資源簡介

”高中生物問題導(dǎo)學(xué)案
年級(jí) 高二 學(xué)科 生物 課型 新課 總課時(shí) 1
主備人 審核人
課題 3.3 基因工程的應(yīng)用
學(xué)習(xí) 目標(biāo) 【基礎(chǔ)性目標(biāo)】 我能舉例說出基因工程在農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和食品工業(yè)等方面的應(yīng)用。 【拓展性目標(biāo)】 我能闡明乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的區(qū)別。 【挑戰(zhàn)性目標(biāo)】 我能設(shè)計(jì)出多個(gè)解決問題的方案，并進(jìn)行比較和權(quán)衡，發(fā)展工程思維。
重難點(diǎn) 【重點(diǎn)】基因工程在農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和食品工業(yè)等方面的應(yīng)用 【難點(diǎn)】乳腺生物反應(yīng)器
導(dǎo)學(xué)過程
問題導(dǎo)學(xué) 學(xué)習(xí)活動(dòng) 評(píng)價(jià)
問題組一： 基因工程在 農(nóng)牧業(yè)方面 的應(yīng)用有哪 些？ (閱讀課本 87-89 頁，完成下列問題及自主測(cè) 評(píng)用時(shí) 10 分鐘) 1) 基因工程的應(yīng)用有哪些？ 2) 你能說出轉(zhuǎn)基因抗蟲植物的技術(shù)方法嗎？ 3) 你能說出轉(zhuǎn)基因抗病植物的技術(shù)方法嗎？ 4) 你能說出轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物的技術(shù)方法 嗎？ 5) 你能說出改良植物品質(zhì)的技術(shù)方法嗎？ 6) 基因工程的應(yīng)用在動(dòng)物方面如何體現(xiàn)？ 自主測(cè)評(píng) 1： 一、基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng) 用 1．轉(zhuǎn)基因抗蟲植物 技術(shù)方法：從某些生物中分離出 具有____的基因，將它導(dǎo)入作物 中，培育出具有抗蟲性的作物。 2．轉(zhuǎn)基因抗病植物 技術(shù)方法：將來源于_________ 的抗病基因?qū)胫参镏校嘤?轉(zhuǎn)基因抗病植物。 3．轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物 技術(shù)方法： 將_______________ 的基因?qū)胱魑铮膳嘤钩?劑的作物品種。 4．改良植物的品質(zhì) 技術(shù)方法： 將_______________ 編碼基因?qū)胫参镏校梢蕴岣?這種氨基酸的含量。 5．提高動(dòng)物的生長速率
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問題組二： 基因工程在 醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng) 域的應(yīng)用有 哪些？ 問題組三： 基因工程在 食品工業(yè)方 面的應(yīng)用有 哪些？ 合作探究： 怎樣理性看 待基因工程 在生產(chǎn)和生 活 中 的 應(yīng) 用？ 達(dá)標(biāo)檢測(cè) (看看你學(xué) 會(huì)了嗎) (閱讀課本給 90-91 頁，完成以上問題及自 測(cè)評(píng)用時(shí) 5 分鐘) 1) 什么是乳腺生物反應(yīng)器？ (三個(gè)方面) 2) 如何培育轉(zhuǎn)基因克隆豬器官？ (閱讀課本給 91-92 頁，完成以上問題及自 測(cè)評(píng)用時(shí) 5 分鐘) 1) 什么是工程菌？ 2) 如何生產(chǎn)凝乳酶？ 小組合作完成，部分小組展示，其余小組評(píng)價(jià) (完成合作探究 10 分鐘) (完成達(dá)標(biāo)檢測(cè)部分用時(shí) 10 分鐘) 基礎(chǔ)性訓(xùn)練： 判斷正誤： 1．農(nóng)業(yè)害蟲不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)基因抗蟲作物產(chǎn)生抗性。 ( ) 2．培育轉(zhuǎn)基因抗病植物的目的基因主要來源于 病毒、真菌。 ( ) 3.基因工程中，要培育轉(zhuǎn)基因植物和動(dòng)物，選 用的受體細(xì)胞都是受精卵。 ( ) 4.利用工程菌可生產(chǎn)人的胰島素等某些激素。 ( ) 5．乳腺反應(yīng)器就是把藥用蛋白基因?qū)雱?dòng)物的 乳腺細(xì)胞中。 ( ) 拓展性訓(xùn)練： 技術(shù)方法：將______基因?qū)雱?dòng) 物體內(nèi)，提高動(dòng)物的生長速率。 6．改善畜產(chǎn)品的品質(zhì) (1)技術(shù)方法：將__________基 因?qū)肽膛；蚪M。 二、基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的 應(yīng)用 ①對(duì)微生物或動(dòng)植物的細(xì)胞進(jìn) 行_____，使它們能夠生產(chǎn)藥物。 ②利用乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥 物：將________基因與乳腺中特 異表達(dá)的基因的_______等調(diào)控 元件重組在一起，通過________ 導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的受精卵中，培育 出的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物通過_________ 生產(chǎn)所需要的藥物。 ③培育移植器官：在器官供體的 基因組中導(dǎo)入某種_______抑制 _______基因的表達(dá)或設(shè)法除去 _______基因，然后再結(jié)合_____ 技術(shù)，培育出不會(huì)引起________ 反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆器官。 三、基因工程在食品工業(yè)方面的 應(yīng)用 技術(shù)方法：利用基因工程菌生產(chǎn) 食品工業(yè)用_______、_______和 _______等。例如將編碼牛凝乳 酶的基因?qū)氪竽c桿菌、黑曲霉 或酵母菌的基因組中，再通過 __________生產(chǎn)凝乳酶。
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1．人組織纖溶酶原激活物(htPA)是一種重要 的藥用蛋白，可在轉(zhuǎn) htPA 基因母羊的羊乳中 獲得。流程如下： (1)htPA 基因與載體用________切割后，通過 DNA 連接酶連接，以構(gòu)建重組表達(dá)載體。檢 測(cè)目的基因是否已插入受體細(xì)胞 DNA，可采 用________技術(shù)。 (2)為獲取更多的卵(母)細(xì)胞，要對(duì)供體母羊注 射促性腺激素，使其________。采集的精子 需要經(jīng)過________，才具備受精能力。 (3)將重組表達(dá)載體導(dǎo)入受精卵常用的方法是 ________。為了獲得母羊，移植前需對(duì)已成 功轉(zhuǎn)入目的基因的胚胎進(jìn)行________。利用 胚胎分割和胚胎移植技術(shù)可獲得多個(gè)轉(zhuǎn)基 因個(gè)體，這體現(xiàn)了早期胚胎細(xì)胞的_____。 (4)若在轉(zhuǎn) ht PA 基因母羊的羊乳中檢測(cè) 到________，說明目的基因成功表達(dá)。 挑戰(zhàn)性訓(xùn)練： 糖尿病已經(jīng)成為危害人類健康的嚴(yán)重疾病 之一，注射胰島素是目前治療糖尿病最為有效 的途徑和手段。如何生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)而不昂貴的人胰 島素，是當(dāng)下醫(yī)藥界急需攻克的科學(xué)難題。下 圖為利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過 程示意圖，請(qǐng)回答： (1)在基因表達(dá)載體中，________是 RNA 聚合酶 識(shí)別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn) 錄出 mRNA。
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(2)圖中細(xì)胞 1 是________細(xì)胞。過程②必需的 酶是________。過程③④⑤為利用________ 技術(shù)擴(kuò)增 目 的基 因 ，此過程必需 的酶是 __________ 。過程③斷開的是__________ 鍵，在體外進(jìn)行 PCR 操作時(shí)，實(shí)現(xiàn)該過程的 處理方法是_________________。能否利用 人 的皮膚細(xì)胞來完成過程 ① ， 為什么？ 。 __________________________ (3)為便于重組 DNA 的鑒定和選擇，圖中 C 的組 成必須有_____________；為使過程⑧更易 進(jìn)行，可用_____________處理大腸桿菌。 (4)過程⑩得到的人胰島素需要體外加工才具 有生物活性，原因是大腸桿菌___________。
歸納小結(jié) (善于總 結(jié)，你會(huì) 更優(yōu)秀) 每個(gè)同學(xué)都以思維導(dǎo)圖的形式總結(jié)本節(jié)知識(shí)
我的收獲 與感悟
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沁縣“長治好課堂”高中生物問題導(dǎo)學(xué)案
年級(jí) 高二 學(xué)科 生物 課型 新課 總課時(shí) 1
主備人 審核人
課題 3.4 蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用
學(xué)習(xí) 目標(biāo) 【基礎(chǔ)性目標(biāo)】 我能概述人們根據(jù)基因工程原理，進(jìn)行蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)和改造，可以獲得性狀和功 能符合人類要求的蛋白質(zhì)。 【拓展性目標(biāo)】 我 能 舉 例 說 明 依 據(jù) 人 類 需 要 對(duì) 原 有 蛋 白 質(zhì) 結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 行 基 因 改 造 、 生產(chǎn)目標(biāo)蛋白的過程；蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較。 【挑戰(zhàn)性目標(biāo)】 我能自主探索培養(yǎng)自己的學(xué)習(xí)能力和解決問題的能力，體會(huì)學(xué)科交叉對(duì)生物學(xué) 發(fā)展的影響。
重難點(diǎn) 【重點(diǎn)】 (1) 蛋白質(zhì)工程的原理 (2) 依據(jù)人類需要對(duì)原有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基因改造、生產(chǎn)目標(biāo)蛋白的過程。 【難點(diǎn)】 (1) 蛋白質(zhì)工程的原理 (2) 依據(jù)人類需要對(duì)原有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基因改造、生產(chǎn)目標(biāo)蛋白的過程。
導(dǎo)學(xué)過程
問題導(dǎo)學(xué) 學(xué)習(xí)活動(dòng) 評(píng)價(jià)
問題組一： 蛋 白 質(zhì) 工 程 是 什 么 ？ 通 過什么手段， 達(dá) 到 什 么 目 的？ (閱讀課本 93 頁，完成下列問題及自主測(cè)評(píng) 用時(shí) 3 分鐘) 1) 什么是蛋白質(zhì)工程？ 2) 你能說出蛋白質(zhì)工程的手段嗎？ 3) 蛋白質(zhì)工程的目的？ (閱讀課本 93-94 頁，完成以上問題及自 測(cè)評(píng)用時(shí) 5 分鐘) 自主測(cè)評(píng) 1： 一、蛋白質(zhì)工程 1．概念 (1)基礎(chǔ)：蛋白質(zhì)分子的 及其與 的關(guān)系。 (2)手段：通過 或 ，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行 改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)。 (3)目的：獲得滿足人類的生產(chǎn) 和生活需求的 。 2．理論和技術(shù)條件： 、 以及 技術(shù)的 迅猛發(fā)展。
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問題組二： 蛋 白 質(zhì) 工 程 崛起的緣由 問題組三： 蛋 白 質(zhì) 工 程 的 基 本 原 理 是什么？ 問題組四： 蛋 白 質(zhì) 工 程 的 應(yīng) 用 體 現(xiàn) 在 哪 些 方 面？ 合作探究：能 不 能 根 據(jù) 人 類 需 要 的 蛋 白質(zhì)的結(jié)構(gòu)， 設(shè) 計(jì) 相 應(yīng) 的 基因，導(dǎo)入合 適 的 宿 主 細(xì) 胞中，讓宿主 細(xì) 胞 生 產(chǎn) 人 類 所 需 要 的 蛋 白 質(zhì) 食 品 呢？ 1) 基因工程的實(shí)質(zhì)是什么？ 2) 基因工程和天然蛋白質(zhì)的不足體現(xiàn)在哪 里？ (閱讀課本 93-94 頁，完成以上問題及自 測(cè)評(píng)用時(shí) 5 分鐘) 1) 蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是什么？ 2) 蛋白質(zhì)工程的方法是什么？ 3) 蛋白質(zhì)工程的流程是什么？ (閱讀課本 93-94 頁，完成以上問題及自 測(cè)評(píng)用時(shí) 5 分鐘) 1) 在醫(yī)藥工業(yè)方面的應(yīng)用實(shí)例 2) 在其他工業(yè)和農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用實(shí)例 小組合作完成，部分小組展示，其余小組評(píng)價(jià) (完成 合作探究 10 分鐘) (完成達(dá)標(biāo)檢測(cè)部分用時(shí) 10 分鐘) 基礎(chǔ)性訓(xùn)練： 判斷對(duì)錯(cuò)(正確的打“ √ ”，錯(cuò)誤的打“ × ”) 1．蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子 直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)。 ( ) 2．蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生自然界中不存在的新型 蛋白質(zhì)分子。 ( ) 3．實(shí)施蛋白質(zhì)工程的前提條件是了解蛋白質(zhì) 自主測(cè)評(píng) 2： 二、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由 1．基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生 物的 轉(zhuǎn)移到另一種生 物體內(nèi)，后者可以產(chǎn)生它本不能 產(chǎn)生的 ，進(jìn)而表現(xiàn) 出 。 2．基因工程的不足：基因工程 在原則上只能產(chǎn)生自然界中 的蛋白質(zhì)。 3．天然蛋白質(zhì)的不足：天然蛋 白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能符合 生存的需要，卻不一定 完全符合 的需要。 4．實(shí)例：玉米中賴氨酸的含量 比較低，賴氨酸合成中兩種酶的 被替換，就可以使玉米葉片和種 子中游離賴氨酸分別提高 5 倍和 2 倍。 自主測(cè)評(píng) 3： 三、蛋白質(zhì)工程的基本原理 1． 目標(biāo)：根據(jù)人們對(duì) 功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié) 構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造。 2．方法： 或 。 3．流程：預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè) 計(jì)預(yù)期的 →推測(cè)應(yīng) 有的 序列→ 找到相 對(duì)應(yīng)的 序列(基因) 或合成新的 →獲得 所需要的蛋白質(zhì)。 四、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用 1．在醫(yī)藥工業(yè)方面的應(yīng)用 (1)研發(fā)速效胰島素類似物：科 學(xué)家通過改造 使 B 鏈 28 位脯氨酸替換為天冬氨酸或
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達(dá)標(biāo)檢測(cè) (看 看 你 學(xué) 會(huì)了嗎) 結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系。 ( ) 4．基因工程遵循中心法則，而蛋白質(zhì)工程不 遵循。 ( ) 5．根據(jù)某多肽鏈的一段氨基酸序列，可以很 容易地確定控制該肽鏈合成的基因的脫氧核 苷酸序列。 ( ) 6．蛋白質(zhì)工程是一項(xiàng)難度很大的工程，主要 是因?yàn)槿藗儗?duì)蛋白質(zhì)復(fù)雜的高級(jí)結(jié)構(gòu)沒有完 全認(rèn)識(shí)。 ( ) 拓展性訓(xùn)練： 1．蛋白質(zhì)工程中需要直接進(jìn)行操作的對(duì)象是 ( ) A．氨基酸結(jié)構(gòu) B．蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu) C．肽鏈結(jié)構(gòu) D．基因結(jié)構(gòu) 2．基因工程與蛋白質(zhì)工程的區(qū)別是( ) A ．基因工程需對(duì)基因進(jìn)行分子水平操 作，蛋白質(zhì)工程不對(duì)基因進(jìn)行操作 B ．基因工程合成的是天然存在的蛋白 質(zhì)，蛋白質(zhì)工程合成的不是天然存在的蛋白 質(zhì) C．基因工程是分子水平操作，蛋白質(zhì)工 程是細(xì)胞水平(或性狀水平)操作 D．基因工程完全不同于蛋白質(zhì)工程 挑戰(zhàn)性訓(xùn)練： 糖尿病是近年來高發(fā)的“富貴病”，常見類型 有遺傳型糖尿病和Ⅱ型糖尿病。遺傳型糖尿 病的主要病因之一是胰島受損。科研機(jī)構(gòu)作 出如下設(shè)計(jì)：取糖尿病患者的細(xì)胞，將人的 正常胰島素基因?qū)肫渲校缓筮M(jìn)行細(xì)胞培 養(yǎng)，誘導(dǎo)產(chǎn)生胰島組織，重新植入患者的胰 島，使胰島恢復(fù)功能。 Ⅱ型糖尿病需要注射 胰島素治療。 目前臨床使用的胰島素制劑注 射 120 min 后才出現(xiàn)高峰，與人體生理狀態(tài) 不符。科研人員通過一定的工程技術(shù)手段， 將胰島素 B 鏈的 28 號(hào)和 29 號(hào)氨基酸互換， 獲得了速效胰島素，速效胰島素已通過臨床 者將它與 29 位的賴氨酸交換位 置，從而有效抑制了 ， 研發(fā)出速效胰島素類似物。 (2)提高干擾素的保存期：將干 擾素分子上的一個(gè) 變 成 ，提高了干擾素的 保存時(shí)間。 (3)改造抗體：將小鼠單克隆抗 體上 “嫁接”到 人的抗體上，降低了誘發(fā)人體免 疫反應(yīng)的強(qiáng)度。 2．在其他工業(yè)和農(nóng)業(yè)方面的應(yīng) 用 (1)改進(jìn)酶的性能或開發(fā)新的工 業(yè)用酶：利用蛋白質(zhì)工程獲得蛋 白酶的多種 。 (2)改造某些重要的酶：利用蛋 白質(zhì)工程改造參與 的酶，以提高植物光合作用的效 率。
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試驗(yàn)。 (1)對(duì)遺傳型糖尿病進(jìn)行基因治療的方案中， 胰島素基因稱為________，實(shí)驗(yàn)室中要先對(duì) 該基因利用________技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增。將該基 因?qū)胝＜?xì)胞所用的方法是________。 (2)科研人員利用蛋白質(zhì)工程合成速效胰島 素，該技術(shù)的實(shí)驗(yàn)流程為： 其中，流程 A 是_______________，流程 B 是 。 ________________ (3)與基因工程相比，蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì) 分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為 基礎(chǔ)，通過基因__________或基因________， 對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行________，或制造一種新 的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)生活需要。
歸納小結(jié) (善于總結(jié)， 你會(huì)更優(yōu)秀) 每個(gè)同學(xué)都以思維導(dǎo)圖的形式總結(jié)本節(jié)知識(shí)
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