《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。

一种细菌的质粒可以“友好”地“借居”在另一种细菌的体内，并能通过复制稳定地传递给后代。在基因工程中，常用质粒作为将外源基因导入生物体内的运载工具。

基因工程的操作过程：

观察“工程菌”的培育过程示意图：

1.首先获得人的生长激素的基因和取出大肠杆菌的环状DNA；

2.要将人的生长激素基因连接到大肠杆菌的环状DNA上；

3.将重新组合后的环状DNA导入大肠杆菌，并挑选出能够产生生长激素的大肠杆菌；

4.将大肠杆菌进行培养，并提取生长激素。

生长激素具有促进人体生长的作用，在临床上可以用来治疗侏儒症。科学家把人的生长激素基因导入细菌，从而形成了能够生产人的生长激素的“工程菌”。

思考基因工程的操作过程：

1.人的生长激素基因与细菌环状DNA 能够拼接，说明了什么问题？

①基因控制生物性状的表达。

②人和细菌的遗传密码是通用的。

2. 人的生长激素基因在细菌体内表达成功的标志是什么？

细菌能分泌出人的生长激素。

3.利用“工程菌”生产人的生长激素有哪些好处？

细菌繁殖快，可以在短时间内产生大量生长激素，且成本低。

基因工程是在分子水平上进行的遗传操作。按照预先设计好的蓝图，把一种生物的基因分离出来，在体外巧妙地进行拼接组装，然后转入另一种生物的体内，从而改造其某些遗传性状，最终获得我们所需要的新品种。这种含有非自身基因的生物称为转基因生物。

例如，把美洲拟蝴蝶鱼的抗冻基因转入番茄细胞中，再通过组织培养使其长成完整植株，就可获得转基因抗冻番茄。如图是普通番茄和转基因抗冻番茄的区别。

视频：《转基因生物》

（二）基因工程的应用

自然界蕴藏着丰富的基因资源，正是由于这些基因的存在，使生物表现得千差万别：有的能耐高温，有的能耐严寒，有的能适应干旱的沙漠，有的能适应多盐的滨海滩涂。这为基因在生物之间的转移提供了丰富的材料。

活动：调查基因工程产品在生活中的应用

目的要求：

1. 认识基因工程产品在农业、医学、环保等领域的应用和发展前景。

2. 了解我国转基因技术的现状和成就。

方法步骤：

1. 各小组确定调查课题，如转基因植物、基因工程药品等。

2. 利用课余时间到农村、工厂、医院等地方进行调查，了解基因工程产品的应用情况。

3. 整理、分析资料，撰写调查报告。

利用转基因技术，人们可以定向改良动植物品种。

1.定向改良动植物品种

20 世纪90 年代，我国科学家将苏云金芽孢杆菌中能够产生杀虫毒素的基因转移到棉花体内，成功培育了一系列抗虫棉品种。这标志着我国成为继美国之后，世界上独立自主研制成功抗虫棉的第二个国家。

我国科学家经过15 年的研究，将草鱼的生长激素基因转入鲤鱼体内，培育出的转基因鲤鱼的生长速度比普通鲤鱼快140% 以上。

2.利用转基因技术可以改变作物的成分

目前，已经有许多转基因植物进入大田生产，其中转基因大豆、棉花、油菜和玉米已经进入大规模商业化应用阶段，并产生了可观的经济效益。

3.基因工程在药物研制方面展现出巨大的应用价值

胰岛素等生物制剂过去是从人或动物的组织中提取的，产量低且价格昂贵，无法满足社会需求。利用嵌入相应基因的“工程菌”进行生产，就可以大大提高产量、降低成本。