2019-2020年高一生物《基因工程及其應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)教案.doc
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2019-2020年高一生物《基因工程及其應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)教案 【三維目標(biāo)】 1、 知識(shí)與技能: (1)簡(jiǎn)述基因工程的基本原理。 (2)舉例說(shuō)出基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用。 (3)收集基因工程所取得的成果以及發(fā)展前景。 (4)通過(guò)對(duì)書(shū)中插圖、照片等的觀察,學(xué)會(huì)科學(xué)的觀察方法,培養(yǎng)學(xué)生收集和處理科學(xué)信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問(wèn)題的能力。 2、過(guò)程與方法 (1)利用課本以外的資料和信息解決課內(nèi)學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。 (2)通過(guò)制作模型的活動(dòng)來(lái)模擬基因工程的操作過(guò)程,使學(xué)生在理解步驟的同時(shí),切身體會(huì)基因工程的主要過(guò)程。 (3)通過(guò)模擬聽(tīng)證會(huì)的活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與,樂(lè)于辯論、積極進(jìn)行交流與合作,從而培養(yǎng)學(xué)生對(duì)團(tuán)結(jié)、互助和協(xié)調(diào)的合作精神,訓(xùn)練學(xué)生思維的敏捷性、邏輯性、廣闊性及創(chuàng)造性,開(kāi)闊學(xué)生的視野,提高學(xué)生的自學(xué)能力和良好的語(yǔ)言表達(dá)能力。 3、情感態(tài)度和價(jià)值觀 (1) 關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性。 (2) 進(jìn)行角色扮演,使學(xué)生體驗(yàn)參與社會(huì)問(wèn)題的討論和決策的方法。 (3)通過(guò)學(xué)習(xí)了解我國(guó)基因工程的發(fā)展前景及成果,激發(fā)學(xué)生對(duì)于生物知識(shí)的興趣,開(kāi)闊學(xué)生的思路,養(yǎng)成學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義熱情,樹(shù)立在學(xué)習(xí)上努力刻苦的決心。 【教學(xué)重點(diǎn)】 (1)基因工程的基本原理。 (2)基因工程的安全性問(wèn)題。 【教學(xué)難點(diǎn)】 (1)基因工程的基本原理。 (2)轉(zhuǎn)基因生物與轉(zhuǎn)基因食品的安全性。 【教具準(zhǔn)備】 教師課件 【課時(shí)安排】 2課時(shí)。第1課時(shí):基因工程的原理,第2課時(shí):基因工程的應(yīng)用。 第1課時(shí) 【教學(xué)過(guò)程】 一、課前準(zhǔn)備 1、教師收集有關(guān)基因工程的音像圖片資料和實(shí)物,并制作成課件。 2、教師參考選修3《現(xiàn)代生物科技專題》P.6“重組DNA分子的模擬操作”編輯成構(gòu)建重組DNA模型的文字指導(dǎo),復(fù)印后發(fā)給各組。 3、學(xué)生以EcoRI為例,根據(jù)教師下發(fā)的指導(dǎo)構(gòu)建重組DNA分子模型,體會(huì)基因的剪切、拼接、縫合的道理。 二、情境創(chuàng)設(shè) 演示多媒體課件列舉幾種生物的不同性狀,如下: (1)青霉菌能產(chǎn)生對(duì)人類有用的抗生素——青霉素。 (2)豆科植物的根瘤菌能夠固定空氣中的氮?dú)狻? (3)人的胰島素細(xì)胞能分泌胰島素調(diào)節(jié)血糖的濃度。 教師: 以上幾種生物各自有其特定的性狀,這些性狀都是基因特異性表達(dá)的結(jié)果,但是人類能不能改造基因呢?能不能使本身沒(méi)有某個(gè)性狀的生物具有某個(gè)特定性狀呢?例如,讓禾本科植物能夠固定空氣中的氮?dú)?;讓微生物生產(chǎn)出人的胰島素、干擾素等藥物。這樣既節(jié)省了人力,又簡(jiǎn)化了生產(chǎn),同時(shí)還不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。這種設(shè)想能實(shí)現(xiàn)嗎?回答是可以的。通過(guò)科學(xué)家們的不斷努力,在20世紀(jì)70年代終于創(chuàng)立了一種能定向改造生物的新技術(shù)——基因工程。 教師通過(guò)課件圖片和音像資料展示基因工程產(chǎn)品,如種子、水果、疫苗或藥物等。同時(shí)引出本節(jié)課題:基因工程的原理。 三、師生互動(dòng) 教師:利用“問(wèn)題探討”,提出問(wèn)題組織學(xué)生討論、交流看法。 (1)為什么能把一種生物的基因“嫁接”到另一種生物上? (2)推測(cè)這種“嫁接”怎樣才能實(shí)現(xiàn)? (3)這種“嫁接”對(duì)品種的改良有什么意義? 學(xué)生:分組討論。學(xué)生設(shè)想用類似的方法來(lái)“改造”某種生物,使其符合人們某種特定需要,說(shuō)出具體設(shè)想。各小組選派代表陳述觀點(diǎn)。 教師:雜交育種有哪些局限性?人類是否可以按照自己的意愿直接定向改變生物。 學(xué)生:雜交育種方法簡(jiǎn)單,容易操作的優(yōu)點(diǎn),但是,雜交育種只能利用已有基因的重組,按需選擇,并不能創(chuàng)造新的基因。雜交后代會(huì)出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象,育種進(jìn)程緩縵,過(guò)程繁瑣。我們可以利用基因工程的辦法解決。即把一種生物的基因“嫁接”到另一種生物上。 教師:肯定學(xué)生合理的想法,引發(fā)思考?!澳愕南敕ê芎?,可是用什么樣的方法才能實(shí)現(xiàn)你的設(shè)想呢?” 學(xué)生:頭腦中設(shè)想“嫁接”的過(guò)程。 教師:用類比的方法引導(dǎo)學(xué)生思考基因工程的大致步驟和所需要的工具:剪刀、針線、運(yùn)載體等。并用問(wèn)題啟發(fā)學(xué)生:“你能想像這種剪刀加漿糊式的’嫁接工作在分子水平的操作,其難度會(huì)有多大嗎?” 學(xué)生:頭腦中設(shè)想“嫁接”的過(guò)程。并跟隨教師的引導(dǎo),思考基因工程的大致步驟:找到目的基因、剪切、拼接、縫合、表達(dá)、檢測(cè),所用到的工具:基因剪刀、基因針線、基因的運(yùn)載體。 教師:下面以EcoRI為例,構(gòu)建重組DNA分子模型,體會(huì)基因的剪切、拼接、縫合的道理。 EcoRI是已發(fā)現(xiàn)的500多種限制性內(nèi)切酶中的一種,它是一種從細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的能在特定位置上切割DNA分子的酶。它的特殊性在于,它在DNA分子內(nèi)部“下剪刀”,專門識(shí)別DNA分子中含有的“GAATTC”這樣的序列,一旦找到就從G和A之間剪斷(參考教科書(shū)插圖6-3)。 同學(xué)們來(lái)試一試,動(dòng)手做一個(gè)重組DNA模型吧。在動(dòng)手做之前,先要明白“分子剪刀”和“分子針線”的用途和使用方法。 用同一種限制性內(nèi)切酶切割后的DNA片斷其末端可以用連接酶來(lái)縫合(參考教科書(shū)插圖6-4)。這樣“剪切拼接”就可以形成重組的DNA分子。 學(xué)生:4個(gè)人一組,再次閱讀課前教師下發(fā)的“構(gòu)建DNA分子模型的文字指導(dǎo)”。 教師:提出問(wèn)題: (1)制作模型時(shí)用到的(剪刀和針線)各代表什么?比較剪切后的DNA片斷的末端切片,你發(fā)現(xiàn)有什么特點(diǎn)呢 ? (2)回顧在模型構(gòu)建過(guò)程中,每一步的操作和所用到的工具以及形成的“產(chǎn)品”,你對(duì)重組DNA的操作有什么新的理解? 學(xué)生:討論模型構(gòu)建的具體方法,按“指導(dǎo)”的方法步驟、依次完成模擬制作過(guò)程。并思考教師提出的問(wèn)題?;卮鸩⒔涣鲗?duì)重組DNA技術(shù)的理解。 學(xué)生:剪刀——限制性內(nèi)切酶(簡(jiǎn)稱限制酶)。它的作用具有特異性特點(diǎn),即識(shí)別特定核苷酸序列,切割特定切點(diǎn)。例如大腸桿菌的EcoRI限制酶能識(shí)別GAATTC序列,并在G和A之間切開(kāi)。剪切的結(jié)果是:產(chǎn)生黏性未端(堿基互補(bǔ)配對(duì))。 教師:要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個(gè)切口?可產(chǎn)生幾個(gè)黏性未端? 學(xué)生:要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須要用限制酶切2個(gè)切口??僧a(chǎn)生2個(gè)黏性未端。 學(xué)生:針線——DNA連接酶。連接的部位:磷酸和脫氧核糖交替連接而構(gòu)成的DNA骨架上的缺口(梯子的扶手),不是氫鍵(梯子的踏板)。結(jié)果是:把兩個(gè)來(lái)源不同卻有相同的黏性未端的DNA連接。 教師; 用DNA連接酶連接兩個(gè)相同的黏性未端要連接幾個(gè)磷酸和脫氧核糖交替連接而構(gòu)成的DNA骨架上的缺口(磷酸二酯鍵)?用限制酶切一個(gè)特定基因要切斷幾個(gè)磷酸和脫氧核糖交替連接而構(gòu)成的DNA骨架上的缺口(磷酸二酯鍵)? 學(xué)生:2個(gè)、2個(gè)。 教師:現(xiàn)在同學(xué)們分組各做一個(gè)重組DNA模型,看一看哪個(gè)組的最科學(xué)。 學(xué)生:分組做重組DNA模型,并分別在實(shí)物投影儀上演示,其他同學(xué)點(diǎn)評(píng)。 教師:重組后的DNA分子還需要特殊的搬運(yùn)工具運(yùn)載到受體細(xì)胞(如大腸桿菌、動(dòng)植物細(xì)胞)中。哪么誰(shuí)能承擔(dān)這個(gè)任務(wù)呢? 教師:用圖片或課件動(dòng)畫(huà)展示質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。 學(xué)生:觀看圖片或課件,了解質(zhì)粒的特點(diǎn)及其運(yùn)載體功能。 質(zhì)粒的特點(diǎn): 細(xì)胞擬核之外的小的環(huán)狀DNA分子。 借宿于細(xì)菌、霉菌、酵母菌等細(xì)胞里,對(duì)細(xì)胞的正常生活幾乎沒(méi)有影響。 質(zhì)粒能夠自主復(fù)制,而且復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。 可以容易地從細(xì)胞中取出或放入。 這些特點(diǎn)使它能夠勝任運(yùn)載體的工作,攜帶目的基因進(jìn)入細(xì)胞。 教師:有了基因工程操作的工具后,哪么基因工程具體是如何進(jìn)行操作的呢, 教師:用多媒體課件或與教科書(shū)插圖6-6示意圖類似的基因操作步驟的有關(guān)錄像資料。思考問(wèn)題如下:(可以利用幻燈或多媒體課件演示) (1)舉例說(shuō)明什么是目的基因。 (2)從供體細(xì)胞DNA中直接分離基因的方法叫什么?簡(jiǎn)要說(shuō)出該方法的過(guò)程是什么。 (3)人工合成基因的方法有幾種?其操作過(guò)程分別是什么? (4)將目的基因與用限制性內(nèi)切酶處理后的運(yùn)載體混合,用DNA連接酶處理會(huì)出現(xiàn)幾種結(jié)果?(只考慮兩兩結(jié)合) (5)將含目的基因的重組質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)菌受體細(xì)胞的過(guò)程中常用到哪種化學(xué)試劑?其作用是什么? (6)在目的基因的檢測(cè)過(guò)程中,檢測(cè)的對(duì)象是什么? 學(xué)生:觀看錄像資料,想像科學(xué)家在分子水平上進(jìn)行這一操作的精確性。然后思考、討論、回答。(通過(guò)觀看錄像資料學(xué)生對(duì)基因工程的步驟能夠大體了解,對(duì)以上的問(wèn)題能基本回答,但是對(duì)具體的操作步驟還不能從生物學(xué)角度上很透徹地理解。) 教師:現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材內(nèi)容,從理論上理解有關(guān)知識(shí),同學(xué)們可從生物學(xué)的專業(yè)知識(shí)角度出發(fā),用生物學(xué)的專業(yè)術(shù)語(yǔ)準(zhǔn)確地解答有關(guān)問(wèn)題。 簡(jiǎn)要?dú)w納基因工程操作的基本步驟和大致過(guò)程。 學(xué)生和教師一起歸納基因工程操作的幾個(gè)步驟: 第一步:提取目的基因、 第二步:目的基因與運(yùn)載體的結(jié)合、 第三步:將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、 第四步:目的基因的檢測(cè)和表達(dá)。 四、教師精講 1、基因工程的概念: 基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗地說(shuō),就是按照人們地意愿,把一種生物的某種基因提取出來(lái),加以修飾改造,然后放到另一種生物的細(xì)胞里,定向地改造生物的遺傳性狀。 2、基因操作的工具: 基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶。 分布:主要在微生物中。 作用特點(diǎn):特異性,即識(shí)別特定核苷酸序列,切割特定切點(diǎn)。 結(jié)果:產(chǎn)生黏性未端(堿基互補(bǔ)配對(duì))。 基因的針線——DNA連接酶。 連接的部位:磷酸二酯鍵(梯子的扶手),不是氫鍵(梯子的踏板)。 結(jié)果:兩個(gè)相同的黏性未端的連接。 基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體。 作用:將外源基因送入受體細(xì)胞。 具備的條件:能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存。 具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)。 具有某些標(biāo)記基因。 種類:質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒。 質(zhì)粒的特點(diǎn):質(zhì)粒是基因工程中最常用的運(yùn)載體。 最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒。 存在于許多細(xì)菌及酵母菌等生物中。 質(zhì)粒的存在對(duì)宿主細(xì)胞無(wú)影響。 質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。 細(xì)胞染色體外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子。 3、基因操作的基本步驟。 (1)提取目的基因 目的基因的提取途徑:兩條,一條是從供體細(xì)胞的DNA中直接分離基因;另一種是人工合成基因。 (2)目的基因與運(yùn)載體結(jié)合(以質(zhì)粒為運(yùn)載體)。 目的基因與運(yùn)載體結(jié)合的結(jié)果可能有三種情況:目的基因與目的基因結(jié)合,質(zhì)粒與質(zhì)粒結(jié)合,目的基因與質(zhì)粒結(jié)合。 (3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。 導(dǎo)入方法:借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。 導(dǎo)入過(guò)程:運(yùn)載體為質(zhì)粒,受體細(xì)胞為細(xì)菌。 (4)目的基因的檢測(cè)和表達(dá) 檢測(cè):通過(guò)檢測(cè)標(biāo)記基因的有無(wú),來(lái)判斷目的基因是否導(dǎo)入。 表達(dá):通過(guò)特定性狀的產(chǎn)生與否來(lái)確定目的基因是否表達(dá)。 五、評(píng)價(jià)反饋 1、 下列關(guān)于基因工程技術(shù)的敘述,正確的是( ?。? A. 重組DNA技術(shù)所用的工具酶是限制酶、連接酶和運(yùn)載體 B. 所有限制酶都只能識(shí)別同一種按規(guī)定的核苷酸序列 C. 選用細(xì)菌作為重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞是因?yàn)榧?xì)胞繁殖快 D. 只要目的基因進(jìn)入了受體細(xì)胞就能成功實(shí)現(xiàn)表達(dá) 2、以下說(shuō)法正確的是 ( ) A. 所有的限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列 B.質(zhì)粒是基因工程中惟一的運(yùn)載體 C.運(yùn)載體必須具備的條件之一是:具有多個(gè)限制酶切點(diǎn),以便與外源基因連接 D.基因治療主要是對(duì)有缺陷的細(xì)胞進(jìn)行修復(fù) 3、實(shí)施基因工程第一步的一種方法是把所需的基因從供體細(xì)胞內(nèi)分離出來(lái),這要利用限性內(nèi)切酶。一種限制性內(nèi)切酶能識(shí)別DNA子中的GAATTC順序,切點(diǎn)在G和A之間,這是應(yīng)用了酶的(?。? A.高效性 B.專一性 C.多樣性 D.催化活性受外界條件影響 4、上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛,他們還研究出一種可大大提高基因表達(dá)水平的新方法,使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是指( ) A.提供基因的動(dòng)物 B.基因組中增加外源基因的動(dòng)物 C.能產(chǎn)生白蛋白的動(dòng)物 D.能表達(dá)基因信息的動(dòng)物 5、基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的,在基因操作的基本步驟中,不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是 (?。? A.人工合成基因 B.目的基因與運(yùn)載體結(jié)合 C.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 D.目的基因的檢測(cè)和表達(dá) 解析: 1、考察對(duì)基因工程原理的理解運(yùn)用,只要理解基因工程的工具、步驟,即可正確的作出判斷。 2、考察對(duì)基因工程原理的理解運(yùn)用,只要理解基因工程的工具、步驟,即可正確的作出判斷。 3、將基因工程的工具與酶的特性結(jié)合起來(lái),考察學(xué)生的學(xué)科內(nèi)綜合運(yùn)用的能力。 4、考察對(duì)基因工程的靈活運(yùn)用的能力。 5、從遺傳原理的角度,考察學(xué)生對(duì)基因工程的理解。 【答案】1.C 2.C 3.B 4.B 5.C 六、課堂小結(jié) 基因工程的別名 基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù) 操作環(huán)境 生物體外 操作對(duì)象 基因 操作水平 DNA分子水平 操作工具 基因的剪刀、針線、運(yùn)載體 基本過(guò)程 剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá) 結(jié)果 人類需要的基因產(chǎn)物 七、布置作業(yè) P106:基礎(chǔ)題1、2、3;拓展題1。 八、課后拓展 1、 學(xué)生搜集基因工程應(yīng)用的事例及其價(jià)值的資料; 2、 搜集有關(guān)基因工程技術(shù)安全性方面的報(bào)道、法規(guī)等的資料。 【板書(shū)設(shè)計(jì)】 基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶。 基因的針線——DNA連接酶。 基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體。 第一步:提取目的基因 第二步:目的基因與運(yùn)載體結(jié)合(以質(zhì)粒為運(yùn)載體)。 第三步:將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。 第四步:目的基因的檢測(cè)和表達(dá) 基因工程的概念 基因操作的工具 基因操作的基本步驟 基因工程的原理 【習(xí)題詳解】 一、練習(xí)(P106) (一)基礎(chǔ)題 1.基因工程的操作通常包括以下4步: (1)獲得目的基因(外源基因);(2)目的基因與運(yùn)載體結(jié)合,形成重組DNA分子; (3)將重組DNA分子導(dǎo)人受體細(xì)胞;(4)目的基因的檢測(cè)與表達(dá)。 2. ↓ ATCTCGAGACTGATTGGCCTTAAGCTCGAGATGACCATGGCCAGGCTCGAGCTGATGA ↓ TAGAGCTCTGACTAACCGGAATTCGAGCTCTACTGGTACCGGTCCGAGCTCGACTACT 3.常用的運(yùn)載體有質(zhì)粒、噬菌體、農(nóng)桿菌、動(dòng)植物病毒等。 (二)拓展題 1.提示:這是因?yàn)樵诨蛩缴?,人和?xì)菌的遺傳機(jī)制是一致的。細(xì)菌和人的遺傳物質(zhì)都是DNA,都使用同一套遺傳密碼子,都遵循中心法則。因此,通過(guò)基因重組,細(xì)菌能夠合成人體的某些蛋白質(zhì)。 二、問(wèn)題探討 (P102) 提示:此節(jié)“問(wèn)題探討”以基因工程菌的實(shí)例,引導(dǎo)學(xué)生思考基因工程的原理。為啟發(fā)學(xué)生思考,教師可弓I導(dǎo)學(xué)生回憶前面學(xué)過(guò)的遺傳學(xué)知識(shí),如不同生物的DNA在結(jié)構(gòu)上的統(tǒng)一性、幾乎所有的生物都共用一套遺傳密碼等。 三、本節(jié)聚焦 (P102) (一)什么是基因工程? 基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗地說(shuō),就是按照人們地意愿,把一種生物的某種基因提取出來(lái),加以修飾改造,然后放到另一種生物的細(xì)胞里,定向地改造生物的遺傳性狀。 (二)基因工程的原理是什么? 基因重組。 第2課時(shí) 【教學(xué)過(guò)程】 一、課前準(zhǔn)備 1.教師準(zhǔn)備: (1)教師將聽(tīng)證會(huì)規(guī)則、程序;角色扮演的程序和具體要求以及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)復(fù)印好,分發(fā)給各學(xué)習(xí)小組; (2)教師整理《轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品利弊爭(zhēng)論的要點(diǎn)》,印發(fā)給各學(xué)習(xí)小組; (3)收集轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品安全性的資料信息,轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)的利弊關(guān)系的資料,請(qǐng)有關(guān)專家學(xué)者到學(xué)校做有關(guān)基因工程知識(shí)的講座; (4)教師設(shè)計(jì)并參與制作計(jì)算機(jī)教學(xué)課件,在校園網(wǎng)上制作網(wǎng)頁(yè),查找大量資料,完善網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容,建立內(nèi)容豐富的“基因工程知識(shí)資源庫(kù)”。 (5)教師根據(jù)學(xué)生的資料準(zhǔn)備狀況、知識(shí)的準(zhǔn)確性、搶答的積極性、講述的條理性、姿態(tài)的自然性、課件的美觀性編制《學(xué)生聽(tīng)課記錄和評(píng)價(jià)表》。 (6)教師編制《研究性學(xué)習(xí)課題研究開(kāi)題報(bào)告》。 2.學(xué)生準(zhǔn)備: (1)學(xué)生預(yù)習(xí)教材,對(duì)教材中的內(nèi)容做宏觀的了解; (2)利用課余時(shí)間,通過(guò)看書(shū)、看報(bào)及看電視,收集有關(guān)基因工程的成果與發(fā)展前景的資料或信息并制成課件,也可以走訪有關(guān)的專家學(xué)者了解該內(nèi)容; (3) 分組預(yù)習(xí)并完成教師下發(fā)的有關(guān)資料。 (4)按聽(tīng)證會(huì)的要求擺好課桌椅,根據(jù)各小組的選擇按辯論的正方和反方分成左右兩個(gè)大組。 二、情境創(chuàng)設(shè) 教師:通過(guò)課件向?qū)W生展示基因工程給人類帶來(lái)巨大成就的圖片。同時(shí)述說(shuō)如下:基因工程自1973年誕生后,由于基因工程技術(shù)具有可以直接控制基因,將基因從一個(gè)物種轉(zhuǎn)移至另一個(gè)物種,創(chuàng)造出新的物種或新的品種的顯著特點(diǎn)。也就是說(shuō),可按照人們的主觀愿望,創(chuàng)造出自然界中原先并不存在的新的生物類型,使人類從單純地認(rèn)識(shí)生物和利用生物的傳統(tǒng)模式跳躍到隨心所欲改造生物和創(chuàng)造生物的新時(shí)代。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展歷程,取得了驚人的成績(jī),特別是近10年來(lái),基因工程的發(fā)展更是突飛猛進(jìn)?;蜣D(zhuǎn)移、基因擴(kuò)增多技術(shù)的應(yīng)用,不僅使生命科學(xué)的研究發(fā)生了前所未有的變化,而且在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域中,為農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)等方面開(kāi)拓了廣闊的發(fā)展前景。 今天就由同學(xué)們來(lái)闡述自己的認(rèn)識(shí)和看法。 三、師生互動(dòng) 教師: 首先請(qǐng)各小組匯報(bào)課前收集到的有關(guān)基因工程應(yīng)用的事例資料。 學(xué)生分組匯報(bào)并交流課前收集資料的情況。 學(xué)生1:基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用主要表現(xiàn)在兩方面: (1)通過(guò)基因工程技術(shù)獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物。 (2)用基因工程的方法可培育出具有各種抗逆性的作物新品種?,F(xiàn)在已培育出一批分別具有抗病、抗蟲(chóng)、抗除草劑、抗鹽堿、抗病毒、抗干旱等性狀的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物。1996至2000年的短短五年,全球轉(zhuǎn)基因作物從170104hm2發(fā)展到4420104hm2,其推廣速度使前所未有的……。 學(xué)生2:基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)的應(yīng)用 基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用也具有廣闊的前景,科學(xué)家將某種特定基因與病毒DNA構(gòu)成重組DNA,然后,通過(guò)感染或顯微注射技術(shù)將重組DNA轉(zhuǎn)移到動(dòng)物受精卵中,并由這種受精卵發(fā)育成新個(gè)體,這就是我們?cè)谇懊嫣岬降霓D(zhuǎn)基因動(dòng)物。通過(guò)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物人們可以獲得所需要的各種優(yōu)良品質(zhì)。 1982年,美國(guó)科學(xué)家將人的生長(zhǎng)基因和牛的生長(zhǎng)素基因分別注射到小白鼠的受精卵中,借腹懷胎后,產(chǎn)下的小白鼠比一般的大一倍,出現(xiàn)了前所未有的"超級(jí)鼠",這是世界上第一只轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。人們還用同樣的方法,陸續(xù)獲得自然界中從來(lái)就不曾有過(guò)的"超級(jí)綿羊"和"超級(jí)魚(yú)"等動(dòng)物。例如:轉(zhuǎn)基因綿羊,比一般綿羊生長(zhǎng)快30%,體型大0.5倍;又如,澳大利亞科學(xué)家培育的轉(zhuǎn)基因豬,4個(gè)月后可達(dá) 90 kg,生長(zhǎng)速度比普通家豬提高100%。 學(xué)生3:基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生 基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用主要可概括為兩個(gè)方面: (1) 用于生產(chǎn)基因工程藥品 所謂基因工程藥物就是先確定對(duì)某種疾病有預(yù)防和治療作用的蛋白質(zhì),然后將控制該蛋白質(zhì)合成過(guò)程的基因取出來(lái),經(jīng)過(guò)一系列基因操作,最后將該基因放入可以大量生產(chǎn)的受體細(xì)胞中去,這些受體細(xì)胞包括細(xì)菌、酵母菌、動(dòng)物或動(dòng)物細(xì)胞、植物或植物細(xì)胞,在受體細(xì)胞不斷繁殖過(guò)程中,大規(guī)模生產(chǎn)具有預(yù)防和治療這些疾病的蛋白質(zhì),即基因疫苗或藥物。 基因工程的方法由于不受原料的限制,可以高效率的生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥物,如胰島素、抗生素等。 (2)用于基因診斷和基因治療 ①基因診斷 (展示DNA分子雜交過(guò)程的動(dòng)畫(huà)效果) 基因診斷:運(yùn)用基因分析對(duì)疾病作出診斷的方法,是遺傳病最準(zhǔn)確的診斷手段,也是一種威力強(qiáng)大的高新技術(shù)。傳統(tǒng)診斷方法是通過(guò)表現(xiàn)型來(lái)推測(cè)基因型,而基因診斷是從基因著手來(lái)推斷表現(xiàn)型,即繞過(guò)基因產(chǎn)物,通過(guò)直接探查基因進(jìn)行診斷,不受細(xì)胞類型和發(fā)病年齡的限制,可用于一切遺傳病的診斷?;蛟\斷也稱為DNA診斷或基因探針技術(shù),即在DNA水平分析檢測(cè)某一基因,從而對(duì)特定的疾病進(jìn)行診斷。用放射性同位素(如P)、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子做探針,利用DNA分子雜交原理,鑒定被檢測(cè)標(biāo)本上的遺傳信息,達(dá)到檢測(cè)疾病的目的。 癌細(xì)胞的病變過(guò)程,主要是由于基因調(diào)節(jié)控制失靈,通過(guò)基因診斷,將發(fā)生紊亂的基因加以修復(fù),有希望根治癌癥。半乳糖血癥是一種先天性糖代謝缺陷癥,通過(guò)基因診斷,發(fā)現(xiàn)病人缺少一個(gè)合成半乳糖轉(zhuǎn)移酶的基因。若把半乳糖轉(zhuǎn)移酶的基因轉(zhuǎn)入缺乏這種基因的人體中,治療這種先天性疾病將成為可能?;蛟\斷已用于鐮刀狀紅細(xì)胞貧血癥和地中海貧血癥的診斷;對(duì)腸道病毒、皰疹病毒、腺病毒、肝炎病毒等引起的疾病,基因診斷技術(shù)已用于臨床實(shí)踐。 ②基因治療 基因治療,顧名思義,是指在基因水平上對(duì)人類疾病進(jìn)行治療。具體地說(shuō),它是利用基因轉(zhuǎn)移或基因調(diào)控的手段,將正?;蜣D(zhuǎn)人疾病患者機(jī)體細(xì)胞內(nèi),取代致病的突變基因,表達(dá)所缺乏的基因產(chǎn)物?;蛘呤峭ㄟ^(guò)基因調(diào)控的手段,有目的地抑制異?;虮磉_(dá)或重新開(kāi)啟已關(guān)閉的基因,達(dá)到治療遺傳病、腫瘤、艾滋病、心血管等疾病的目的。 學(xué)生4:基因工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用 隨著人類社會(huì)的發(fā)展,糧食危機(jī)越來(lái)越威脅著人類的生存與發(fā)展,利用基因工程可以為人類開(kāi)辟新的食物來(lái)源。如雞蛋白基因在大腸桿菌和酵母菌中表達(dá)成功,表明人們有希望從發(fā)酵罐里生產(chǎn)出人類需要的卵清蛋白。同樣的,不久的將來(lái),人們還可以從微生物中獲得人們所需要的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 學(xué)生5:基因工程應(yīng)用于環(huán)保 基因工程應(yīng)用于環(huán)保,一方面基因工程方法可用于環(huán)境監(jiān)測(cè)。據(jù)報(bào)道,用DNA探針可以檢測(cè)飲用水病毒的含量。具體方法:用一個(gè)特定的DNA片段制成探針,與被測(cè)的病毒DNA雜交,從而把病毒檢測(cè)出來(lái)。與傳統(tǒng)方法相比具有快速、靈敏的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的檢測(cè)一次,需幾天或幾個(gè)星期的時(shí)間,精確度不高,而用DNA探針只需一天。據(jù)報(bào)道,能從1t水中檢測(cè)出 10個(gè)病毒來(lái),精確度大大提高。 基因工程還可用于凈化環(huán)境。隨著石油工業(yè)的迅速發(fā)展,石油這種含有多種烴類的物質(zhì)對(duì)環(huán)境造成很大的污染。自然界中,假單相桿菌的細(xì)菌能夠分解石油,但是,每一種假單抱桿菌只能分解石油中的某一種成分。1975年,科學(xué)家用基因工程的方法,把能分解三種焊類的基因都轉(zhuǎn)到能分解另一種烴類的假單抱桿菌內(nèi),創(chuàng)造出了能同時(shí)分解四種烴類的"超級(jí)細(xì)菌"。 學(xué)生6:展望21世紀(jì),將是基因工程迅速發(fā)展和日臻完善的世紀(jì),它將為人類帶來(lái)巨大的效益,人們不光在基因工程的技術(shù)上取得突破,還將加速其產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程?;蚬こ虒⒃谌祟惿畹姆椒矫婷姘l(fā)揮它舉足輕重的作用。 教師:同學(xué)們的陳述為我們展示了基因工程的美好前景?,F(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們看我摘錄的一則消息:1998年英國(guó)的研究人員普斯陶伊通過(guò)新聞媒體向人展示了他的研究成果:實(shí)驗(yàn)鼠在食用轉(zhuǎn)基因土豆十天后,其腎、脾和消化道都出現(xiàn)了不同程度的損傷。你們?cè)鯓涌创D(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性呢? 學(xué)生:閱讀教科書(shū)P105的內(nèi)容。 學(xué)生:四人一組,根據(jù)課前教師整理印發(fā)給各組的《轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品利弊爭(zhēng)論的要點(diǎn)》,對(duì)教科書(shū)P105資料分析中的兩種觀點(diǎn)進(jìn)行思考、討論,找出支持某一觀點(diǎn)的有力論據(jù)。 學(xué)生:分組討論,教師強(qiáng)調(diào)支持某一觀點(diǎn)的論據(jù)要充分,要注意科學(xué)性、客觀性和邏輯性。 教師:將聽(tīng)證會(huì)將角色扮演的程序、規(guī)則和具體要求以及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),分發(fā)給各組,引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位討論并形成陳述報(bào)告要點(diǎn)。 學(xué)生:在討論的基礎(chǔ)上,協(xié)商或小組指派某個(gè)角色,安排角色扮演活動(dòng)。 教師:角色扮演包括: A. 基因工程研發(fā)人員 B. 轉(zhuǎn)基因生物農(nóng)場(chǎng)主或轉(zhuǎn)基因食品生產(chǎn)商代表 C. 環(huán)保志愿者 D. 消費(fèi)者 E. 食品與藥品檢測(cè)監(jiān)督部門的代表 F. 決策部門主管 G. 法律專家代表 學(xué)生:站在所扮演角色的立場(chǎng)上,收集證據(jù),按規(guī)定程序陳述。 模擬聽(tīng)證會(huì) 議題:近來(lái),一些市民和媒體紛紛向市政府反映了他們對(duì)轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品或轉(zhuǎn)基因安全性的擔(dān)憂,呼吁市政府制定條例對(duì)轉(zhuǎn)基因生物及轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)和銷售加以控制。請(qǐng)你作為上述A-F的任一角色參加聽(tīng)證會(huì),就是否應(yīng)當(dāng)對(duì)轉(zhuǎn)基因生物與轉(zhuǎn)基因食品加以限制發(fā)表你的看法。 要求:觀點(diǎn)正確,論據(jù)充分,注意科學(xué)性,客觀性和邏輯性。 聽(tīng)證會(huì)程序: 1. 決策部門的主管陳述聽(tīng)證會(huì)議題及議程(規(guī)則); 2. 控辯雙方分別陳述各自的主張; 3. 辯論階段; 4. 法律專家代表陳述我國(guó)和世界各主要國(guó)家和地區(qū)的有關(guān)法律法規(guī); 5. 表決有關(guān)條例議案。 學(xué)生:每個(gè)小組選擇其中一個(gè)角色,準(zhǔn)備陳述提綱和辯論材料,做到尊重科學(xué)、體察民意、以理服人、客觀公正、民主決策。 學(xué)生:根據(jù)教師下發(fā)的評(píng)價(jià)表,認(rèn)真聽(tīng)取控辨雙方的陳述,評(píng)出最佳辯論手。 四、教師精講 自20世紀(jì)70年代以來(lái),以基因工程為代表的生物技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)。轉(zhuǎn)基因作物已在美國(guó)、阿根廷及加拿大等國(guó)大面積種植,轉(zhuǎn)基因微生物已被大量用于商品化生產(chǎn)各種藥品,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的研究也取得令人矚目的進(jìn)展。這些基因工程生物對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥衛(wèi)生及社會(huì)倫理等方面產(chǎn)生了巨大的影響,在解決人類面臨的環(huán)境惡化、資源匱乏、效益衰退和疾病健康等問(wèn)題方面,顯示了巨大的作用。 但是,由于基因工程是一門新興的高新技術(shù),通過(guò)基因重組,可將動(dòng)、植物和微生物的基因相互轉(zhuǎn)移,打破了傳統(tǒng)育種之間的界限,能把一種生物體的基因轉(zhuǎn)移至毫不相關(guān)的另一種生物體中,創(chuàng)造出新的物種或新的品種,這必然使人們對(duì)這些產(chǎn)品產(chǎn)生不安和擔(dān)憂,由此引發(fā)了轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品的安全性的爭(zhēng)論。 目前,轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)可能引起的生物安全問(wèn)題,特別是自由研究、制造、引入(環(huán)境)、投放(如市場(chǎng))和排放轉(zhuǎn)基因有機(jī)物或轉(zhuǎn)基因生物可能產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和安全問(wèn)題,已經(jīng)引起許多國(guó)家的關(guān)注和學(xué)術(shù)界的爭(zhēng)論。最初對(duì)生物技術(shù)安全性的爭(zhēng)論來(lái)源于美國(guó)和一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家的學(xué)術(shù)界,后來(lái)逐漸擴(kuò)展到工業(yè)、農(nóng)業(yè)及商業(yè)等部門和文化。道德社會(huì)生活領(lǐng)域。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為,因轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)而造成的影響,其中既有積極的也有消極的;既有正面的推動(dòng)作用,也有負(fù)面的風(fēng)險(xiǎn);既有可以為人類帶來(lái)巨大的利益,也可能因管理或處置不當(dāng)而對(duì)人類和環(huán)境造成很大的不利影響,有些科學(xué)家認(rèn)為,轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)里大于弊,對(duì)現(xiàn)代生物技術(shù)的擔(dān)心是多余的,人類既然可以創(chuàng)造轉(zhuǎn)基因生物技術(shù),也可以駕馭它。概括起來(lái),關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物的爭(zhēng)論主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面: (1)轉(zhuǎn)基因生物可能對(duì)環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。 (2)轉(zhuǎn)基因生物可能對(duì)人體健康產(chǎn)生不利影響,嚴(yán)重的可以致癌和其他遺傳病。 (3)基因武器可能給人類帶來(lái)毀滅性的危險(xiǎn)。 現(xiàn)在,我國(guó)農(nóng)業(yè)部、衛(wèi)生部、國(guó)家出入境檢驗(yàn)檢疫局和國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局越來(lái)越重視轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品非得安全性,正密切關(guān)注國(guó)際上有關(guān)管理法規(guī)的動(dòng)向。 五、評(píng)價(jià)反饋 收回下發(fā)的評(píng)價(jià)表,師生共同評(píng)出最佳辯論手、優(yōu)秀學(xué)習(xí)小組。 六、課堂小結(jié) 一、基因工程的應(yīng)用 1、農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 (1) 獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物 (2)培育出具有各種抗逆性的作物新品種 2、畜牧業(yè)上的應(yīng)用 (1)培育各種具有優(yōu)良品質(zhì)的動(dòng)物 (2)利用動(dòng)物乳腺細(xì)胞獲得人類所需要的各種物質(zhì) 3、食品工業(yè)上的應(yīng)用 為人類開(kāi)辟新的食物來(lái)源 4、基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生 (1)生產(chǎn)基因工程藥品 (2)用于基因診斷與基因治療 基因診斷:用放射性同位素、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子做探針,利用DNA分子雜交的原理,鑒定被檢測(cè)標(biāo)本上的遺傳信息,達(dá)到檢測(cè)疾病的目的。 基因治療:把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中,達(dá)到治療疾病的目的。 5、基因工程與環(huán)境保護(hù) (1)用于環(huán)境檢測(cè) (2)用于被污染環(huán)境的凈化 二、關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性 三、本章小結(jié): 七、布置作業(yè) P106:拓展題2、3。 八、課后拓展 課外實(shí)踐:調(diào)查轉(zhuǎn)基因食品的發(fā)展現(xiàn)狀。 步驟要求:寫(xiě)出開(kāi)題報(bào)告、制作調(diào)查表、進(jìn)行調(diào)查、寫(xiě)出調(diào)查報(bào)告。 【板書(shū)設(shè)計(jì)】 (1)獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物 (2)培育出具有各種抗逆性的作物新品種 (1)培育各種具有優(yōu)良品質(zhì)的動(dòng)物 (2)利用動(dòng)物乳腺細(xì)胞獲得人類所需要的各種物質(zhì) 為人類開(kāi)辟新的食物來(lái)源 基因診斷: 基因治療: (1)用于環(huán)境檢測(cè) (2)用于被污染環(huán)境的凈化 基因工程與環(huán)境保護(hù) (1)生產(chǎn)基因工程藥品 (2)用于基因診斷與基因治療 基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生 食品工業(yè)上的應(yīng)用 畜牧業(yè)上的應(yīng)用 農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 基因工程的應(yīng)用 關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性 【習(xí)題詳解】 (一) 練習(xí) (P106) (二)拓展題 2.提示:例如,可以向客戶說(shuō)明農(nóng)場(chǎng)具備相應(yīng)的安全檢測(cè)設(shè)施和措施,已經(jīng)領(lǐng)取了農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書(shū),產(chǎn)品中所含有的成分都是自然界天然存在的物質(zhì),產(chǎn)品經(jīng)過(guò)試用表明對(duì)人體無(wú)害等。 3.提示:例如,“轉(zhuǎn)基因土豆——肝炎患者的希望!!”等。 (二)本節(jié)聚焦 (P102) 1、基因工程有哪些應(yīng)用? 基因工程有廣泛的應(yīng)用 ,在農(nóng)業(yè)上:可獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物;能培育出具有各種抗逆性的作物新品種 。在畜牧業(yè)上:培育各種具有優(yōu)良品質(zhì)的動(dòng)物;利用動(dòng)物乳腺細(xì)胞獲得人類所需要的各種物質(zhì)。在食品工業(yè)上:可為人類開(kāi)辟新的食物來(lái)源。在基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生方面:可生產(chǎn)基因工程藥品;可用于基因診斷與基因治療,基因診斷:用放射性同位素、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子做探針,利用DNA分子雜交的原理。 基因治療:把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞。在基因工程與環(huán)境保護(hù)上:用于環(huán)境檢測(cè):用于被污染環(huán)境的凈化. 2、轉(zhuǎn)基因食品安全嗎? 這是一道開(kāi)放試題,只要答案合理,都可以得分。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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- 基因工程及其應(yīng)用 2019 2020 年高 生物 基因工程 及其 應(yīng)用 教學(xué) 設(shè)計(jì) 教案
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