《基因工程的應(yīng)用》教案

5/51.3基因工程的應(yīng)用一、教學(xué)目標(biāo)1.通過閱讀文本、觀察圖片，能夠舉例說出基因工程應(yīng)用及取得的豐碩成果。2.通過查閱資料、觀看圖像，關(guān)注基因工程的進展。3.通過資料分析、師生交流，能概括出基因治療的原理及過程并說出基因芯片的概念。二、教學(xué)重點和難點1.教學(xué)重點基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應(yīng)用2.教學(xué)難點基因治療三、教學(xué)過程知識一：植物基因工程碩果累累植物基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力、改良農(nóng)作物的品質(zhì)、利用植物生產(chǎn)藥物等方面。1．抗蟲和抗病轉(zhuǎn)基因植物抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物基因種類Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等①抗病毒基因：病毒外殼蛋白基因和病毒的復(fù)制酶基因②抗真菌基因：幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因成果棉、玉米、馬鈴薯、番茄等抗煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草和抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥、甜椒、番茄等意義減少化學(xué)農(nóng)藥的使用，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染等2.抗逆轉(zhuǎn)基因植物(1)抗逆基因：調(diào)節(jié)細胞滲透壓的基因使農(nóng)作物抗鹽堿、抗干旱；魚的抗凍蛋白基因使作物耐寒；抗除草劑基因使作物抗除草劑。(2)成果：煙草、大豆、番茄、玉米等。3．利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)(1)優(yōu)良基因：必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因、控制番茄果實成熟的基因和與植物花青素代謝有關(guān)的基因。(2)成果：富含賴氨酸的轉(zhuǎn)基因玉米、轉(zhuǎn)基因延熟番茄和轉(zhuǎn)基因矮牽牛。[思考交流]1．抗蟲的基因能抗病嗎？為什么？【提示】不能。因為每一種基因都有其特定的結(jié)構(gòu)和功能。知識二：動物基因工程及基因工程藥物1.動物基因工程應(yīng)用的幾個方面項目應(yīng)用基因來源或處理成果提高動物的生長速度外源生長激素基因轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)基因鯉魚改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)腸乳糖酶基因轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物藥用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的啟動子乳腺生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體抑制或除去抗原決定基因結(jié)合克隆技術(shù)培育出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官2.基因工程藥物(1)方式：利用基因工程培育“工程菌”來生產(chǎn)藥品。(2)成果：利用“工程菌”可生產(chǎn)細胞因子、抗體、疫苗、激素等。知識三：基因治療1.概念：把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的。2．類型：體外基因治療和體內(nèi)基因治療。3．成果：將腺苷酸脫氨酶基因?qū)牖颊叩牧馨图毎委煆?fù)合型免疫缺陷癥。[思考交流]2．通過基因治療的患者體內(nèi)是否還存在與該病有關(guān)的缺陷基因？【提示】有。因為基因治療導(dǎo)入的是正常外源基因，而沒有剔除缺陷基因。【問題導(dǎo)思】①乳腺生物反應(yīng)器的操作過程怎樣？有哪些優(yōu)點？②乳腺生物反應(yīng)器與膀胱反應(yīng)器主要有哪些不同？1．操作過程2．主要用途(1)生產(chǎn)多肽類藥物；(2)生產(chǎn)基因工程疫苗；(3)生產(chǎn)抗體；(4)生產(chǎn)酶制劑；(5)生產(chǎn)營養(yǎng)品。3．優(yōu)點產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取。4．比較：乳腺生物反應(yīng)器和膀胱反應(yīng)器乳腺反應(yīng)器膀胱反應(yīng)器受體細胞受精卵受精卵目的基因所在的細胞全部體細胞全部體細胞目的基因表達的細胞乳腺細胞膀胱上皮細胞優(yōu)點產(chǎn)量高，質(zhì)量好，成本低，易提取①產(chǎn)量高，質(zhì)量好，成本低，易提?、诓皇苄詣e和生長期限制四、答案和提示[思考與探究]根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，試概括寫出基因工程解決了哪些生活、生產(chǎn)中難以解決的問題。提示：基因工程可以生產(chǎn)人類需要的藥物，如胰島素、干擾素等。我們吃的某些食品如番茄、大豆等也可以是基因工程產(chǎn)品。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的抗蟲棉、抗病毒煙草、抗除草劑大豆等都已進入商品化生產(chǎn)，上述產(chǎn)品有些是常規(guī)方法難以生產(chǎn)的或者生產(chǎn)成本過高。1.利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性何在?所謂利用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物，是指將人們需要的某種蛋白質(zhì)的編碼基因，構(gòu)建成表達載體后導(dǎo)入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物。與傳統(tǒng)的制藥相比有以下優(yōu)越性：（1）利用活細胞作為表達系統(tǒng)，表達效率高，無需大型裝置和大面積廠房就可以生產(chǎn)出大量藥品。（2）可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源的不足。例如，胰島素是治療糖尿病患者的藥物，一名糖尿病患者每年需用的胰島素需要從40頭?；?0頭豬的胰臟中才能提取到。1978年科學(xué)家用2000L大腸桿菌發(fā)酵液得到100g胰島素，相當(dāng)于從1000kg豬胰臟中提取的量。又如，生長素是治療侏儒癥患者的藥物，治療一名侏儒癥患者每年需要從80具尸體的腦下垂體中提取生長素。利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)就不需要從動物或人體上獲取原料。（3）降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員。2.在抗病毒轉(zhuǎn)基因植物中，為什么使用病毒外殼蛋白基因可以抗病毒侵染？關(guān)于病毒外殼蛋白（coatprotein，CP）基因?qū)胫参锖蟮目共《緳C理，目前有幾種假說。一種假說認(rèn)為：CP基因在植物細胞內(nèi)表達積累后，當(dāng)入侵的病毒裸露核酸進入植物細胞后，會立即被這些外殼蛋白重新包裹，從而阻止病毒核酸分子的復(fù)制和翻譯。另一種假說認(rèn)為：植物細胞內(nèi)積累的病毒外殼蛋白會抑制病毒脫除外殼，使病毒核酸分子不能釋放出來。然而最近的研究表明，如果將病毒的外殼蛋白的AUG起始密碼缺失，使之不能被翻譯，或者將外殼蛋白基因變成反義RNA基因，整合到植物細胞染色體上，轉(zhuǎn)基因植物則有很好的抗性。因此，有人認(rèn)為抗性機理不是外殼蛋白在起作用，而是CP基因轉(zhuǎn)錄出RNA后，與入侵病毒RNA之間的相互作用起到了抗性作用。利用CP介導(dǎo)的抗病