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2019-2020年高中生物《基因工程的發(fā)展前景》教案1 浙科版選修3 【教學目標】 知識與能力方面： 1．簡述科學家在基因工程方面的最新嘗試。 2．認識生物反應器。 3．簡述蛋白質(zhì)工程。 過程與方法方面： 比較分析基因工程與蛋白質(zhì)工程。 情感態(tài)度、價值觀方面： 關注基因工程的發(fā)展，體會S、T、S三者之間的關系。 【教學重點】 科學家在基因工程方面的最新嘗試 【教學難點】 蛋白質(zhì)工程 【教學方法】 講授法。 【教學課時】 1課時。 【教學過程】 導入新課：基因工程的應用： （1）動植物遺傳育種 （2）人類疾病預防 （3）生態(tài)環(huán)境保護 （4）提高農(nóng)作物產(chǎn)量（光合作用和生物固氮） （5）生物反應器 （6）蛋白質(zhì)工程 一、科學家在基因工程方面的最新嘗試 （提出問題）新的嘗試新在什么地方？ （學生活動）閱讀課文，總結討論。 （歸納總結） 1.光合作用 如何提高光合作用效率？ 通過基因工程技術，提高二磷酸核酮糖羧化酶的羧化酶活性，降低其加氧酶活性。 2.生物固氮 （1）氮在植物體中的作用 1)、氮是構成蛋白質(zhì)的主要成分， 2)、核酸、輔酶、磷脂、葉綠素等都含有氮 所以氮為基本生命元素，必須不斷補充 （2）植物體氮吸收的形式： 主要是無機態(tài)氮，即銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，也可以吸收利用有機態(tài)氮，如尿素等。 （3）根瘤菌：原核單細胞代謝類型是異養(yǎng)需氧型侵入豆科作物根部后不斷繁殖可刺激根薄壁細胞分裂、組織膨大成根瘤 （4）生物固氮 固氮微生物將N2還原為含N化合物的過程。 （5）固氮基因工程 將固氮細菌體內(nèi)的固氮基因轉移到非豆科糧食作物的細胞內(nèi)，讓非豆科糧食作物的細胞內(nèi)合成出固氮酶并且固氮 3.生物反應器 用來生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物（包括疫苗）的動植物。 （1）植物生產(chǎn)疫苗 xx-6中國農(nóng)科院經(jīng)過十年研究，培育出的抗乙肝西紅柿順利通過前三個階段的測試 抗乙肝西紅柿與普通西紅柿口感一樣，對人體沒有任何毒副作用。食用抗乙肝西紅柿，雖不能治愈乙肝，但一年只吃幾個，就完全能代替注射乙肝疫苗。 這種西紅柿上市后將論個出售，每個售價大概在2元左右。 （2）轉基因動物乳腺生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物 如荷蘭的GenPharm公司用轉基因牛生產(chǎn)乳鐵蛋白，預計每年從牛奶生產(chǎn)出來營養(yǎng)奶粉的銷售額是50億美元。 4.蛋白質(zhì)工程 蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結構規(guī)律及其生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生 活的需求。（基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)） 基本途徑：從預期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設計預期的蛋白質(zhì)結構→推測應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列 蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別和聯(lián)系： 基因工程 蛋白質(zhì)工程 操作環(huán)境（場所） 生物體外 生物體外 操作核心 基因 基因 操作起點 目的基因 預期的蛋白質(zhì)功能 基本過程 剪切→拼接→導入→表達 確定蛋白質(zhì)功能→應有的高級結構→應具備的折疊狀態(tài)→應有個的氨基酸序列→應有的堿基序列→改造的蛋白質(zhì) 結果 人類需要的基因產(chǎn)物 人類需要的新基因，可以創(chuàng)造出自然界不存在的新蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)工程最終還是回到基因工程上來，因為蛋白質(zhì)的合成由基因控制，所以說蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎上延伸出來的第二代基因工程。 基因工程中的目的基因和蛋白質(zhì)產(chǎn)物是自然界天然存在的，而蛋白質(zhì)工程中的基因和相應的蛋白質(zhì)不是自然界天然存在的。 二、基因工程的未來 1．解決人類的問題： （1）糧食問題 （2）健康問題 （3）環(huán)境問題 2.幫助人們認識生命世界和人類自己： （1）對人類基因組的研究 （2）受精卵發(fā)育機制的研究 （3）人類學習和記憶的分子基礎 【板書設計】 1.4 基因工程的發(fā)展前景 一、基因工程的應用領域 二、科學家在基因工程方面的最新嘗試 光合作用 生物固氮 生物反應器 蛋白質(zhì)工程 三、基因工程的未來 【隨堂練習】 1．下列關于生物反應器的說法，不正確的是（ ） A．通過基因工程生產(chǎn)目標蛋白的過程中，用于生產(chǎn)的轉基因生物或器官可以稱為生物反應器 B．轉基因生物反應器可以用來生產(chǎn)青霉素 C．利用植物生物反應器生產(chǎn)疫苗，可以免除注射疫苗帶來的痛苦 D．可以在轉基因動物的乳汁或尿液中獲得目標蛋白 2．通過蛋白質(zhì)工程來改造T4溶菌酶的過程中，直接操作的對象是（ ） A．T4溶菌酶的基因 B. T4溶菌酶 C．T4溶菌酶的mRNA D．以上都可以 【布置作業(yè)】 完成學案和作業(yè)本上內(nèi)容。 【教學反思】 本節(jié)內(nèi)容是基因工程的延伸和發(fā)展。由于蛋白質(zhì)工程剛剛起步，學習內(nèi)容較少。如何學得充實，又讓學生悟出些終身學習的道理，建議采用“問題—探究—新問題—再探究”的教學模式。