卵的形成和受精過程的特點。課后記：本節(jié)的知識在學生已有的必修2精、卵形成的減數(shù)分裂過程、受精作用及青蛙的胚胎發(fā)育過程基礎上進行學習,學生較易掌握,也很快理解相關的知識點。但對青蛙的受精卵的發(fā)育過程的觀察,因條件限制未能進行實際觀察,只能以動畫形式播放了。第二節(jié)體外受精和早期胚胎培養(yǎng)教學目標：1．知識目標：〔1簡述哺乳動物體外受精技術的主要操作步驟?！?簡述哺乳動物胚胎的早期培養(yǎng)方法。認同體外受精在家畜快速繁殖中的重要意義。2．態(tài)度觀念目標：〔1初步培養(yǎng)學生勇于探索、不斷創(chuàng)新的精神和合作精神?！?通過向學生介紹試管動物的基本操作過程和早期胚胎的培養(yǎng),使學生明確對生命的意義,樹立正確的世界觀和人生觀。3．能力目標：〔1學生通過閱讀、自學、質疑、討論、訓練和總結等環(huán)節(jié),逐步提高獨立獲取知識的能力、邏輯思維能力、分析問題和解決問題的能力?！?通過學習體外受精和早期胚胎培養(yǎng)及其基本操作方法,使學生聯(lián)系已有知識,培養(yǎng)學生的知識遷移能力,思維能力。教學重難點：1.教學重點〔1體外受精在家畜快速繁殖中的重要意義?！?哺乳動物體外受精技術的主要操作步驟。2.教學難點〔1卵母細胞的采集和培養(yǎng)?！?精子的采集和獲能。教學方法：教師通過引導學生自學、討論、分析和探究方法、談話法等結合進行教學。教學課時：1課時教學過程：教師活動：提供相關材料材料一：牛剛出生時,每側卵巢大約含有15萬個卵泡,每個卵泡內都有一個初級卵母細胞。出生后能夠發(fā)育成熟排卵的卵泡只有200個左右,一生產(chǎn)下犢牛4~5頭?？梢姴溉閯游镆簧新涯讣毎挠行Ю寐屎艿汀２牧隙何覈壳懊款^奶牛年平均產(chǎn)奶量為3000kg左右,而國際上良種奶牛年平均產(chǎn)奶量可達10000kg,而每頭良種成年奶牛需要3萬~5萬元,如此高昂的價格使我們不能大量引進。根據(jù)上述材料,你有何辦法既可提高牛卵母細胞的利用率,又可讓引進的良種奶?？焖俚卮罅糠敝衬兀扛鶕?jù)上述材料,讓學生進行分析、探討并引出教學課題。一．試管動物技術：概念〔略教師引導學生回顧上節(jié)課內容：〔1哺乳動物體內胚胎的形成需要經(jīng)過哪些過程？〔參考：精子和卵子的發(fā)生—受精—胚胎的發(fā)育〔2哺乳動物體外胚胎的發(fā)育需要完成哪些環(huán)節(jié)？〔參考：獲得精子和卵子—體外受精—體外胚胎培養(yǎng)。在學生討論出結果的基礎上,教師告訴學生,胚胎工程專家就是根據(jù)這幾個環(huán)節(jié)來研究哺乳動物體外受精和胚胎早期培養(yǎng)方法的。今天請大家來扮演胚胎工程專家,共同模擬研究"試管牛"工廠化生產(chǎn)的技術流程。引導學生閱讀教材資料和圖片,讓學生自己制作"試管牛"的操作流程和擬出關于操作流程的研究項目：〔1卵母細胞的采集和培養(yǎng)；〔2精子的采集和獲能；〔3受精；〔4胚胎的早期培養(yǎng)；〔5畫出"試管牛"工廠化生產(chǎn)的技術流程圖解〔見下圖具體教學板書：二．體外受精：1．概念：2．原理：人工模擬體內環(huán)境〔包括營養(yǎng)、溫度、PH等,使初級卵母細胞成熟和精子獲能,最終完成受精和胚胎保存。3．主要操作步驟：〔1卵母細胞的采集：方法一：對小型動物一般采用促性腺激素處理,排卵后直接從輸卵管中沖取卵子直接與獲能的精子在體外受精。方法二：對大型動物一般采用從活體的卵巢中吸取卵母細胞,經(jīng)體外人工培養(yǎng)成熟后與獲能的精子在體外受精?！?精子的采集和獲能：采集方法：假陰道法、手握法和電刺激法等獲能方法：培養(yǎng)法和誘導法〔3受精：獲能精子和成熟卵子在共同培養(yǎng)一段時間后便可受精。三．胚胎的早期培養(yǎng)：1．培養(yǎng)的目的：檢測受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。2．培養(yǎng)液的成分：水、無機鹽、有機鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸以及動物血清等。3．移植方式：冷凍保存；移植到受體動物子宮內培養(yǎng)。教學小結：讓學生簡述體外受精中精子、卵子的采集和精子的獲能以及胚胎早期的培養(yǎng)方法。教學后記：通過上節(jié)知識的學習,學生對這節(jié)內容的掌握程度較好,能很快理解和應用相關知識解答一些知識性問題。如有機會,應帶學生參觀光明農場的奶牛場。第三節(jié)胚胎的應用及前景教學目標：1．知識目標：〔1舉例說出胚胎移植和胚胎分割?！?認同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用?！?關注胚胎工程的研究進展和應用價值。2．態(tài)度觀念目標：〔1引導學生了解胚胎工程的發(fā)展前景和現(xiàn)實生產(chǎn)實踐中的應用,激發(fā)學生養(yǎng)成勇于探索和不斷創(chuàng)新的精神?！?通過向學生介紹胚胎工程的應用及前景,激起學生為社會建設而努力奮斗的決心,同時激勵學生樹立遠大的理想。3．能力目標：〔1學生通過閱讀、自學、質疑、討論、訓練和總結等環(huán)節(jié),逐步提高獨立獲取知識的能力、邏輯思維能力、綜合分析問題和實際應用的能力?！?通過學習胚胎工程的基本操作方法,使學生聯(lián)系已有知識,培養(yǎng)學生的知識遷移能力,思維能力和創(chuàng)新能力。教學重難點：1.教學重點〔1胚胎移植的生理學基礎、基本程序和應用?！?胚胎分割的應用意義?！?胚胎干細胞研究的意義。2.教學難點〔1胚胎移植的生理學基礎?！?胚胎干細胞的概念和分離途徑。教學方法：探究法、談話法、講授法及引導學生閱讀材料、分析、討論相結合教學課時：2課時教學過程：教師提供資料,讓學生閱讀、分析、討論、歸納。中國首例體細胞克隆牛胚胎移植后代今晨降生〔中新網(wǎng)20XX10月8日電據(jù)膠東在線報道,今天凌晨3時18分,中國首例體細胞克隆牛的胚胎移植后代克隆牛"蓓蓓"在XX萊陽農學院動物胚胎工程中心實驗場呱呱墜地。克隆牛"蓓蓓"是采用最新的玻璃化超快速冷凍技術和超數(shù)排卵技術繁殖的新型克隆牛。今天凌晨,記者和科研人員一起,焦急地等待"蓓蓓"的降生。3時18分,在科研人員的努力下,克隆牛"蓓蓓"終于來到了這個世界。母親黑白花奶牛"梨花"舐犢情深,忽然發(fā)起牛威,不許眾人靠近,并用舌頭舔干"蓓蓓"濕濕的黑色毛皮。"蓓蓓"開始睜開眼睛,怯生生地看著四周關心它的人們。凌晨4時左右,在母親的幫助和周圍人們的鼓勵下,"蓓蓓"終于顫悠悠地