資源簡介

3.3基因工程的應(yīng)用教案
【教學目標】
通過資料分析了解基因工程在農(nóng)牧業(yè)不同方面的應(yīng)用以及通過改造微生物或動植物細胞生產(chǎn)藥物的原理，提高信息提取能力，表達能力。
通過問題引領(lǐng)和小組討論了解利用動植物進行基因改造的一般步驟，聯(lián)系細胞工程舊知，構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，提高學生邏輯思維能力，小組合作及溝通交流能力。
通過材料，體會生物科學技術(shù)帶給人類的便利，感悟生命的美好。
【教學重難點】
教學重點
基因工程在農(nóng)牧業(yè)、食品、環(huán)保以及醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用
教學難點
1.理解CAR-T、CRISPR/Cas等前沿科技的基本原理
2.體會基因工程在各領(lǐng)域的改造思路。
【新課導入】
課件展示我國糖尿病患者的數(shù)量和現(xiàn)狀，介紹通過基因工程的操作生產(chǎn)胰島素已經(jīng)治愈了億萬糖尿病患者。
提問：通過基因工程的操作生產(chǎn)胰島素對人類的作用和意義有哪些？
學生：曾經(jīng)生產(chǎn)供一位糖尿病病人使用一年的胰島素，需要上千頭牛，生產(chǎn)的成本非常高。基因工程生產(chǎn)的胰島素的廣泛應(yīng)用，大大降低了生產(chǎn)成本，讓更多的糖尿病患者能夠承擔治療費用，更多病人得到救治。
教師：基因工程的廣泛應(yīng)用對人類具有重要的意義，自20世紀70年代興起后，得到了飛速的發(fā)展，在農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和食品工業(yè)等方面，展示出廣闊的前景。
【新課講解】
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
(1)技術(shù)方法：從某些生物中分離出具有抗蟲功能的基因，將它導入作物中，培育出具有抗蟲性的作物。
(2)實例：抗蟲棉花、玉米、大豆、水稻和馬鈴薯等。
2．轉(zhuǎn)基因抗病植物
(1)技術(shù)方法：將來源于病毒、真菌等的抗病基因?qū)胫参镏校嘤鲛D(zhuǎn)基因抗病植物。
(2)實例：轉(zhuǎn)基因抗病毒甜椒、番木瓜和煙草等。
3．轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物
(1)技術(shù)方法：將降解或抵抗某種除草劑的基因?qū)胱魑铮膳嘤钩輨┑淖魑锲贩N。
(2)實例：轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米、大豆、油菜和甜菜等。
4．改良植物的品質(zhì)
(1)技術(shù)方法：將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参镏校梢蕴岣哌@種氨基酸的含量。
(2)實例：轉(zhuǎn)基因玉米中賴氨酸的含量比對照高30%。
5．提高動物的生長速率
(1)技術(shù)方法：將外源生長激素基因?qū)雱游矬w內(nèi)，提高動物的生長速率。
(2)實例：轉(zhuǎn)基因鯉魚。
6．改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)
(1)技術(shù)方法：將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M。
(2)實例：乳汁中乳糖含量大大降低的轉(zhuǎn)基因奶牛。
基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用
(1)技術(shù)方法
①對微生物或動植物的細胞進行基因改造，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：將藥用蛋白基因與乳腺中特異表達的基因的啟動子等調(diào)控元件重組在一起，通過顯微注射導入哺乳動物的受精卵中，培育出的轉(zhuǎn)基因動物通過分泌乳汁生產(chǎn)所需要的藥物。
2．乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的區(qū)別
比較內(nèi)容 乳腺生物反應(yīng)器 工程菌
含義 指讓外源基因在哺乳動物的乳腺中特異表達，利用動物的乳腺組織生產(chǎn)藥物蛋白 指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達的菌類細胞株系
受體基因結(jié)構(gòu)與人類基因結(jié)構(gòu)差異 動物基因結(jié)構(gòu)與人類的基因結(jié)構(gòu)基本相同 細菌和酵母菌的基因結(jié)構(gòu)與人類有較大差異
基因表達 合成的藥物蛋白與天然蛋白質(zhì)相同 細菌合成的藥物蛋白可能沒有活性
受體細胞 動物受精卵 微生物細胞
目的基因?qū)敕绞?顯微注射法 感受態(tài)細胞法
生產(chǎn)條件 不需嚴格滅菌；溫度等外界條件對其影響不大 需嚴格滅菌，嚴格控制工程菌所需的溫度、pH、營養(yǎng)物質(zhì)濃度等外界條件
藥物提取 從動物乳汁中提取 從微生物細胞或其培養(yǎng)液中提取
生產(chǎn)設(shè)備 畜牧業(yè)生產(chǎn)、提取設(shè)備 發(fā)酵生產(chǎn)、提取設(shè)備
③培育移植器官：在器官供體的基因組中導入某種調(diào)節(jié)因子抑制抗原決定基因的表達或設(shè)法除去抗原決定基因，然后再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出不會引起免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆器官。
實例：重組人干擾素、促紅細胞生成素、抗凝血酶、血清白蛋白等。
基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用
(1)技術(shù)方法：利用基因工程菌生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基酸和維生素等。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，再通過工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)凝乳酶。
(2)實例：淀粉酶、脂酶、天冬氨酸和苯丙氨酸。
到社會中來
轉(zhuǎn)基因技術(shù)自誕生以來，發(fā)展迅速，研發(fā)對象已涵蓋至少35科、200 多種的植物，涉及大豆、玉米和棉花等重要作物，以及牧草、花卉和林木等。請調(diào)查:
目前我國批準發(fā)放了哪些轉(zhuǎn)基因作物的生產(chǎn)應(yīng)用安全證書和進口安全證書
提示：截至2019年年底，我國批準發(fā)放過轉(zhuǎn)基因耐儲藏番描、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、改變花色的轉(zhuǎn)達因矮牽牛、轉(zhuǎn)基因抗病辣椒、轉(zhuǎn)基因抗病番木瓜、轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻、轉(zhuǎn)植酸麟基因玉米以及轉(zhuǎn)基因耐除草劑大豆的生產(chǎn)應(yīng)用安全證書；批準了轉(zhuǎn)基因棉花、大豆、玉米、油菜、甜菜和番木瓜的進口安全證書，但我國進口的基本上是轉(zhuǎn)基因棉花的纖維，其他進口轉(zhuǎn)基因作物的用途僅限于用作加工原料;我國沒有批準任何一種轉(zhuǎn)基因糧食作物種子進口到我國境內(nèi)商業(yè)化種植。
【板書】
基因工程的應(yīng)用
基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用
轉(zhuǎn)基因抗蟲、抗病、抗除草劑植物
改良植物的品質(zhì)、提高動物的生長速率
改良畜產(chǎn)品的品質(zhì)
基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用
基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用

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