高中生物第一章基因工程第3节基因工程的应用教案浙科版选修32
选修三专题一13《基因工程的应用》教案
选修三专题一第3节基因工程的应用一、教学目标1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。
2.关注基因工程的进展。
3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。
二、教学重点和难点1.教学重点基因工程在农业和医疗等方面的应用。
2.教学难点基因治疗。
三、教学过程1、转基因生物与目的基因的关系讨论：1、用动物乳腺作为反响器，生产高价值的蛋白质〔如教材中列举的血清白蛋白、抗凝血酶等〕比工厂化生产的优越之处有哪些〔乳腺生物反响器的优点：①产量高；②质量好；③本钱低；④易提取。
〕简介：动物乳腺生物反响器1987年美国科学家戈登〔Gordon〕等人首次在小鼠的奶中生产出一种医用蛋白──tPA 〔组织型纤溶酶原激活物〕，展示了用动物乳腺生产高附加值产品的可能性。
利用动物乳腺生产高价值产品的方式称为动物乳腺反响器。
为什么要用动物乳腺作为反响器生产高价值的蛋白质产品呢这是因为动物乳房是一种高度分化的专门化腺体，合成蛋白质的能力非常强，尤其是一些经过长期的遗传改良，专门产奶的乳用动物品种，蛋白质合成能力更是惊人。
一头优质奶牛，一年可产奶10 000 kg。
即便是一只奶山羊，一年也可产奶2 000 kg。
动物乳腺生物反响器归纳起来有四大优点：①产量高，且易收获目标产品，可以随乳汁分泌而排出动物体外；②目标产品的质量好。
动物乳腺组织不仅具有按遗传信息流向合成蛋白质的能力，而且具备一整套对蛋白进行修饰和加工的能力，如糖基化、羧化、磷酸化以及分子组装等，而微生物和植物系统都不具备这种全面的蛋白质后加工能力；③产品本钱低；④从奶牛中提取产品，操作比较简单。
正因为利用动物乳腺生物反响器生产高附加值的产品有上述优点，目前利用动物乳腺生物反响器生产医用蛋白质已成为一种风险投资产业，受到科学家、商界和医药界的高度重视。
目前瞄准的目标医药产品有：①血液蛋白质，如表1-2所示，这些血液蛋白质有巨大的经济效益，其中利用奶牛生产的凝血酶Ⅲ已通过第三期临床实验，即将投放市场。
高中生物选修3教案 第1章 基因工程
专题一 1.1 DNA重组技术的基本工具1、教材分析《DNA重组技术的基本工具》是人教版生物选修三专题一《基因工程》的第一节，本节内容主要是介绍了DNA重组技术的三种基本工具，是学习《基因工程的基本操作程序》的基础和前提。
2、教学目标1．知识目标：（1）简述基础理论研究和技术进步催生了基因工程。
（2）简述DNA重组技术所需的三种基本工具。
2．能力目标：运用所学DNA重组技术的知识，模拟制作重组DNA模型。
3．情感、态度和价值观目标：（1）关注基因工程的发展。
（2）认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
3、教学重点和难点1、教学重点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
2、教学难点基因工程载体需要具备的条件。
4、学情分析学生在必修课中已经学习过关于基因工程的基础知识，对于本部分内容已经有了初步了解，所以学习起来应该不会有太大的困难。
5、教学方法1、学案导学：见学案。
2、新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习6、课前准备1．学生的学习准备：预习《DNA重组技术的基本工具》，初步把握DNA重组技术所需的三种基本工具的作用。
2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。
七、课时安排：1课时一、教学过程(一) 预习检查、总结疑惑。
检查学生落实预习情况并了解学生的疑惑，使教学具有针对性。
（二）情景导入、展示目标。
教师首先提问：A.我们以前在哪部分学习过基因工程？（必修二从杂交育种到基因工程）B.回想一下，转基因抗虫棉是怎样培育出来的？经过了哪些主要步骤？（实质是基因工程的基本操作程序：目的基因的获取，基因表达载体的构建，将目的基因导入受体细胞，目的基因的检测与鉴定）从这节课开始，我们将深入学习基因工程，今天我们来学习DNA重组技术的基本工具。
我们来看本节课的学习目标。
（多媒体展示学习目标，强调重难点）（三）合作探究、精讲点拨。
《基因工程》教案
第一节基因工程【教学目标】1.知识与技能（1）举例说出基因工程的原理，并说明“工程菌”的培育过程。
（2）举例说出基因工程在工农业生产和医疗方面的应用。
（3）能正确认识转基因生物的安全性。
2.过程与方法通过调查活动和动画演示等方法探究基因工程在生产生活中的应用，提高信息整合能力。
3.情感态度和价值观通过学习基因生物技术及产品安全性对人类的影响，培养学生辩证看待生物技术的态度。
【教学重点】（1）“工程菌”的培育过程。
（2）基因工程的应用。
（3）转基因生物的安全性。
【教学难点】（1）基因工程的原理及大致操作过程。
（2）转基因技术和产品的安全性。
【课前准备】多媒体课件【课时安排】1课时【教学过程】一、导入新课播放视频：《美国科学家培育出首批转基因婴儿》据国外媒体报道：美国科学家成功培育出了世界首批转基因婴儿，这些健康宝宝在出生前都经历过一系列基因科学实验。
该事件在美国甚至在全球都激起了关于伦理的激烈争论，一方面体现了科学家希望通过改变人类生殖细胞基因培养出正常、健康的婴儿，另一方面有悖人类的伦理观。
关于转基因技术，你们都有哪些了解呢？这节课，我们就来学习基因工程及其应用。
二、新课学习在美国马里兰州有个小女孩，她体内的某个基因与正常人不同，无法合成有分解氨基毒素功能的酶，导致其免疫功能严重低下，只能生活在无菌的隔离帐内。
1990 年，当小女孩4 岁时，医生们用基因治疗的方法使她的病情大为缓解，由此她成为世界上接受基因治疗的第一人。
基因治疗是基因工程研究的一个重要方面，虽然目前还处于试验阶段，但它已经为我们展现了生物工程的美好前景。
视频：《基因工程与医学》（一）基因工程的原理基因工程的原理：各种生物的DNA 在组成方式上是相同的，基因蕴含的遗传信息在动物、植物和微生物之间也是相通的，一种生物的基因在另一种生物体内同样可以得到表达。
相关链接：质粒有些细菌除核区固有的遗传物质以外，其细胞质中还存在一种相对独立的环状DNA 分子，我们称之为质粒。
(完整)高中生物第一章基因工程第3节基因工程的应用浙科版3.
第三节基因工程的应用课标解读重点难点1.举例说出基因工程在遗传育种、疾病治疗与生态环境保护方面的应用。
2.说出基因治疗的基本原理。
3.关注基因工程新进展。
4.尝试应用基因工程技术设计一个解决生活中疑难问题的方案。
基因工程与遗传育种、基因工程与癌症治疗以及设计一个用基因工程技术解决生活中的疑难问题的方案。
(重难点)转基因植物1.基因工程方法培育转基因植物的优点与传统的杂交育种相比，转基因育种可以克服传统育种方法育种时间长，而且远缘亲本难以杂交的缺点。
2．基因工程在植物育种方面的成果(1)科学家利用基因工程技术培育出了多种转基因农作物，如抗除草剂的转基因烟草、番茄和马铃薯，抗害虫、抗病毒的农作物及耐贮存的番茄。
(2)用基因工程的方法可改变花卉的颜色。
目前科学家将外源基因转入矮牵牛，培育出开橙色花的矮牵牛新品种。
1．基因能够在植物、动物和微生物之间转移且能完成其功能的理论基础主要是什么？【提示】植物、动物和微生物的DNA结构相似、组成相同，都遵循碱基互补配对原则，且密码子通用。
转基因动物1.含义：指转入了外源基因的动物。
2．优点：解决了传统杂交育种方法费时、费力的问题。
3．成果：现在已经培育出了多种优良遗传性状的转基因牛、猪、鸡、鱼等。
4．前景：目前正在研究培育能生产彩色羊毛的转基因羊。
基因工程与疾病治疗1.基因工程药物(1)1977年，科学家在大肠杆菌中生产了生长素释放抑制激素。
(2)1978年，科学家在大肠杆菌中成功表达了人胰岛素。
(3)1980年，人的白细胞干扰素基因获得克隆和表达。
①干扰素定义：干扰素是病毒侵入细胞后产生的糖蛋白。
②干扰素种类：α、β、γ三种。
③干扰素作用：抗病毒、抗细胞分裂和免疫调节等多种生物学功能，是治疗病毒性肝炎和肿瘤的药物。
(4)乙型肝炎疫苗1982年，乙肝抗原在酵母菌中表达成功。
1986年，酵母乙肝疫苗投放市场。
2．基因治疗(1)概念：是向目标细胞中引入正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗疾病的目的，是治疗遗传病的最有效的手段。
2019_2020学年高中生物第一章基因工程第三节基因工程的应用学案浙科版选修3
第三节 基因工程的应用1．举例说出基因工程在遗传育种、疾病治疗与生态环境保护方面的应用。
(重点)2．说出基因治疗的基本原理。
(难点)活动：提出生活中的疑难问题，设计用基因工程技术解决的方案。
一、基因工程与遗传育种1．转基因植物(1)培育优点⎩⎪⎨⎪⎧①所需时间较短②克服远缘亲本难以杂交的缺陷(2)类型⎩⎪⎨⎪⎧①抗除草剂②抗害虫③抗植物病毒④耐贮存⑤改变花卉的花色2．转基因动物(1)含义：转入了外源基因的动物。
(2)培育优点：省时、省力。
(3)转基因动物优良性状举例①生长速度加快的转基因鼠、鱼和猪。
②有抗病能力的转基因鸡和牛等。
二、基因工程与疾病治疗1．基因工程药物名称 成分 用途传统方法 基因工程方法 胰岛素 蛋白质 治疗胰岛素依赖型糖尿病从猪和羊 的胰腺 中提取 通过大肠杆菌生产 干扰素 糖蛋白 治疗病毒性肝炎和肿瘤 从人血液 中提取 通过基因工程，使人白细胞干扰素基因获得克隆和表达乙型肝炎疫苗蛋白质预防和治疗乙型肝炎通过基因工程利用酵母菌和哺乳动物细胞生产2.基因治疗(1)含义：向目标细胞中引入正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。
(2)实例①1990年，美国首例重度免疫缺陷症基因治疗成功。
②1991年，我国首例 B型血友病基因治疗也获得满意结果。
在大肠杆菌细胞内获得的胰岛素，有生物活性吗？提示：没有，大肠杆菌细胞内无内质网、高尔基体，不能对合成的胰岛素多肽链进行加工包装。
三、基因工程与生态环境保护1．利用细菌发酵和转基因植物生产聚羟基烷酯，用于合成可降解的新型塑料。
2．改造分解石油的细菌，提高其分解石油的能力。
3．利用转基因微生物吸收环境中的重金属，降解有毒化合物和处理工业废水。
基因工程育种和传统杂交育种的比较杂交育种基因工程育种原理基因重组异源DNA(基因)重组处理方法杂交→自交→筛选。
先通过两个具有不同优良性状的纯种杂交得到F1，然后再将F1自交，人工筛选获取所需品种提取→重组→导入→筛选→表达。
高中生物专题归纳提升1基因工程教案浙科版选修3
基因工程(1)广义的原理——人为条件下的基因重组(2)异种生物的DNA分子能够拼接的基础①DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。
②双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。
③双链DNA都遵循碱基互补配对原则。
(3)外源基因在异种生物体内表达的理论基础①基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能的基本单位，具有相对独立性。
②遗传信息的传递都遵循中心法则所阐述的信息流动方向。
③生物共用一套遗传密码。
2．基因工程的三大操作工具(1)“分子手术刀”——限制性核酸内切酶①主要是从原核生物中分离纯化出来的。
②功能：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。
③切割方式：(2)“分子缝合针”——DNA连接酶①作用：缝合两个DNA片段之间的磷酸二酯键。
②作用示意图：③结果：将两个DNA片段连接起来。
(3)“分子运输车”——载体①作为载体的必备条件：a．有一个或多个限制性核酸内切酶切割位点，供外源DNA片段插入。
b．具备自我复制能力，且能在受体细胞中复制并稳定保存。
c．带有标记基因，供重组DNA的鉴定和筛选。
d．必须是安全的，不会对受体细胞有害。
e．大小适中的DNA分子。
②作用：a．作为运载工具将目的基因转移到宿主细胞中。
b．利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。
③常用的载体是质粒、λ噬菌体和动植物病毒等。
④质粒的本质：质粒是细菌拟核DNA外的能自我复制的小型双链环状DNA分子。
回答下列有关基因工程的问题。
(1)基因工程中使用的限制性核酸内切酶，其特点是______________________________________________________________。
下图四种质粒含有E1和E2两种限制性核酸内切酶的识别位点，Ap r表示抗青霉素的抗性基因，Tc r表示抗四环素的抗性基因。
(2)将两端用E1切开的Tc r基因与用E1切开的质粒X1混合连接，连接后获得的质粒类型有__________。
高中生物 第一章《基因工程》教案 浙科版选修3
选修3 现代生物科技专题第一章基因工程一、课标内容：1．简述基因工程的诞生。
2．简述基因工程的原理及技术。
3．举例说出基因工程的应用。
4．简述蛋白质工程。
二、教学要求第一节工具酶的发现和基因工程的诞生第二节基因工程的原理和技术第三节基因工程的应用第四节基因工程的发展前景（选学）三．教学建议1．课时建议（共计5课时）（1）“第一节工具酶的发现和基因工程的诞生”教学重点是限制性核酸内切酶的作用及作用特点、DNA连接酶的作用、质粒在基因工程中的作用。
由于涉及到分子水平的生物技术，学生这方面基础相对薄弱，所以DNA连接酶的作用、质粒在基因工程中的作用是本节教学的难点。
本节核心概念较多，又是本章内容的开端，建议教师采用多媒体，设置问题串，采用讨论、讲授的方式，把学生引入内容情景，使学生在分析探讨相关问题的基础上，最后形成对基因工程工具酶的基本认识。
（2）“第二节基因工程原理和技术”教学重点和难点是基因工程的原理及基因工程的基本操作步骤。
本节内容的教学，建议在回顾上节课的限制性核酸内切酶、DNA连接酶及质粒等知识的基础上，引导学生观察基因工程基本操作步骤示意图，采用讨论、推理的方法，形成对基因工程的原理及技术的概括性认识。
（3）“第三节基因工程的应用”教学重点是基因工程与遗传育种、基因工程与癌症治疗以及设计一个用基因工程技术解决生活中的疑难问题的方案。
由于设计层次要求较高，学生平时练习机会较少，因此，“活动：设计一个用基因工程技术解决生活中的疑难问题方案”是本节的教学难点。
本节内容安排2课时（不包括活动1课时）。
第一课时是开展“设计一个用基因工程技术解决生活中的疑难问题方案”的教学活动。
建议先分组，组织学生讨论确定生活中的疑难问题，教师巡回指导，提醒学生注意选题的角度及可行性，然后开展全班交流，由学生说明选题理由，教师最后对各组的汇报做点评。
第二课时是在上一课时基础上展开。
由于本节课内容所涉及的领域进展迅速，建议教师积极引导和组织学生查阅有关资料，设置一些问题情景，组织学生开展口头交流、讨论等活动。
高中生物 第1章 基因工程(学案)浙科版选修3
第一章基因工程本专题包括基因工程的发展过程；DNA重组技术的基本工具；基因工程的基本操作程序；基因工程的应用；蛋白质工程的崛起等部分。
基因工程是一门20世纪70年代以来新兴的生物科学与工程技术相结合的科学。
也叫DNA重组技术。
它是按照人类的意愿，将某种基因有计划地转移到另一种生物中去的新技术。
现已成为生命科学中发展最快、最前沿的学科，有关生物工程的内容，己成为近几年生物高考的热点内容。
其中基因工程的操作工具和基因工程操作的基本步骤以及基因工程的成果及应用前景将是近年命题的新热点。
基因工程操作的三种基本工具，四项基本操作程序等内容将成为考查学生分析综合问题能力的材料；另外，针对生物工程在医药、食品、农林等高新技术产业中的应用，运用有关的生物知识指导生产和实践，对有关的生产方案、生产过程进行分析、综合评价，这也是高考的另一热点。
有关基因工程的备考，今后高考中可能涉及到本考题的热点问题，有如下几个方面：1.基因工程的基本步骤：目的基因的获取、基因表达运载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因表达的检测与鉴定几个步骤。
2.转基因技术的应用：(1)转基因动植物，如抗虫、抗病、抗逆、抗除草剂，抗倒伏的植物；产肉、产蛋量高、生长快、耐粗饲料的动物；此外，转基因动物为人类异体器官移植提供了可能。
(2)基因药物：如人造胰岛素、人造生长激素、溶血栓的尿激酶原等。
(3)基因治疗：美国对复合型免疫缺陷症的治疗；糖尿病的治疗：许多科学家希望利用基因工程手段将正常的合成胰岛素基因导入患者体内，并准确表达，以此来修复或替代失去正常功能的胰岛B细胞，从而维持机体血糖平衡。
（4）利用遗传工程培养转基因固氮绿色植物的展望。
地球上的固氮途径有三条：生物固氮、工业固氮、高能固氮。
其中，生物固氮是植物可利用氮的主要来源。
固氮生物在农业生产及氮循环中的作用。
在氮循环中有特殊作用的几种微生物，要总结其作用。
在学习生物固氮在自然界中的意义时，要明确生物固氮是植物可利用氮的重要来源，对氮循环与碳循环加以比较，认识这两种物质循环的差异；同时，应具体分析氮循环中几种微生物的特殊作用及其在生态系统中的地位。
生物：第一章《基因工程》学案(浙科版选修3).doc
选修3 第一章基因工程学案（一）基因工程的基本工具1.“分子手术刀”——（1）来源：主要是从中分离纯化出来的。
（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中部位的两个核苷酸之间的断开，因此具有。
（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：等。
2.“分子缝合针”——（1）功能：缝合。
（2）与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。
DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。
3.“分子运输车”——（1）载体具备的条件：①能够在宿主细胞内并稳定地_____；②具有____________切点，以便与_______连接；③具有某些，便于进行筛选。
常用的运载体有_______、和________等；（2）最常用的载体是 ,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链。
（3）其它载体：(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取1.目的基因是指：编码蛋白质的基因。
2.目的基因序列已知获取方法序列未知获取方法第二步：构建重组DNA分子的方法：第三步：常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌转化法，其次还有基因枪法和花粉管通道法等。
受体细胞可以是卵细胞（受精卵）、体细胞（经组织培养成为完整个体）将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。
此方法的受体细胞多是受精卵。
将目的基因导入微生物细胞：用处理大肠杆菌，使细胞壁的透性增加。
第四步：；筛选的依据是。
第五步：；表达的标志是。
（三）基因工程的应用1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。
2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。
3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。
（四）蛋白质工程的概念、基本途径蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。
高中生物第一章基因工程第3课时基因工程的应用课件浙科版选修3
3.基因工程技术与传统育种技术的区别
种类 项目
基因工程技术
传统育种技术
不受生物体间亲__缘__关__系__
转移的基因
种内个体间基因转移
的限制
操作水平
分子 水平
个体 水平
特点
后代的表现可准确预期 ，后代的表现预见性较差，
需要时间短
需要时间_长___
例1 (2017·河西区一模)如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以 下相关叙述，正确的是
12345
解析 答案
编后语
老师上课都有一定的思路，抓住老师的思路就能取得良好的学习效果。在上一小节中已经提及听课中要跟随老师的思路，这里再进一步论述听课时如何 抓住老师的思路。
① 根据课堂提问抓住老师的思路。老师在讲课过程中往往会提出一些问题，有的要求回答，有的则是自问自答。一般来说，老师在课堂上提出的问 பைடு நூலகம்都是学习中的关键，若能抓住老师提出的问题深入思考，就可以抓住老师的思路。
12345
解析 答案
3.(2016·温州中学期末)据报道，深圳某生物制品公司将人的乙肝抗原基 因导入酵母菌，生产出的乙型肝炎疫苗致使婴儿接种后发生疑似预防接 种异常反应，并已出现死亡病例。下列关于此乙肝疫苗的说法疫苗的理论基础之一是生物共用一套遗传密码
选修3 现代 生物技术专题
第一章 基因工程
第3课时 基因工程的应用
知识内容
要求
考情解读
基因工程的应用
活动：提出生活中 的疑难问题，设计 用基因工程技术解 决的方案
a 1.举例说出基因工程在遗传育种、疾病 治疗和生态环境保护方面的应用。 2.举例说出基因治疗的基本原理(含义、
c 概念)。 3.活动：提出生活中的疑难问题，设计 用基因工程技术解决的方案。
选修3专题一 基因工程第3课时基因工程的应用教案
高中生物人教版选修3 专题1 基因工程1.3 基因工程的应用(编写人：宋英坚 )班别姓名学号第小组【核心素养目标】1.举例说出植物基因工程应用及取得的成果；2.了解动物动物基因工程的应用以及前景；3.了解基因药物和基因治疗的发展。
【基础知识梳理】（课前自主学习课本P17-24，完成基础知识）一、植物基因工程的应用1.应用的范围:植物基因工程技术主要用于提高农作物的①,改良农作物的②和利用植物生产药物等方面。
2.抗虫转基因植物(1)来源:从某些生物中分离出具有③的基因,将其导入作物中,使其具有抗虫性。
(2)抗虫基因的类型:用于杀虫的基因主要是④基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。
(3)优点:减少了农药的使用,降低了生产成本,减少了⑤,降低了对农作物的危害。
3.抗病转基因植物抗病转基因植物所采用的基因,使用最多的是⑥基因和病毒的复制酶基因;抗真菌转基因植物中可使用的基因有几丁质酶基因和⑦基因。
4.抗逆转基因植物目前科学家们正在利用一些可以调节⑧的基因,来提高农作物抗盐碱和抗干旱的能力,这在烟草等植物中已获得了比较明显的成果。
将⑨基因导入大豆、玉米等作物,喷洒除草剂时,杀死田间杂草而不损伤作物。
5.利用转基因改良植物的品质科学家将必需氨基酸含量多的⑩基因,导入植物中,或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的,以提高这些氨基酸的含量。
二、动物基因工程的应用1.提高动物的生长速度:通过动物基因工程将外源基因导入绵羊体内,使转基因绵羊的生长速率比一般的绵羊提高30%。
2.改善畜产品品质:科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,使母牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大降低,改善了畜产品的品质。
3.转基因动物生产药物:科学家将药用蛋白基因与等调控组件重组在一起,通过等方法,导入哺乳动物的受精卵中,然后将受精卵送入母体内,使其生长发育成转基因动物。
转基因动物进入后,可以通过分泌的乳汁来生产所需的药品,因而称为或乳房生物反应器。
高中生物第一章基因工程第3节基因工程的应用教案浙科版选修32
高中生物第一章基因工程第3节基因工程的应用教案浙科版选修32第三节基因工程的应用课标解读 1.举例说出基因工程在遗传育种、疾病治疗与生态环境保护方面的应用。
2.说出基因治疗的根本原理。
3.关注基因工程新进展。
4.尝试应用基因工程技术设计一个解决生活中疑难问题的方案。
重点难点基因工程与遗传育种、基因工程与癌症治疗以及设计一个用基因工程技术解决生活中的疑难问题的方案。
(重难点)转基因植物 1.基因工程方法培育转基因植物的优点与传统的杂交育种相比，转基因育种可以克服传统育种方法育种时间长，而且远缘亲本难以杂交的缺点。
2．基因工程在植物育种方面的成果(1)科学家利用基因工程技术培育出了多种转基因农作物，如抗除草剂的转基因烟草、番茄和马铃薯，抗害虫、抗病毒的农作物及耐贮存的番茄。
(2)用基因工程的方法可改变花卉的颜色。
目前科学家将外源基因转入矮牵牛，培育出开橙色花的矮牵牛新品种。
1．基因能够在植物、动物和微生物之间转移且能完成其功能的理论根底主要是什么？【提示】植物、动物和微生物的DNA结构相似、组成相同，都遵循碱基互补配对原那么，且密码子通用。
转基因动物 1.含义：指转入了外源基因的动物。
2．优点：解决了传统杂交育种方法费时、费力的问题。
3．成果：现在已经培育出了多种优良遗传性状的转基因牛、猪、鸡、鱼等。
4．前景：目前正在研究培育能生产彩色羊毛的转基因羊。
基因工程与疾病治疗 1.基因工程药物 (1)1977年，科学家在大肠杆菌中生产了生长素释放抑制激素。
(2)1978年，科学家在大肠杆菌中成功表达了人胰岛素。
(3)1980年，人的白细胞干扰素基因获得克隆和表达。
①干扰素定义：干扰素是病毒侵入细胞后产生的糖蛋白。
②干扰素种类：α、β、γ三种。
③干扰素作用：抗病毒、抗细胞分裂和免疫调节等多种生物学功能，是治疗病毒性肝炎和肿瘤的药物。
(4)乙型肝炎疫苗1982年，乙肝抗原在酵母菌中表达成功。
1986年，酵母乙肝疫苗投放市场。
高中生物第一章基因工程第三节基因工程的应用学案浙科版选修3
第一章基因工程第三节基因工程的应用随着基因工程的诞生和技术的发展，目前基因工程已成为生物科学的核心技术，已经广泛应用于农牧业和医药卫生等领域，并取得了巨大成就。
一、基因工程与遗传育种1．转基因植物(transgenic plant)(1)优点：克服了远缘种及种间杂交不育或不能杂交的障碍，产生我们所需要的优良性状。
同时还缩短了育种周期。
缺点：技术难度大，技术要求高。
(2)产生过程：(3)成果：①抗性转基因植物抗虫植物：(杀虫基因)如棉、玉米、马铃薯、番茄等。
抗病植物：(抗菌蛋白基因)如烟草、番茄、苜蓿、马铃薯等。
抗除草剂植物：(抗除草剂基因)如烟草、番茄、马铃薯等。
抗盐碱植物：(调节细胞渗透压的基因)如大麦、番茄等。
抗旱植物：调节细胞渗透压的基因)如小麦、玉米、大豆。
抗寒植物：(抗冻蛋白基因)如番茄。
②改良植物品质转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。
2.转基因动物(transgenic animal)转基因动物是指转入了外源基因的动物。
(1)提高动物的生长速度的基因：外源生长激素基因。
(2)成果：转基因鼠、转基因鲤鱼。
二、基因工程与疾病治疗1．基因工程药物基因工程药物，是重组DNA的表达产物。
广义地说，凡是在药物生产过程中涉及用基因工程的，都可以称为基因工程药物。
青霉素是由青霉菌产生的，不是通过基因工程生产的。
利用基因工程培育“工程菌”来生产药品，是基因工程的低成本高效益的工程产业，可以通过转基因培育的工程菌(如大肠杆菌)生产人胰岛素、人生长激素、干扰素、乙肝疫苗等。
(1)胰岛素①化学本质：蛋白质。
②合成过程：③作用：降血糖(治疗依赖型糖尿病的有效药物)。
(2)干扰素①化学本质：糖蛋白。
②作用：抗病毒、抗细胞分裂和免疫调节等，治疗病毒性肝炎和肿瘤的药物。
(3)乙型肝炎疫苗：可用来预防病毒性肝炎，可通过疫苗增强人体的免疫能力。
下面以人胰岛素为例，图示转基因药物的生产过程。
2．基因治疗(1)含义：向目标细胞中引入正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。
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第三节 基因工程的应用与传统的杂交育种相比，转基因育种可以克服传统育种方法育种时间长，而且远缘亲本难以杂交的缺点。
2．基因工程在植物育种方面的成果(1)科学家利用基因工程技术培育出了多种转基因农作物，如抗除草剂的转基因烟草、番茄和马铃薯，抗害虫、抗病毒的农作物及耐贮存的番茄。
(2)用基因工程的方法可改变花卉的颜色。
目前科学家将外源基因转入矮牵牛，培育出开橙色花的矮牵牛新品种。
1．基因能够在植物、动物和微生物之间转移且能完成其功能的理论基础主要是什么？【提示】 植物、动物和微生物的DNA 结构相似、组成相同，都遵循碱基互补配对原则，且密码子通用。
2．优点：解决了传统杂交育种方法费时、费力的问题。
3．成果：现在已经培育出了多种优良遗传性状的转基因牛、猪、鸡、鱼等。
4．前景：目前正在研究培育能生产彩色羊毛的转基因羊。
(1)1977年，科学家在大肠杆菌中生产了生长素释放抑制激素。
(2)1978年，科学家在大肠杆菌中成功表达了人胰岛素。
(3)1980年，人的白细胞干扰素基因获得克隆和表达。
①干扰素定义：干扰素是病毒侵入细胞后产生的糖蛋白。
②干扰素种类：α、β、γ三种。
③干扰素作用：抗病毒、抗细胞分裂和免疫调节等多种生物学功能，是治疗病毒性肝炎和肿瘤的药物。
(4)乙型肝炎疫苗1982年，乙肝抗原在酵母菌中表达成功。
1986年，酵母乙肝疫苗投放市场。
2．基因治疗(1)概念：是向目标细胞中引入正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗疾病的目的，是治疗遗传病的最有效的手段。
(2)实例：重度免疫缺陷症是一种遗传病。
病因：由于腺苷酸脱氨酶基因发生突变，造成体内缺少腺苷酸脱氨酶，此酶是人体免疫系统发挥正常作用所必需的，因此机体不能抵抗病原微生物的威胁。
(3)治疗：将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的T淋巴细胞中，使T淋巴细胞能够产生腺苷酸脱氨酶，然后，再将这种T淋巴细胞转入患者体内。
2．(1)用箭头表示基因工程药物的生产过程。
【提示】基因工程药物的产生：基因工程→工程菌→发酵工程→基因药物(2)上述免疫缺陷患者治愈后，其后代能保证一定正常吗？【提示】不能，因患者治愈后，生殖细胞还可能有致病基因。
利用细菌发酵和转基因植物生产具有生物可降解的新型塑料。
2．改造分解石油的细菌，提高分解石油能力。
3．生产转基因微生物，吸收环境中的重金属，降解有毒化合物和处理工业废水。
1．转基因植物的产生过程中不需组织培养技术。
(×)【提示】重建植物体时需进行组织培养。
2．转基因动物一般将外源基因直接转入动物的受精卵中。
(×)【提示】先构建表达载体再转入。
3．重度免疫缺陷症患者治疗时一般将ADA基因通过技术手段转入患者的B淋巴细胞中。
(×)【提示】应转入T淋巴细胞中。
4．利用转基因微生物可吸收环境中重金属、降解有毒化合物等。
(√)①转基因作物有哪些优良性状？②转基因植物是经过哪些过程产生的？③基因工程的应用成果有哪些？1．转基因植物的培养(如图示)(1)过程：(2)技术：转基因技术、植物组织培养技术。
(3)原理：基因重组、植物细胞的全能性。
2．转基因动物的培养(如图示)(1)过程：(2)技术：转基因技术、胚胎体外培养技术、胚胎移植技术。
(3)转基因动物与传统育种动物的区别：改善了传统的杂交育种费时、费力的缺点，所需时间较短，而且可实现不同物种之间的基因重组。
1．抗虫的转基因作物并不能抗寒、抗旱和抵抗各种病虫害，因为基因控制合成的抗虫蛋白具有专一性。
2．一些重要粮食作物的转基因效率不高，并且只在少数品种上获得成功。
转基因技术如何达到高效、快速、简便、适应性更广的目的，仍是基因工程的一个重要课题。
如图表示利用基因工程培育抗虫棉的过程，请据图回答下列有关问题：(1)若限制性核酸内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—↓GATC —，限制性核酸内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—G ↓GATCC —，那么在①过程中，应用限制性核酸内切酶______切割质粒，用限制性核酸内切酶________切割抗虫基因。
①过程在________(填“体内”或“体外”)进行。
(2)将通过②过程得到的大肠杆菌涂布在含有________的培养基上，能够生长说明已导入了普通质粒或重组质粒，反之则说明没有导入。
(3)重组质粒导入大肠杆菌的目的是_________________________________。
(4)经筛选分析，该植株细胞中含有一个携带抗虫基因的DNA 片段，因此可以把它看作是杂合子。
理论上，该转基因植株自交产生的F 1中，仍具有抗虫特性的植株占总数的________________。
【审题导析】 (1)质粒是最常用的运载体，不要把质粒和运载体等同。
除质粒外，噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。
运载体的化学本质是DNA ，其基本单位为脱氧核苷酸。
(2)限制性核酸内切酶在基因工程操作的第一步和第二步中都会用到，一般情况下使用同一种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体，有时也使用两种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体，但目的都是产生相同的粘性末端。
【精讲精析】 本题以抗虫棉的培育过程考查基因工程的操作步骤。
(1)从重组质粒中可以看出，目的基因插入的是氨苄青霉素抗性基因，再根据质粒中两个标记基因的碱基序列可以判断，需要用限制性核酸内切酶Ⅱ切割质粒，切割后会产生粘性末端—G —CCTAG GATCC —G —，为了使目的基因和质粒重组，所以要用酶Ⅰ切割目的基因以获得相同的粘性末端。
(2)检测目的基因是否进入受体细胞，需要用含四环素的培养基培养受体细胞，因为重组质粒中保留了四环素抗性基因，凡是能在培养基中生存的受体细胞，则都含有目的基因。
(3)目的基因进入受体细胞后可以随载体的复制而大量复制。
(4)可以将抗病基因看作是显性基因，一个杂合子自交后代中含显性基因的个体所占比例为3/4。
【答案】 (1)Ⅱ Ⅰ 体外 (2)四环素 (3)大量复制目的基因(抗虫基因) (4)3/4利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术。
青岛“崂山奶山羊乳腺反应器研制”项目通过鉴定，该项目产生的药用蛋白具有表达效率高、成本低、安全性高、易于分离纯化的优点，可产生干扰素、乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等医药产品，造福人类。
图1 图2请根据这一科技成果的研究过程回答问题：(1)研究人员用DNA测序仪显示了基因组的某DNA片段一条链的碱基排列顺序图片。
其中图1的碱基排列顺序已经解读，其顺序是：GGTTATGCGT，请解读图2显示的碱基排列顺序：_________________________________。
(2)科学家从相关基因组中获取了目的基因，并采用____________技术对目的基因进行扩增，然后将目的基因与质粒等载体结合形成了重组载体。
在重组载体的构建过程中需要的工具酶有___________________________________。
(3)在基因工程操作过程中，基因工程的核心是________________，一个基因表达载体的组成必须有标记基因，其作用是___________________________。
(4)如何检测和鉴定目的基因已被成功导入羊体内？请写出两种方法。
_____________________________________________________________________________________________________________________________。
【审题导析】解答此题应注意以下两点：(1)由给定的碱基序列及图示可推得图示第一、二、三、四列对应碱基分别为A、C、G、T。
(2)目的基因表达的检测与鉴定可采用分子杂交或个体水平检测。
【精讲精析】根据图1与相对应的碱基序列可知，由左到右第一列是碱基A，第二列是碱基C，第三列是碱基G，第四列是碱基T，由此推知图2的碱基序列为GATGCGTTCG；目的基因的扩增用PCR技术；在将目的基因与载体结合时需要用到限制性核酸内切酶和DNA连接酶；标记基因的作用是鉴定受体细胞中是否导入了目的基因。
目的基因的检测与鉴定方法有：DNA分子杂交(检测是否导入了目的基因)、DNA与mRNA分子杂交、抗原与抗体杂交等。
【答案】(1)GATGCGTTCG(2)PCR(聚合酶链式反应) 限制性核酸内切酶、DNA连接酶(3)基因表达载体的构建为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来(4)DNA分子杂交；DNA与mRNA分子杂交；抗原—抗体杂交；从羊的乳汁中提取干扰素(写出以上任意两点即可)①什么是基因治疗？②用于基因治疗的基因种类有哪些？③基因治疗的方法有哪些？基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效的手段。
1．基因治疗的种类和方法(1)体外基因治疗：①概念：先从病人体内获得某种细胞进行培养，然后在体外完成基因转移，再筛选转移成功的细胞进行扩增培养，最后重新输入患者体内，如腺苷酸脱氨酶基因的转移。
②图例(2)体内基因治疗：用基因工程的方法，把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，或使异常表达的基因停止表达或降低表达。
2．基因治疗现状基因治疗目前处于初期的临床试验阶段。
可以说，在没有完全解释人类基因组的运转机制，也没有充分了解基因调控机制和疾病的分子机理之前，进行基因治疗是十分困难的。
另外，还存在着技术方面、伦理道德方面以及安全性方面的诸多问题。
3．用于基因治疗的基因种类第一类是从健康人体上分离得到的功能正常的基因，用以纠正或依靠其表达产物来补偿病变基因带来的生理缺陷，如对血友病和地中海贫血症的治疗。
第二类是反义基因，即通过产生的mRNA分子，与病变基因产生的mRNA进行互补，来阻断非正常蛋白质的合成。
第三类是编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因，又叫做自杀基因。
美国一科研小组发现一种新型RNA病毒X，并对其进行研究，发现有可能感染人类的抗原为S蛋白。
于是着手研制疫苗，其简要操作流程如下。
(1)实验步骤①所代表的反应过程是_______________________________。
(2)步骤②构建重组质粒A和重组质粒B必须使用限制性核酸内切酶和________酶，后者的作用是将用限制性核酸内切酶切割的________和________连接起来。
(3)如果省略步骤②而将大量扩增的S基因直接导入大肠杆菌，一般情况下，不能得到表达的S蛋白，其原因是S基因在大肠杆菌中不能________，也不能________________。
(4)为了检验步骤④与⑥中产生的S蛋白是否有相同的免疫反应特性，可用________与S蛋白抗体进行抗原—抗体特异性反应实验。