中图版选修三基因工程和蛋白质工程教案(2)
2022生物现代生物科技专题第1讲基因工程教案3
第1讲基因工程1.基因工程的诞生(Ⅰ）2.基因工程的原理及技术（含PCR技术）(Ⅱ）3。
基因工程的应用(Ⅱ）4.蛋白质工程（Ⅰ）1。
基因的结构与功能（生命观念)2。
基因工程的操作流程图及蛋白质的流程图等(科学思维）3。
基因工程的应用和蛋白质工程(科学探究）4.正确看待转基因生物与环境安全问题（社会责任）考点一基因工程的基本工具及基本程序1．基因工程的概念（1)概念：按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
(2)优点①与杂交育种相比：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
②与诱变育种相比：定向改造生物的遗传性状。
2．基因工程的基本工具（1）限制性核酸内切酶(简称限制酶）。
①来源：主要来自原核生物。
②特点：具有专一性，表现在两个方面：识别——双链DNA分子的某种特定核苷酸序列.切割-—特定核苷酸序列中的特定位点。
③作用：断裂特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
④作用结果错误!—错误!（2）DNA连接酶(3)载体①种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
②质粒的特点错误!③运载体的作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。
3．基因工程的基本操作程序（1)目的基因的获取①从基因文库中获取②人工合成错误!③利用PCR技术扩增（2）基因表达载体的构建—-基因工程的核心①目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用。
②基因表达载体的组成(3）将目的基因导入受体细胞①转化含义：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内遗传和表达的过程.②转化方法生物类型植物动物微生物受体细胞体细胞受精卵大肠杆菌或酵母菌等(4)目的基因的检测与鉴定4。
PCR技术(1)原理：DNA复制。
（2)前提：已知目的基因的一段核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。
（3）条件：DNA模板、引物、热稳定DNA聚合酶和4种脱氧核苷酸.（4)扩增过程变性温度上升到90～95 ℃左右，双链DNA解链为单链复性温度下降到55～60 ℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合延伸温度上升到70～75 ℃左右，Taq 酶从引物起始合成互补链,可使新链由5′端向3′端延伸（5）结果：上述三步反应完成后,一个DNA分子就变成了两个DNA分子,随着重复次数的增多，DNA分子就以2n的形式增加.PCR的反应过程都是在PCR扩增仪中完成的。
高中生物 第一单元 生物技术与生物工程 第1章 第3节 蛋白质工程教案 中图版选修3-中图版高中选修
第三节蛋白质工程1．简述蛋白质工程。
2．蛋白质的分子设计。
(难点)3．蛋白质工程的应用。
(重点)蛋白质的分子设计1．蛋白质工程(1)依据：蛋白质的精细结构和生物活性之间的关系。
(2)改造对象：利用生物技术手段对蛋白质的DNA编码序列或直接对蛋白质进行有目的的改造。
(3)产物：创造出自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子，也就是产生新的蛋白质。
(4)本质：改造控制该蛋白质合成的基因结构。
2．蛋白质的分子设计(1)小X围改造对已知结构的蛋白质进行少数氨基酸的替换。
(2)蛋白质拼接组装对不同来源的蛋白质进行拼接组装。
(3)蛋白质从头设计从氨基酸的排列顺序出发，设计制造出自然界不存在的全新蛋白质。
3．蛋白质工程的基础蛋白质工程的基础是基因工程。
所以蛋白质工程又叫第二代基因工程。
[合作探讨]蛋白质分子的设计是一项复杂而艰巨的工程，其基本流程可以用下图表示：探讨1：构建新的蛋白质模型是分子设计的关键环节，你认为构建蛋白质模型的依据是什么？提示：构建蛋白质模型的依据是控制这种蛋白质合成的基因以及蛋白质的空间结构。
探讨2：通过DNA合成形成的新基因怎样才能得到准确的表达？提示：通过基因工程技术，将新基因导入大肠杆菌等受体细胞中，新基因在受体细胞中指导合成新的蛋白质。
探讨3：有的学者认为，蛋白质工程本身也是研究蛋白质结构和功能的一种有力工具。
你是怎么看待的？提示：这些学者认识恰当，蛋白质结构直接影响其功能活性，要想研究蛋白质结构与功能的关系，蛋白质工程就是有力工具，利用这种工具可以改变蛋白质的空间结构，探究功能的改变而做出相应的科学结论。
[思维升华]1．蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与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。
2．蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。
高中生物第一单元生物技术与生物工程第一章基因工程和蛋白质工程第2节基因工程的应用学案中图版选修3
高中生物第一单元生物技术与生物工程第一章基因工程和蛋白质工程第2节基因工程的应用学案中图版选修31、举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。
(重点)2、了解基因工程在农业和医学等方面的应用。
(难点)基因工程在农业上的应用1、抗虫棉(1)目的基因：苏云金杆菌的毒蛋白基因。
(2)培育过程：通过基因工程的四步操作将毒蛋白基因导入棉花细胞并且在棉花细胞内成功表达出毒蛋白。
(3)意义：抗虫作物的培育和种植，不但降低了作物的生产成本，使作物能稳产、高产，还降低了农药的使用，减少对环境的污染。
2、金米(1)目的基因：有关胡萝卜素合成的酶的基因。
(2)培育过程：通过基因工程的四步操作将有关胡萝卜素合成的酶的基因导入水稻细胞中，并诱导它们在水稻细胞内得以表达，使水稻中的双香叶素二磷酸转化成β胡萝卜素。
(3)作用：人们食用“金米”后，其中的β胡萝卜素在人体内转化成维生素A，为深受维生素A缺乏症之苦的人们带来了“金色希望”。
科学家通过基因工程的方法，将苏云金杆菌的Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内，并成功实现了表达，从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株抗虫棉。
其过程大致如下图所示。
探讨：Ti质粒是农杆菌中的一种质粒，其上有TDNA中是利用TDNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体DNA上。
探讨：Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内并成功实现表达的过程，在基因工程中称为什么？提示：转化。
探讨：将目的基因导入受体细胞的方法有很多种，该题中涉及的方法是什么？提示：农杆菌转化法。
探讨：目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键是什么？提示：目的基因是否插入到受体细胞染色体DNA上。
1、抗虫转基因植物(1)方法：将从某些生物中分离出的具有杀虫活性的基因导入农作物中，使其具有抗虫性。
(2)杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、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)成果：抗虫棉、抗虫水稻等。
(4)意义：减少化学农药的使用，降低生产成本，减少环境污染，降低了对人类健康的损害。
高中生物全程复习方略配套课件中图选修基因工程的应用蛋白质工程
基因歧视问题
随着基因检测技术的发展，个人基因信息可能被用于不公平 的决策，如就业、保险和医疗保健。这可能导致基因歧视， 侵犯个人权利。
Part
02
基因工程的应用
基因治疗
基因治疗是指通过改变人类基因来治疗遗传性疾病和 获得性状的一种方法。
输标02入题
基因治疗可以分为直接基因治疗和间接基因治疗两种 类型。
01
03
目前，基因治疗已经在一些遗传性疾病的治疗中取得 了显著成果，如囊性纤维化、镰状细胞贫血等。
04
直接基因治疗是直接将正常的基因导入人体细胞中， 以替代缺陷基因；而间接基因治疗则是通过调节人体 内的某些基因的表达来达到治疗目的。
合成生物学结合了工程学和生命科学 的原理，通过设计和构建人工生物系 统，解决实际问题，未来发展潜力巨 大。
基因治疗的研究进展
基因治疗是当前研究的热点领域，通 过向患者体内导入功能正常的基因， 治疗遗传性疾病和癌症等疾病，未来 有望取得突破性进展。
蛋白质工程技术的发展趋势
蛋白质结构和功能的深入研究
01
定向进化的方法
包括基因突变、基因重组、基因 体外合成等技术，通过这些技术 可以实现对蛋白质的定向进化。
蛋白质工程在药物研发中的应用
药物靶点的发现
通过蛋白质工程可以发现新的药物靶 点，为新药的研发提供基础。
药物设计和优化
通过蛋白质工程可以对药物进行设计 和优化，提高药物的疗效和降低副作 用。
蛋白质工程在农业和工业生产中的应用
目前，基因改良作物已经在世界 范围内得到广泛应用，但同时也 面临着社会接受程度和生态安全 等方面的挑战。
高中生物教案《基因工程和蛋白质工程》
《基因工程和蛋白质工程》高中生物教案一、教学目标1.知识与技能：o理解基因工程和蛋白质工程的基本概念、原理和应用。
o掌握基因工程的基本操作技术，包括基因克隆、基因表达和基因编辑。
o了解蛋白质工程的设计原理和方法，以及其在医药、工业等领域的应用。
2.过程与方法：o通过观察、分析和讨论，培养学生的观察力和分析能力。
o通过案例分析和模拟实验，让学生深入理解基因工程和蛋白质工程的过程和机制。
3.情感态度与价值观：o激发学生对基因工程和蛋白质工程的兴趣和好奇心。
o培养学生的科学探究精神和创新意识，认识到基因工程和蛋白质工程在生命科学和生物技术领域的重要性。
二、教学重难点•重点：基因工程和蛋白质工程的基本原理和操作技术。
•难点：理解基因工程和蛋白质工程在分子水平上的复杂性和精准性。
三、教学准备•基因工程和蛋白质工程的多媒体课件，包括基本原理、技术操作和应用案例等。
•模拟实验材料，如质粒DNA、PCR试剂、蛋白质表达载体等。
•小组讨论指导问题。
四、教学过程1.导入新课o通过展示基因工程和蛋白质工程在医药、农业、工业等领域的应用案例，引出基因工程和蛋白质工程的概念和重要性。
o提问学生：你们知道基因工程和蛋白质工程是什么吗？它们在我们的生活中有哪些应用？2.新课讲解o介绍基因工程的基本概念，包括基因克隆、基因表达和基因编辑的原理和技术。
o讲解蛋白质工程的设计原理和方法，包括蛋白质结构分析、功能预测和优化等。
o展示基因工程和蛋白质工程在医药、农业、工业等领域的应用案例，让学生了解其实际价值和意义。
3.模拟实验与探究o利用模拟实验材料，让学生亲自操作基因克隆和基因表达的实验，感受基因工程的实际操作过程。
o教师演示多媒体课件中的基因编辑和蛋白质工程的设计过程，让学生观察并理解其分子机制。
4.小组讨论o学生分组讨论基因工程和蛋白质工程在生命科学和生物技术领域的发展趋势和前景。
o教师提供指导问题，引导学生深入思考并分享讨论结果。
人教版高中生物选择性必修第3册 (基因工程) 基因工程(2)教案
联系实际案例，思考PCR在多方面的应用。
教案
教学基本信息
课题
PCR技术及其应用
学科
生物学
学段：高中
年级
二年级
教材
书名：《选修3现代生物科技专题》出版社：人民教育出版社
出版日期：2月
教学目标及教学重点、难点
教学目标：
1.通过分析实验室中进行PCR操作加入的各种成分，总结说出PCR所需要的引物、模板、酶、能量、原料和产物，能分析说明PCR成功的关键在于设计特异性引物，渗透科学思维。
教学过程(表格描述)
教学环节
主要教学活动
设置意图
导入：催生PCR技术的科研背景
简单介绍PCR的发明者，卡尔·穆利斯（Kary Mullis，1944-）生平。
很多生化学家都认为，PCR技术的获奖，大大地提高了诺奖本身的含金量。生物学可以分为两个时代，一个是没有PCR，一个是有PCR。
通过发明者的故事引入，简单明了，引发兴趣。
2.能根据视频直观体会并能概述出PCR的操作过程，并自主画出三个循环的示意图，进一步培养科学素养和科学思维。
3.分析具体的案例或例题，能够举例说明PCR的应用，并体会PCR发明者及应用中人类的智慧，体会PCR技术在现代分子生物学中的重要地位，体现社会责任感和生命观念的教育。
教学重点：PCR的过程。
教学难点：1.特异性引物的设计。2.PCR的过程。
一个循环：变性-退火-延伸。
请同学们观看视频，尝试画出PCR的三个循环过程。同时思考并回答下列问题：
1.几个循环后会出现一个目的基因的短片段？2.理论上讲，n个循环后，会出现多少个DNA分子？
例题2：引物的选择。
例题3：PCR的基本操作。
蛋白质工程教学设计
选修3 1.1.3 蛋白质工程教学设计
一、本节教学设计理念
在新课程理念的指导下，我们要注重对学生能力的培养，不断提高学生的科学素养。
在教学中一方面要注重对学生进行探究性学习的培养，引导学生积极思考、主动探究，引导学习尝试通过所学知识来解决生产生活中的实际问题，使学生学得充实，并在学习中领悟终身学习的道理。
二、教材分析
《蛋白质工程》是中图版普通高中课程标准实验教科书生物选修3《现代生物科技专题》中第一章基因工程和蛋白质第3节的内容。
蛋白质工程与基因工程联系密切，被称为第二代基因工程，同时又与必修教材中已学习过中心法则及蛋白质具有复杂的空间结构等知识密不可分。
由于蛋白质工程是基因工程的延伸和发展，因此我采用“问题—探究—新问题—再探
四、基因工程的应用1.蛋白质工程可通过改造酶的结构，有目的地提高（蛋白质）
酶的热稳定性。
（T4溶菌酶改造）
2．改变蛋白质的活性。
如教材中的组织纤溶性酶原激活物
（t-PA）的改造等；
3．在生物工程制药领域、蛋白质工程有着广泛的应用。
如：制备鼠－人嵌合抗体减少因机体高度过敏而引起的副
作用。
让学生认识
到科学探究
之路的漫
长、艰辛和
永无止境。
五、蛋白质工程的进展和前景
蛋白质工程汇集了当代分子生物学等学科的最新成就，将蛋白质与酶的研究推进到崭新的时代，为蛋白质和酶在工业、农业和医药方面的应用开拓了诱人的前景！
作业与练习
1.蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同？
2.课下完成课后“巩固提高”及学案中的相关习题解决本课的难点课内与课外结合
教学反思。
中图版高中生物选修3 1.1.3蛋白质工程教案设计
蛋白质工程【教学目标】1．描述蛋白质工程的含义。
2．举例说出速效胰岛素制剂的生产过程。
3．简述蛋白质工程的应用。
【教学重点】蛋白质工程的应用。
【教学难点】蛋白质分子的设计。
【教学方法】探究法、讨论法、举例法。
【课时安排】1课时【教学过程】一、导入我们知道，将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状，这就是基因工程的实质。
基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。
这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。
人们希望能够按照要求对蛋白质进行改造，于是1983年，美国一位科学家提出了蛋白质工程。
二、新授（一）蛋白质工程的概念（第二代基因工程）蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构和生物活性之间的关系，按照人类自身的需要，利用生物技术手段对蛋白质的DNA编码序列进行有目的的改造，从而创造出自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。
蛋白质的改造是通过对相应基因的改造而实现的，所以蛋白质工程也被称为“第二代基因工程”。
注意：蛋白质工程与基因工程的重要区别就是基因工程生产的是自然界已有的蛋白质，蛋白质工程是对已有蛋白质进行改造，得到的是自然界没有的新型蛋白质。
（二）蛋白质的分子设计阅读探究活动，回答下列问题1．为什么要改造胰岛素分子？在正常人体内，血液中胰岛素的含量通常在进食后30~60min就达到高峰。
而目前使用的胰岛素制剂，注射120min后才出现高峰。
为生产速效型胰岛素制剂。
2．在速效型药物的生产过程中，科学家为什么必须大量收集胰岛素分子结构方面的信息？3．为什么胰岛素制剂发挥效应比血液中的胰岛素发挥效力要慢？通过实验证明，胰岛素在低浓度（小于10-19mol/l）时主要以单体形式存在，在高浓度（大于10-5mol/l）时则以二聚体的形式存在，从而延长了胰岛素从注射部位进入血液所需的时间。
高中生物专题1基因工程3基因工程的应用教案2新人教版选修3
一、 教案背景
1.面向学生：高中二年级
2.学科：生物
3.课时：2
4.学生课前准备：布置学生预习，要求学生搜集基因工程应用成果的资料。
二、教学目标
●知识目标
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。
●能力目标
通过引导学生网上探究，引导学生主动参与，培养收集处理信息的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。
【教师活动】基因工程自20世纪70年代兴起后，在短短的30年间，得到飞速的发展，目前已经成为生物科学的核心技术。基因工程在实际应用领域—农牧业、工业、环境、能源和医药卫生等方面，也展现出美好的前景。我们今天就一起来分享一下它的成果吧！
【板书】1.3 基因工程的应用
【教师活动】请大家回顾一下，基因工程的受体细胞都有哪些呢？
【学生归纳】抗虫的、抗病毒的、抗逆的和改善品质的。
【教师活动】非常好，语文课经常讲主线，那我们也借鉴一下。接下来呢，就以目的基因——成果作为主线，基于教材上的资料，我要把咱同学分成四组进行讨论，
【板书】一、植物基因工程
【教师活动】语文课经常讲主线，那我们也借鉴一下。我们接下来呢，就以目的基因——成果这条主线来一起归纳。首先成果的第一个方面是？
【教师活动】最后一个方面
【板书】4、转基因改良植物品质
【教师活动】叫一名学生找出相应的目的基因和成果
【教师活动】植物基因工程的成果我们就分享到这。
【教师活动】植物基因工程取得巨大成绩，那在动物基因工程中又有哪些成果？再请两个小组来展示一下他们的成果。
【学生活动】搜集的动物基因工程的成果。
【教师活动】从这些资料可知动物基因工程的发展也是很迅速的，那它又在哪些方面显示了广阔的前景呢？在动物基因工程领域所用的基因分别是什么呢？有哪些成果？
基因工程和蛋白质工程教学案
射阳县高级中学2013年秋学期高二生物教学案（选修三）（04）编写、审核：朱晓玲 2013、12、10【课题】基因工程的应用【教学目标】1、列举基因工程在植物、动物、微生物方面的具体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。
【知识预习和导学】一、植物基因工程的成果：植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
（一）抗虫转基因植物1．杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。
2．成果：抗虫植物：棉、玉米、马铃薯、番茄等。
(二)抗病转基因植物1．植物的病原微生物：病毒、真菌和细菌等。
2．抗病基因种类(1)抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因。
(2)抗真菌基因：几丁质酶基因和抗毒素合成基因。
(3)成果：烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。
(三)抗逆转基因植物1．抗逆基因：调节细胞渗透压基因使作物抗碱、抗旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因，使作物抗除草剂。
2．成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。
(四)转基因改良植物品质1．优良基因：必需氨基酸的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有关的基因。
2．成果：转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。
二、动物基因工程的成果(一)提高动物的生长速度1．生长基因：外源生长激素基因。
2．成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼。
(二)改善畜产品的品质1．优良基因：肠乳糖酶基因。
2．成果：转基因牛乳糖含量少。
(三)转基因动物生产药物1．基因来源：药用蛋白基因+ 乳腺蛋白基因+启动子。
2．成果：乳腺生物反应器。
(四)转基因动物作器官移植的供体1．器官供体：抑制或除去抗原决定基因。
2．成果：利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官。
（五）基因工程药物1．来源：转基因工程菌。
2．成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
高中生物 1.1.2、3基因工程的应用蛋白质工程课件 中图版选修3
基因工程的应用 【典例训练1】(2012·连云港模拟)图1表示科学家通过基因工程培育抗虫 棉时，从苏云金杆菌中提取抗虫基因，将其“放入”棉花细胞中与棉花的 DNA分子(fēnzǐ)结合起来而发挥作用的过程示意图。请据图回答下列有关 问题：
第八页，共41页。
第九页，共41页。
(1)图2表示在图1过程①中同时利用EcoRI、EcoR52切割(qiēgē)目的基因和 载体，以形成两种不同的黏性末端，这种双酶切的优点是____。
第十五页，共41页。
答案：(1)保证目的基因定向(dìnɡ xiànɡ)插入特定位置、防止目的 基因和质粒环化(答对一点即可) (2)植物组织培养 不能 在构建基因表达载体的过程中，四环素抗性 基因片段被切除 (3)分子(基因) 抗虫植株产生的雌雄配子中各有1/2不含抗虫基因， 受精时雌雄配子随机结合，可以产生1/4左右的不具有抗虫性植株 连续自交 (4)RNA聚合 A—U
应用实例
转外源生长激素基因绵羊和转外源生长激素基因 鲤鱼生长速率快、体型大
将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,使获得的转基因 牛分泌的乳汁中,乳糖的含量大大减低,而其他营 养成分不受影响
在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出了抗 凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶 等重要药品
①利用基因工程方法对猪的器官进行改造,抑制 抗原决定基因的表达 ②设法除去抗原决定基因,再结合克隆技术,培育 出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官
定向改造或生产人 类所需的蛋白质
定向改造生物的遗 传特性，获得人类 所需的生物类型或 生物产品
结果
可生产自然界没 有的蛋白质
原则上只能生产自然界 已存在的蛋白质
第五页，共41页。
比较
蛋白质工程
中图版选修三基因工程的应用学案
【学习目标】 1、举例说出基因工程在农业、医疗、环境保护等方面的广泛应用及其发展前景，讨论转基因 生物的利弊（B ）2、关注基因工程的发展，认同基因工程的应用促进生产力的提高（ A ）【基础梳理】 、基因工程的应用（1） 提高动物生长速度来提高产品产量。
（2） 改善产品品质。
Y （ 3）用转基因动物生产药物。
（4）用转基因动物作器官移植的供体等。
「（ 1）抗虫转基因植物（2）抗病转基因植物、1（ 3）抗逆转基因植物，（4）利用转基因改良植物的品质。
（1）概念：是指利用基因工程技术导入外源基因培育出的能够将新性状稳定地遗传给后代的 基因工程生物。
（2）优点：运用基因工程改良动植物品种最突出的优点是能打破常规育种难以突破的物种之 间的界限。
4、基因诊断和基因治疗：基因诊断：又称为 DNA 诊断，是采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带 病原体。
基因治疗：指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。
实例：ADA 基因缺陷症的基因治疗二•转基因生物的安全性问题 （一）食物安全 1. 两种观点的比较:较。
3 •保证转基因食品安全的监控和预防措施：立法、多环节监控、安全评价内容具体而严格。
(二) 生物安全 基因工程的应用1、 动物基因工程2、 动物基因工程3、 转基因生物2.外来物种入侵(1)指有意或无意的人类活动，将某物种从一个地区引入其他地区，给当地的生态系统和社会经济造成明显的损害。
(2)危害：破坏当地的生态系统；对当地的农业或林业带来严重的损害(即爆发生物灾害)造成生物多样性减少；有些外来植物产生的花粉可能成为新的过敏源。
(三)环境安全1.潜在的不安全问题：可能会影响生态系统中原有的动态平衡，加剧环境污染，危害其他动植生存或人体健康。
2.安全依据：(1)科学家转入的仅仅是有限的一种或几种基因，而转入的基因是否可能会对其他生物或环境造成危害，都要经过分析、实践的，一旦发现有害后果，科学家就会停止实验。
同步备课一体资料之生物中图版选修3课件：第一章 基因工程和蛋白质工程 1-1-3
随堂达标检测
归纳提升
中心法则与蛋白质工程
(1)中心法则表示遗传信息的流动方向，如图所示：
空间结构的蛋白质→表达生物特有的功能或性状 (2)蛋白质工程的原理是中心法则的逆推。蛋白质工程是
按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的
高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列 →应有的碱基序列，可以创造自然界不存在的蛋白质。 二者关系如下图所示：
课堂互动探究
热点考向示例
随堂达标检测
(1)改造鼠源杂交瘤抗体，生产鼠－人嵌合抗体，属于 ________(生物工程)的范畴。 (2)图示过程是根据预期的________，设计________，最终
必须对________进行操作，此操作中改变的是________。
(3)经过改造的鼠－人嵌合抗体，与鼠源杂交瘤抗体相比 较，突出的优点是________________ (从免疫角度考虑)。
课堂互动探究 热点考向示例 随堂达标检测
为抗原，若利用人的抗体与之嵌合，则排斥作用会减轻， 对人体的负作用会减少。(4)由于蛋白质空间结构比较复 杂，不易确定，所以成为蛋白质工程中最大的障碍。 答案 构 (1)蛋白质工程 基因 碱基对 (2)嵌合抗体功能 嵌合抗体的结 (4)设计 (3)对人体的不良反应减少
[思维激活1] 蛋白质工程所依据的原理是什么？
提示 中心法则的逆推。
课堂互动探究
热点考向示例
随堂达标检测
1．蛋白质工程的概念 (1)概念：根据蛋白质的精细结构和生物活性之间的关 系，按照人类自身的需要，利用生物技术手段对蛋白质的
DNA编码序列或直接对蛋白质进行有目的的改造，从而
创造出自然界不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。 (2)对概念的理解
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基因工程和蛋白质工程
【教学目标】
知识与能力方面：[来源:Z。
xx。
]
简述基因工程所需三种基本工具的作用。
简述基因工程的原理及基本操作程序。
过程与方法方面：
尝试运用基因工程原理，提出一解决实际问题的方案。
情感态度、价值观方面：
关注基因工程的发展。
【教学重点】
基因工程所需三种基本工具的作用。
基因工程操作程序。
【教学难点】
基因工程操作程序。
【教学方法】
学生分组讨论展示与教师总结归纳相结合，将知识化整为零逐一解决。
【教学课时】
1课时
【教学过程】
（导入新课）师：观看课件所列两种普通玫瑰与“蓝色妖姬”的图片，思考培育“蓝色妖姬”
的方法？
生：可以通过基因工程。
师：“蓝色妖姬”最早来自荷兰是一种加工花卉。
它是用一种对人体无害的染色剂和助染剂
调合成着色剂，等白玫瑰（或白月季）快到花期时，开始用染料浇灌花卉，让花像吸水一样，将色剂吸入进行染色。
据花卉专家介绍，目前世界上极少有自然生长的蓝色玫瑰花，现在
市场上出售的“蓝色妖姬”都是人工染色后的产物。
比较正规的“蓝色妖姬”是在花卉的成
长期开始染色，颜色能均匀地附着在花瓣上，看上去比较自然；部分商贩直接将普通的白玫瑰花采摘后染成蓝色，颜色不自然，也容易掉色。
2008年11月1日闭幕的东京国际花卉
博览会上，全球首批真正的蓝玫瑰首次在公众面前亮相。
这种蓝玫瑰是转基因玫瑰，被植入
三色紫罗兰所含一种能刺激蓝色素产生的基因，花瓣因而自然呈现蓝色。
（提出问题）1.基因工程得以实现的条件是什么？
2.限制性内切酶有何特点？
3.DNA连接酶有何功能？
（学生活动）仔细阅读探究活动“走进基因工程”，分组讨论展示所得答案。
（总结归纳）1.限制性内切酶一一“基因手术刀”
①来源：有大肠杆菌等微生物体内提取而来；
②特点：识别特定的脱氧核苷酸序列，并在特异的位点上切割磷酸二酯键从而把双链DNA
分子切开；限制酶识别的序列大多数为回文对称结构，切割位点在DNA两条链相对称的位置，如下图
原理，可以提取出含杂质较少的
DNA
该种限制性内切酶特异性识别 GAATTC 并在GA 之间进行切割，切割后产生的参
差不齐的末端称为粘性末端。
3. DNA 连接酶一一“基因缝纫针”
连接被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，使被同一种限制性内切酶 切割的粘性末端重新连接成
DNA 双链。
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（提出问题）基因工程的操作程序如何？
（学生活动）仔细阅读课本，小组协作绘制基因工程的流程图。
（总结归纳）1.基因工程的概述
①概念：按照人们的意愿，将一种生物的基因在体外剪切，并与特殊的运载工具进行重新 组合，然后转入另一种生物的体内进行扩增，并使之表达产生所需蛋白质的技术。
②意义：能够打破生物种属的界限，在分子水平上定向改造生物的遗传特性。
2. 基因工程的一般程序
目的基因的获得T 重组载体的构建T 重组载体的转化和筛选T 目的基因的表达和鉴定
3. 获取目的基因的方法
①目的基因：基因操作的外源基因 ②获取方法：直接分离法和人工合成法 直接从基因组中获取最常用的方法是
“鸟枪法”，即用限制酶将完整的 DNA 随机切成许多
片段，然后用某种检测方法挑选出所需要的基因。
如用“核酸探针法”
性同位素标记的DNA 单链，具有非常特异的脱氧核苷酸序列，能与 人工合成法主要有两种反转录法和化学合成法。
反转录法流程为：
DNA （目的基因）；化学合成法流程为：氨基酸序列T 基因序列T 合成目的基因。
4. 构建重组载体的运载工具一一载体
① 条件：能在受体细胞中复制；具适宜的限制酶切割位点，供外源 DNA 片段插入；具有标
记基因，便于选择含有载体的细胞；对受体细胞无害。
② 类型：质粒、噬菌体或其它一些病毒，最常用的是质粒。
5. 重组载体的构建
用限制性内切酶对质粒切割，从而产生一个切口，用同一种限制性内切酶切割目的基因， 以产生相同的粘性末端，再通过
DNA 连接酶连接，就可以形成重组载体。
［来,
6. 重组载体的转化和筛选
① 转化方法：基因枪法、显微注射法和花粉管通道法。
受体是动物细胞时最常用的是显微注射法，是植物细胞时常用基因枪法。
② 筛选：利用载体上的标记基因，借助选择培养基进行筛选。
7. 目的基因的表达和鉴定
① 基因工程成功的标志：目的基因表达，进而产生相应的性状。
② 鉴定：检测转化的生物有没有显示出目的基因控制的性状， 如鉴定转基因抗虫棉是否成功, 可以直接让害虫吞噬转基因棉花的叶片，如果害虫死亡则操作成功，否则操作失败。
①实验原理：
DAN 不溶于酒精溶液，但细胞中的许多其他物质可以溶于酒精溶液。
利用这一
8.探究活动：尝试
DNA 的提取与鉴定
［来源:学科网ZXXK ］
，核酸探针是用放射
DNA 互补链结合。
［来源学科网ZXXK
mRN T 单链DNA ＞双链
DNA 遇二苯胺（沸水浴）会被染成蓝色，因此，二苯胺可以作为鉴定 DNA 的试剂。
②实验程序： 材料准备（新鲜菠菜和体积分数为 95%勺酒精溶液，冷冻处理）T 研磨（冰上操作过滤 T 离心T 加冷酒精T 鉴定（沸水浴） 【板书设计】 所需工具 因
工 程J 的、
［来源:学_科_网］
•限制性内切酶：来源、 -DNA 连接酶
来源学科网
特点
概念：定向改 造 直接分 离法 ----- 鸟枪法 厂目的基因的获得彳 匚人工合成法一一人工合成法、反转录法 重组载体的构建一一载体（条件、类型） 操作程序■ 重组载体的转化和筛选 ''-目的基因的表达和鉴定 转化方法
，鉴定方法
-基因枪法 -显微注射法 花粉管
通道法
【随堂练习】 1 •有关基因工程的叙述正确的是 A •限制酶只在获得目的基因时才用 B .重组质粒的形成是在细胞内完成的 C •质粒都可作为载体 D •蛋白质的结构组成为合成目的基因提供资料 2 •基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基
互
补 配 （ ） A.人工合成目的基因 C.将目的基因导入受体细胞 3.在基因工程中用来修饰改造基因的工具是 A.限制酶和 DNA 连接酶
C.限制酶和运载酶 3. 下图所示为限制酶切割某 DNA 分子的过程， 从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及 切点是 A. CTTAAG B. CTTAAG C. GAATTC
D. GAATTC
4. 下列 （ ）
A.具有某些标记基因 C.能够在宿主细胞中复制
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B.目的基因与运载体结合 D.目的基因的检测表达 B.限制酶和水解酶来源学科网
D. DNA 连接酶和运载酶 切点在 切点在 切点在 切点在 哪• :C 和T 之间 :G 和A 之间 :G 和
A 之间 :C 和T 之间 项叙
B . D.
'G ■ C ( ■ C T T A A
G ■
■
的条一件
载体必须具备
决定宿主细胞的生存 有多个限制酶切点
5.1979年，科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的 在大肠杆菌体内
表达成功。
请根据图回答问题：
（1） 此图表示的是采取 ________________ 合成基因的方法获取 _______________________ 基因的过程。
（2） 图中①DNA 是以 __________________ 为模板， ________________ 形成单链DNA 在酶的作用下合 成双链DNA 从而获得了所需要的基因。
（3） 图中②代表的是 __________________ ，在它的作用下将质粒 （ _____________ DNA 切出 _______________ 末^端
［来源:学§科§网］
（4） 图中③代表 _____________________________ D NA 含 _______________________________ 。
（5） 图中④表示将 _______________________ 。
⑤表示 ________________________ D NA 随大肠杆菌的繁殖 而进行 ________________________ 。
答案：1.D 2.C 3.C 4.B
5.（ 1）人工原胰岛素目的
（2 ）原胰岛素mRNA 逆转录 （3） 特定的限制性内切酶 环状黏性
（4）
重组 原胰岛素基因
（5） 将目的基因导入受体细胞
重组 扩增
【布置作业】
完成学案及课本练习题 【教学反思】
基因工程在必修中已近有所体现，学生已有初步的认识，在学习中应以学生自学讨论为 主，大胆放手给学生，学
DNA 分子重组，并且
大肠杆菌
生兴趣高涨，学习积极性很高，效果较为理想！。