《基因工程及其延伸技術(shù)應用廣泛》第1課時示范課教學設(shè)計

第二節(jié)基因工程及其延伸技術(shù)應用廣泛（第1課時）?教學目標.說明基因工程在醫(yī)療制藥、法醫(yī)鑒定、農(nóng)牧業(yè)育種、環(huán)境保護行業(yè)的開展，給社會帶來巨大的進步。.認同基因工程的應用價值。.關(guān)注基因工程的進展。?教學重難點【教學重點】基因工程在醫(yī)療制藥、法醫(yī)鑒定、農(nóng)牧業(yè)育種、環(huán)境保護行業(yè)的開展，給社會帶來巨大的進步。【教學難點】乳腺生物反響器。?教學過程【新課引入】引導學生復習血糖調(diào)節(jié)的知識引出胰島素的生產(chǎn)歷史。（1）糖尿病的治療需要哪種激素？（胰島素）（2）這種激素需口服還是注射？為什么？（注射，口服會被水解為氨基酸，失去藥效）（3）胰島素是如何生產(chǎn)的？傳統(tǒng)方法：從豬、牛等動物的胰腺中獲取。一位糖尿病病人使用一年的胰島素需要上千頭牛，生產(chǎn)的本錢非常高?；蚬こ谭椒ǎ?978年，科學家將編碼人胰島素的基因?qū)氪竽c桿菌細胞中，使大腸桿菌表達重組人胰島素。我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的基因工程藥物——重組人胰島素已經(jīng)研制成功并得到了廣泛應用。【過渡】除了生產(chǎn)胰島素，基因工程還有哪些應用呢？

【新知講解】一、應用基因工程技術(shù)診斷、治療、研究疾病【學生活動】閱讀教材122?125頁，應用基因工程技術(shù)診斷、治療、研究疾病領(lǐng)域開展迅速，主要在四個方面取得了引人矚目的成果。將基因相關(guān)技術(shù)與其對應的實際應用連線。實際應用a.檢測患者自身是否攜帶缺陷基因?qū)嶋H應用a.檢測患者自身是否攜帶缺陷基因b.診斷患者是否感染某種病原體c.產(chǎn)前基因診斷d.向患者導入正?；蚣m正或補償基因缺陷e.生產(chǎn)基因工程藥物f.為研究疾病機理提供模型②PCR技術(shù)③基因治療④轉(zhuǎn)基因生物⑤轉(zhuǎn)基因動物【教師活動】應用基因工程技術(shù)診斷、治療、研究疾病領(lǐng)域開展迅速，主要在四個方面取得了引人矚目的成果。.運用核酸分子雜交、PCR等技術(shù)進行基因診斷一方面，核酸分子雜交和PCR技術(shù)常用來檢測患者自身攜帶的缺陷基因。例如，鐮刀形貧血癥基因檢測。3'另一方面，靈敏度極高的PCR技術(shù)常用于診斷患者是否感染某種病原體。例如，運用PCR技術(shù)檢測血液中是否存在HIV病毒基因組。3'鍵狀細胞卜球最白基因-CCTGTGG-IIIIIII-GGACACC-..正常個體P-球蛋白基因IIIIIIIIIIIIII-GGACTCC',1IIIIIII-GGACTCC',13,-CCT（；AG（；-MstIIIIIII-GGACTCC',13,京交提舒鐮刀形貧血癥基因檢測

感染者血清中微量的HW顆粒未感染者的運用PCR技術(shù)檢測血液中是否存在感染者血清中微量的HW顆粒未感染者的【過渡】目前，人們運用PCR并結(jié)合其他技術(shù)，不僅可以在患者未發(fā)病，甚至出生前就能確診其是否患有鐮刀形貧血癥、血友病等疾病，還可以根據(jù)某些核苜酸序列的特異性差異來推測某人患阿爾茨海默病以及癌癥等疾病的風險。隨著基因測序技術(shù)進一步開展，有望研制出專門針對個人基因特點的藥物。.向患者體內(nèi)導入正?；蜻M行基因治療基因治療:是指向有基因缺陷的細胞中引入正常功能的基因，以糾正或補償基因的缺陷，從而到達治療的目的?；蛑委熤饕槍?些嚴重威脅人類健康的遺傳病，如血友病、惡性腫瘤等?；?qū)爰毎倪^程常以修飾過的病毒為載體，如腺病毒和逆轉(zhuǎn)錄病毒。成功案例：1990年：美國完成了世界首例重癥免疫缺陷病的基因治療。1994年：美國科學家以修飾過的腺病毒為載體，首次對一位囊性纖維病患者進行了基因治療。1991年：我國進行了世界上首例B型血友病的基因治療臨床實驗。2003年：我國食品藥品監(jiān)督管理總局為世界首個癌癥基因治療藥物頒發(fā)了新藥證書一一治療惡性腫瘤的重組人p53腺病毒注射液。【過渡】雖然已經(jīng)有一些運用基因治療成功的臨床實驗，但是基因治療仍面臨著很多挑戰(zhàn)?？茖W家要繼續(xù)探索如何控制轉(zhuǎn)入的基因在正確的時間和空間表達出適量的蛋白質(zhì)產(chǎn)物，同時確?；虻牟迦氩粫绊懫渌虻恼９δ?。.利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)基因工程藥物可將相關(guān)藥物基因轉(zhuǎn)入動物、植物和微生物體內(nèi)。（1）類型：細胞因子、抗體、疫苗和激素等。（2）應用：預防和治療人類腫瘤、心血管疾病、傳染病、糖尿病和類風濕關(guān)節(jié)炎等。（3）實例：我國生產(chǎn)的重組人干擾素、血小板生成素、促紅細胞生成素和粒細胞集落刺激因子等基因工程藥物均已投放市場。【過渡】科學家發(fā)現(xiàn)，在用微生物或植物細胞產(chǎn)物生產(chǎn)一些基因工程藥物時，獲得的表達產(chǎn)物活性不佳，且提純困難。如何解決這個問題呢？提示：用轉(zhuǎn)基因哺乳動物生產(chǎn)藥物?！緦W生活動】閱讀教材中與乳腺生物反響器有關(guān)的內(nèi)容，思考并討論以下問題：（1）什么是乳腺反響器？提示：將藥用蛋白基因與乳腺中特異性表達的基因的啟動子等調(diào)控原件重組，獲得轉(zhuǎn)基因動物。轉(zhuǎn)基因動物進入泌乳期后，通過分泌乳汁生產(chǎn)所需要藥品。稱為“乳腺生物反響器二（2）獲得乳腺生物反響器的步驟和培育轉(zhuǎn)基因動物的步驟有什么區(qū)別？提示：在構(gòu)建基因表達載體時，需要在編碼目的蛋白的基因序列前加上在乳腺中特異性表達的基因的啟動子。（3）與工廠化生產(chǎn)藥用蛋白相比，用動物乳腺作為反響器生產(chǎn)藥用蛋白的優(yōu)越之處有哪些？a.乳汁以連續(xù)合成，頻繁采集不會對動物產(chǎn)生危害；b.乳汁成分相對簡單、明確，便于藥物的提取。（4）繪制用基因工程技術(shù)獲得乳腺反響器的流程圖。轉(zhuǎn)基因動物（雌性動物乳汁中含有藥用蛋白）【易錯辨析】基因表達載體導入的是受精卵，而不是乳腺上皮細胞，這樣由受精卵發(fā)育成的個體細胞中均含有H的基因，但由于目的基因與乳腺中特異表達重組基因的啟動子等調(diào)控原件重組在一起，所有目的基因只在乳腺細胞中表達。（5）實例：已在牛和山羊等乳腺生物反響器中獲得了抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素和a-抗胰蛋白酶等重要醫(yī)藥產(chǎn)品。.轉(zhuǎn)基因動物可為研究疾病機理提供模型借助轉(zhuǎn)基因技術(shù)，人們不僅可以獲得基因、改造基因，還可以“敲除”某些基因。例如，通過在基因中插入DNA片段使該基因永久失活，再通過觀察轉(zhuǎn)基因生物性狀變化，可以推測該基因的功能。實例：科學家發(fā)現(xiàn)敲除腸堿性磷酸酶基因的小鼠更容易發(fā)胖，從而推測該基因有“保持身材”的作用，也許不久的將來肥胖會被“根治”?！窘Y(jié)論】轉(zhuǎn)基因動物也成為研究致病機理和測試治療方法的理想模型。二、應用基因工程技術(shù)進行法醫(yī)鑒定.法醫(yī)鑒定概念：包括個體識別和親子鑒定等內(nèi)容。原理：①早期：抗原-抗體雜交技術(shù)。②現(xiàn)在：核酸分子雜交或PCR技術(shù)。.DNA指紋除了同卵雙胞胎外，我們每個人都擁有自己獨特的DNA。經(jīng)過限制酶剪切、甩泳、與標記的探針進行核酸分子雜交，得到的圖譜也是特異的，就像人的指紋一樣，所以科學家稱之為DNA指紋。三、基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應用【教師活動】通過基因工程，很多農(nóng)作物在抗蟲、抗病、抗逆、產(chǎn)品的品質(zhì)等方面不斷被改良。.轉(zhuǎn)基因抗蟲植物（1）目的基因：W抗蟲蛋白基因。（2）方法：從某些生物中別離出具有抗蟲功能的基因，導入作物，使其具有抗蟲性。（3）優(yōu)點：防治作物蟲害的開展趨勢。（4）實例：轉(zhuǎn)基因抗蟲植物有轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花、玉米、水稻、大豆、馬鈴薯等。.轉(zhuǎn)基因抗病植物（1）目的基因：抗病基因。（2）方法：將來源于某些病毒、真菌等的抗病基因?qū)胫参?，培育出轉(zhuǎn)基因抗病植物。（3）優(yōu)點：防治作物病害的發(fā)生，減少環(huán)境污染。（4）實例：如轉(zhuǎn)基因抗病毒甜椒、番木瓜和煙草等。.轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物（1）現(xiàn)狀：大多數(shù)除草劑不僅能殺死田間雜草，還會損傷作物，導致作物減產(chǎn)。（2）目的基因：抗某種除草劑的基因。（3）方法：將降解或抵抗某種除草劑的基因?qū)胱魑?，可培育出抗除草劑的作物品種。（4）優(yōu)點：田間雜草會被殺死，而作物不會受到傷害。（5）實例：轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米、大豆、油菜和甜菜等。.改善植物的品質(zhì)（1）將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参镏?，提高氨基酸的含量，科學家培育的某種轉(zhuǎn)基因玉米中賴氨酸的含量比對照高30%。（2）我國科學家將與植物花青素代謝相關(guān)的基因?qū)氚珷颗Ｖ?，使它呈現(xiàn)出自然界沒有的顏色變異，大大提高觀賞價值?！具^渡】獲得生長快、體型大、性狀優(yōu)良的轉(zhuǎn)基因動物一直是研究的熱點。.提高動物的生長速度（1）目的基因：生長激素基因。（2）方法：將外源生長激素基因?qū)雱游矬w內(nèi)，以提高動物的生長速率。（3）實例：我國科學家培育的轉(zhuǎn)生長激素基因鯉魚，同等養(yǎng)殖條件下，生長速率比非轉(zhuǎn)基因鯉魚提高了42%~115%。.改善畜產(chǎn)品品質(zhì)（1）現(xiàn)狀：我國約1/3的成年人乳糖不耐受。（2）目的基因：腸乳糖酶基因。（3）方法：將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中乳糖含量大大降低，其他營養(yǎng)成分不受影響。四、基因工程技術(shù)可用于保護生態(tài)環(huán)境自然條件下，有些微生物具有采礦或分解有毒污染物的珍貴能力，科學家將這些微生物的基因進行改造，獲得了擁有珍貴性狀并易于培養(yǎng)的轉(zhuǎn)基因工程菌。（1）采礦：攝取環(huán)境中的銅、鉛等重金屬，在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為硫酸銅、硫酸鉛等易于提取的化合物。（2）分解有毒污染物：降解氯化煌和其他有毒化合物，處理石油泄漏污染問題?！菊n堂小結(jié)】根據(jù)課件中的提示，復習本節(jié)課的重點知識?；蚬こ痰膽没蚬こ痰膽没蚬こ痰膽谩菊n堂檢測】基因工程的應用.以下有關(guān)基因工程的應用的表達，錯誤的選項是（C）A.利用基因工程可改良作物的品質(zhì)，提高其營養(yǎng)價值B.通過乳腺生物反響器可生產(chǎn)抗凝血酶等重要的醫(yī)藥產(chǎn)品C.將正?；?qū)胧荏w細胞，以對21三體綜合征進行治療D.制備工程菌以實現(xiàn)對胰島素、血清白蛋白的大規(guī)模生產(chǎn).采用基因工程技術(shù)將人凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫?，培育出轉(zhuǎn)基因羊。但是人凝血因子只存在于該轉(zhuǎn)基因羊的乳汁中。以下有關(guān)表達正確的選項是（B）A.人凝血因子基因只存在于山羊的乳腺細胞中B.可用顯微注射技術(shù)將含有人凝血因子基因的重組DNA分子導入羊的受精卵C.在該轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子基因在各種體細胞中都能表達D.人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄時，DNA聚合施以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA.以下圖