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1.3 基因工程的应用教案（人教版选修三）1.3基因工程的应用教案（人教版选修三）专题11.3基因工程的应用一、教学目标1.举例说明基因工程的应用和取得的丰硕成果。
2.关注基因工程的进展。
3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。
二、教学重点和难点1.教学重点基因工程在农业和医疗中的应用。
2.基因治疗教学困难。
3、教学策略1.加强收集信息和处理信息环节的指导。
基因工程的应用是基因工程基本操作程序的必然结果。
如果这一部分只是学习的结果，那么思考的力量是不够的。
因此，建议加强引导学生收集和处理信息的环节。
具体方法如下：无论是学习转基因植物方面的应用，还是学习转基因动物方面的应用，乃至转基因工程菌生产药物方面的应用，首先必须寻找目的基因。
教师可利用表1-1，指导学生整理课本中提供的信息，填写此表。
这样做既可以调动学生学习的积极性，也增强了他们分析和处理信息的能力。
表1-1转基因生物与目标基因之间的关系转基因生物抗虫棉抗真菌立枯丝核菌的烟草抗盐碱和干旱作物耐寒的番茄抗除草剂大豆增强甜味的水果甜味基因生产胰岛素的工程菌目的基因bt毒蛋白基因几丁质酶基因和抗毒素合成基因调节细胞渗透压的基因抗冻蛋白基因抗除草剂基因降低乳糖的奶牛肠乳糖酶基因人胰岛素基因目的基因从何来苏云金芽孢杆菌鱼人指导学生提高处理信息的能力，还可以体现在对教材内容的重组上。
例如，我们可以解决当前世界上存在的重大问题作为主题，如以解决“粮食”、“环境污染”、“能源危机”、“攻克不治之症”等问题作为主题，让学生将课文中的知识或学生知道的课外的基因工程应用方面的知识重组。
这些活动不仅培养学生处理信息的能力，而且使学生意识到自己的社会责任，激发他们用科技报效祖国的志向。
2.课文中的一些难点，建议采用小组讨论，师生共同归纳的方法学习。
课文中有几个地方学生对学习知识感兴趣，但课文描述很少，因此学生在学习中有一些困难。
例如，“什么是乳房生物反应器”、“什么是工程细菌”、“什么是基因治疗”等。
1.3基因工程的应用【导学目标】1.举例说岀基因工程应用及取得的丰硕成果。
2.关注基因工程的进展。
3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。
【自主学习】一、植物基因工程硕果累累植物基因工程技术主要用于提高农作物的_______ 能力、改良农作物的品质、利用植物生产等方面。
二、动物基因工程及基因工程药物2.基因工程药物（1）___________________________________ 方式：利用基因工程培育“”来生产药品。
（2）成果：利用“工程菌”可生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
三、基因治疗1.概念：把_____ 导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。
2.类型： ______ 基因治疗和_________ 基因治疗。
3.成果：将腺昔酸脱氨酶基因导入患者的淋巴细胞，治疗_________________________ o思考交流通过基因治疗的患者体内是否还存在与该病有关的缺陷基因？正误判断1.基因工程育种与传统育种相比并无优势。
（）2.通过植物基因工程可以减少农药的使用量。
（）3.利用乳腺生物反应器生产的蛋白质与天然的蛋白质不同。
（）4.所有遗传病都可以通过基因治疗彻底治好。
（）【合作探究】例1继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。
最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。
请回答下列问题：（1） _____________________________________________________________________ 将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用的方法是_________________________________________ o （2） _____________________________________________________________________ 进行基因转移时，通常要将外源基因转入_____________________________________________________ 中，原因是（3） ___________________ 通常采用技术检测外源基因是否插入到小鼠的基因组。
《基因工程的应用》教案一、教材分析《基因工程的应用》是人教版选修3专题1基因工程中第3节内容，是前一节基因工程基本操作程序的一个必然结果，有助于学生增加对基因工程的了解，增强学习生物的兴趣。
对于基因工程的应用，除了可以从教材中获得相关资料，还可以要求学生搜集基因工程应用成果的资料，在课堂上加以展示。
二、教学目标知识目标⑴举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。
⑵关注基因工程的进展。
⑶认同基因工程的应用促进生产力的提高。
能力目标通过引导学生网上探究，引导学生主动参与，培养收集处理信息的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。
情感态度与价值观养理论联系实际的良好学风，培养爱国主义热情。
关注科学与社会。
三、重点难点教学重点基因工程在植物和动物方面的应用教学难点转Bt毒蛋白基因的原理、乳腺生物反应器的原理。
四、教学过程1.复习基因工程的基本操作过程。
2.展示与基因工程相关的词汇、标识、相关人物组织学生讨论与基因工程热点话题有关的内容，各抒己见，以小组为单位，讨论后派代表发言。
3.组织学生讨论生活中的转基因4.引入基因工程植物的成果将课前布置的探究性学习作业作展示，展示内容《基因工程植物的研究进展》，学生利用口述、资料、幻灯片展示。
5.引入抗逆转基因植株（以抗虫植株为例）列举“反转”人士的意见，向学生提问，转基因农业会对人类造成非常严重的后果，会对食用者产生不可预料的严重后果吗？Bt毒蛋白基因的作用机理启发学生思考，Bt毒蛋白是否会对人产生影响6.列举其他抗虫基因，启发学生说出机理。
7.抗病基因的研究进展（病毒、细菌、真菌）列举“反转”人士崔永元的意见，启发学生思考，培育抗病转基因作物是否会给人类带来灾难。
讲述CP（病毒外壳蛋白基因）的作用机制，激发学生的学习兴趣，培养学生的探究水平。
8．引入基因工程动物的成果将课前布置的探究性学习作业作展示，展示内容《基因工程动物的研究进展》，学生利用口述、资料、幻灯片展示。
第3节基因工程的应用[教学目标]1、列举基因工程在植物、动物、微生物方面的具体应用及取得的丰硕成果。
2、关注基因工程的进展。
3、认同基因工程的应用促进生产力的提高。
[教学重点和难点]1、教学重点基因工程在农业和医疗等方面的应用；2、教学难点基因治疗。
[教学过程]一、植物基因工程的成果：植物基因工程技术主要用于提高农作物的能力，以及改良农作物的和利用植物生产等方面。
〔一〕抗虫转基因植物1．杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、抑制剂基因、抑制剂基因、植物凝集素基因等。
2．成果：抗虫植物：棉、玉米、马铃薯、番茄等。
(二)抗病转基因植物1．植物的病原微生物：、真菌和细菌等。
2．抗病基因种类(1)抗病毒基因：病毒基因和病毒的复制酶基因。
(2)抗真菌基因：基因和抗毒素合成基因。
(3)成果：烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。
(三)抗逆转基因植物1．抗逆基因：调节细胞基因使作物抗碱、抗旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因，使作物抗除草剂。
2．成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。
(四)转基因改良植物品质1．优良基因：必需氨基酸的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有关的基因。
2．成果：转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。
例1、科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关表达中正确的选项是( )①该技术将导致定向变异②DNA连接酶把目的基因与运载体黏性末端的碱基对连接起来③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料④受精卵是理想的受体A．①②③④B．①③④C．②③④D．①②④二、动物基因工程的成果(一)提高动物的生长速度1．生长基因：外源基因。
2．成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼。
(二)改善畜产品的品质1．优良基因：肠乳糖酶基因。
2．成果：转基因牛含量少。
(三)转基因动物生产药物1．基因来源：药用基因+ 蛋白基因+启动子。
2．成果：乳腺生物反应器。
(四)转基因动物作器官移植的供体1．器官供体：抑制或除去抗原决定基因。
[键入文字]
《基因工程的应用》教学设计
1.3基因工程的应用
1 教材分析
《基因工程的应用》是人教版选修3 专题1 基因工程中第3 节内容，是前一节基因工程基本操作程序的一个必然结果，有助于学生增加对基因工程的了解，增强学习生物的兴趣。
对于基因工程的应用，除了可以从教材中获得相关资料，还可以要求学生搜集基因工程应用成果的资料，在课堂上加以展示。
2 学情分析
学生已经掌握了基因工程的基本工具及其基本操作程序，要记牢须兴趣先行，理论联系生活，应用为最高境界。
首先，布置学生预习，搜集基因工程应用成果的资料，并用PPT 展示出来。
这样做的目的一方面锻炼了学生搜集整合信息的能力，还给了学
1。
1.3 基因工程的应用
一、教学目标
1.通过阅读文本、观察图片，能够举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。
2.通过查阅资料、观看图像，关注基因工程的进展。
3.通过资料分析、师生交流，能概括出基因治疗的原理及过程并说出基因芯片的概念。
二、教学重点和难点
1.教学重点
基因工程在农业和医疗等方面的应用
2.教学难点
基因治疗
三、教学过程
知识一：植物基因工程硕果累累
植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力、改良农作物的品质、利用植物生产药物等方面。
1．抗虫和抗病转基因植物
2.抗逆转基因植物
(1)抗逆基因：调节细胞渗透压的基因使农作物抗盐碱、抗干旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。
(2)成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。
3．利用转基因改良植物的品质
(1)优良基因：必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和与植物花青素代谢有关的基因。
(2)成果：富含赖氨酸的转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。
[思考交流]
1．抗虫的基因能抗病吗？为什么？
【提示】不能。
因为每一种基因都有其特定的结构和功能。
知识二：动物基因工程及基因工程药物
1.动物基因工程应用的几个方面
2.基因工程药物
(1)方式：利用基因工程培育“工程菌”来生产药品。
(2)成果：利用“工程菌”可生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
【优化设计】-高中生物 1.3基因工程的应用教案新人教版选修3教学建议2.将“基因工程的概念与原理”与本节内容一起学习,加强学生对基因工程概念的理解,通过一个又一个转基因生物实例,能更好理解“DNA分子水平”“定向改造生物性状”“基因重组”等基因工程这一概念中的关键词。
既能学好概念,反过来又能帮助学习基因工程的实例。
3.教材中的一些难点,如关于乳腺生物反应器、工程菌、基因治疗等,可适当讲解。
关于乳腺生物反应器,其基本过程与其他转基因动物操作过程相同,不同之处可单独提出,如需要使用乳腺组织中特异表达的启动子。
关于工程菌,可结合基因工程操作程序以及微生物生长和代谢的特点,说明用其生产药物的优越性。
关于基因治疗,可结合教材中的具体实例归纳出大致治疗过程。
参考资料基因治疗1.基因治疗的定义基因治疗狭义上指用具有正常功能的基因置换或增补患者体内有缺陷的基因,从而达到治疗疾病的目的。
而广义上指把某些遗传物质转移到患者体内,使其在体内表达,最终达到治疗某种疾病的方法。
2.基因治疗的分类(1)基因治疗按基因操作方式分为两类,一类为基因修正和基因置换,即将缺陷基因的异常序列进行矫正,对缺陷基因精确地原位修复,不涉及基因组的其他任何改变。
通过同源重组即基因打靶技术将外源正常的基因在特定的部位进行重组,从而使缺陷基因在原位特异性修复。
另一类为基因增强和基因失活,是不去除异常基因,而通过导入外源基因使其表达正常产物,从而补偿缺陷基因等的功能;或特异封闭某些基因的翻译或转录,以达到抑制某些异常基因表达的目的。
(2)按靶细胞类型又可分为生殖细胞基因治疗和体细胞基因治疗。
广义的生殖细胞基因治疗以精子、卵子和早期胚胎细胞作为治疗对象。
由于当前基因治疗技术还不成熟,以及涉及一系列伦理学问题,生殖细胞基因治疗仍属禁区。
在现有的条件下,基因治疗仅限于体细胞基因治疗。
3.基因治疗的基本步骤(1)目的基因的转移:在基因治疗中迄今所应用的目的基因转移方法可分为两大类:病毒方法和非病毒方法。
高中生物人教版选修3 专题1 基因工程1.3 基因工程的应用(编写人：宋英坚 )班别姓名学号第小组【核心素养目标】1.举例说出植物基因工程应用及取得的成果；2.了解动物动物基因工程的应用以及前景；3.了解基因药物和基因治疗的发展。
【基础知识梳理】（课前自主学习课本P17-24，完成基础知识）一、植物基因工程的应用1.应用的范围:植物基因工程技术主要用于提高农作物的①,改良农作物的②和利用植物生产药物等方面。
2.抗虫转基因植物(1)来源:从某些生物中分离出具有③的基因,将其导入作物中,使其具有抗虫性。
(2)抗虫基因的类型:用于杀虫的基因主要是④基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。
(3)优点:减少了农药的使用,降低了生产成本,减少了⑤,降低了对农作物的危害。
3.抗病转基因植物抗病转基因植物所采用的基因,使用最多的是⑥基因和病毒的复制酶基因;抗真菌转基因植物中可使用的基因有几丁质酶基因和⑦基因。
4.抗逆转基因植物目前科学家们正在利用一些可以调节⑧的基因,来提高农作物抗盐碱和抗干旱的能力,这在烟草等植物中已获得了比较明显的成果。
将⑨基因导入大豆、玉米等作物,喷洒除草剂时,杀死田间杂草而不损伤作物。
5.利用转基因改良植物的品质科学家将必需氨基酸含量多的⑩基因,导入植物中,或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的,以提高这些氨基酸的含量。
二、动物基因工程的应用1.提高动物的生长速度:通过动物基因工程将外源基因导入绵羊体内,使转基因绵羊的生长速率比一般的绵羊提高30%。
2.改善畜产品品质:科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,使母牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大降低,改善了畜产品的品质。
3.转基因动物生产药物:科学家将药用蛋白基因与等调控组件重组在一起,通过等方法,导入哺乳动物的受精卵中,然后将受精卵送入母体内,使其生长发育成转基因动物。
转基因动物进入后,可以通过分泌的乳汁来生产所需的药品,因而称为或乳房生物反应器。
选修三专题一第3节基因工程的应用
一、教学目标
1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。
2.关注基因工程的进展。
3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。
二、教学重点和难点
1.教学重点
基因工程在农业和医疗等方面的应用。
2.教学难点
基因治疗。
三、教学过程
1、转基因生物与目的基因的关系
转基因生物目的基因目的基因从何来
抗虫棉Bt毒蛋白基因苏云金芽孢杆菌抗真菌立枯丝核菌的烟草几丁质酶基因和抗毒素合成基因
抗盐碱和干旱作物调节细胞渗透压的基因
耐寒的番茄抗冻蛋白基因鱼
抗除草剂大豆抗除草剂基因
增强甜味的水果降低乳糖的奶牛
甜味基因肠乳糖酶基因
生产胰岛素的工程菌人胰岛素基因人
讨论：
1、用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质（如教材中列举的血清白蛋白、抗凝血酶等）比工厂化生产的优越之处有哪些？（乳腺生物反应器的优点：①产量高；②质量好；
③成本低；④易提取。
）
简介：动物乳腺生物反应器
1987年美国科学家戈登（Gordon）等人首次在小鼠的奶中生产出一种医用蛋白──tPA （组织
型纤溶酶原激活物），展示了用动物乳腺生产高附加值产品的可能性。
利用动物乳腺生产高价值产
品的方式称为动物乳腺反应器。
为什么要用动物乳腺作为反应器生产高价值的蛋白质产品呢？这是因为动物乳房是一种高度分化的专门化腺体，合成蛋白质的能力非常强，尤其是一些经过长期的遗传改良，专门产奶的乳用动物品种，蛋白质合成能力更是惊人。
一头优质奶牛，一年可产奶10 000 kg。
即便是一只奶山羊，一年也可产奶2 000 kg。
动物乳腺生物反应器归纳起来有四大优点：①产量高，且易收获目标产品，可以随乳汁分泌而排出动物体外；②目标产品的质量好。
动物乳腺组织不仅具有按遗传信息流向合成蛋白质的能力，而且具备一整套对蛋白进行修饰和加工的能力，如糖基化、羧化、磷酸化以及分子组装等，而微生物和植物系统都不具备这种全面的蛋白质后加工能力；③产品成本低；④从奶牛中提取产品，操作比较简单。
正因为利用动物乳腺生物反应器生产高附加值的产品有上述优点，目前利用动物乳腺生物反应器生产医用蛋白质已成为一种风险投资产业，受到科学家、商界和医药界的高度重视。
目前瞄准的目标医药产品有：①血液蛋白质，如表1-2所示，这些血液蛋白质有巨大的经济效益，其中利用奶牛生产的凝血酶Ⅲ已通过第三期临床实验，即将投放市场。
②第二代医用蛋白质，主要有抗体、降钙素、人的生长激素、胰岛素等药物蛋白，乳白蛋白、乳铁蛋白等营养蛋白，疫苗，组织修复物等。
③生产“人源化牛奶”，即用成人的乳蛋白基因替代牛的乳蛋白基因，使牛奶变成像人奶的一种基因工程奶。
动物乳腺生物反应器的做法与转基因动物的操作是相同的，只是为了将目标产品在乳汁中形成，需要使用乳腺组织中特异表达的启动子，即在目标产品蛋白质编码框的前面加上乳腺组织中特异表达的启动子等，构建成表达载体后通过注射导入受精卵中，再将其送入母体动物内，发育成动物个体，这个转基因动物就会在奶中产生所需要的目标产品。
2、用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？
用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作过程相同。
不同之处：为了将目标产品在奶中形成，需要使用乳腺组织中特异表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成表达载体。
操作过程大致归纳为：获取目的基因（例如血清白蛋白基因）→构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）→显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎送入母体动物→发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）。
3、什么叫工程菌？
关于工程菌的学习，也可结合基因工程操作程序，予以说明，并结合微生物生长和代谢的特点，说明工程菌生产药物的优越性。
补充：利用微生物生产药物的优越性何在?
所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。
与传统的制药相比有以下优越性：
（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。
（2）可以解决传统制药中原料来源的不足。
例如，胰岛素是治疗糖尿病患者的药物，一名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。
1978年科学家用2 000 L大肠杆菌发酵液得到100 g胰岛素，相当于从1 000 kg猪胰脏中提取的量。
又如，生长素是治疗侏儒症患者的药物，治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中提取生长素。
利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。
（3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。
4、什么是基因治疗？
关于基因治疗，可结合课文中的具体实例，归纳出大致治疗过程。
至于是否采用讨论方式，可根据课堂时间而定。
如果时间紧，也可采用教师引导学习的方法。
四、答案和提示
思考与探究
根据所学内容，试概括写出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。
提示：基因工程可以生产人类需要的药物，如胰岛素、干扰素等。
我们吃的某些食品如番茄、大豆等也可以是基因工程产品。
农业生产中的抗虫棉、抗病毒烟草、抗除草剂大豆等都已进入商品化生产，上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成本过高。
五、知识拓展
1.利用微生物生产药物的优越性何在?
所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。
与传统的制药相比有以下优越性：
（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。
（2）可以解决传统制药中原料来源的不足。
例如，胰岛素是治疗糖尿病患者的药物，一名糖
尿病患者每年需用的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。
1978年科学家用2 000 L大肠杆菌发酵液得到100 g胰岛素，相当于从1 000 kg猪胰脏中提取的量。
又如，生长素是治疗侏儒症患者的药物，治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中提取生长素。
利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。
（3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。
2.在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳蛋白基因可以抗病毒侵染？
关于病毒外壳蛋白（coat p rotein，CP）基因导入植物后的抗病毒机理，目前有几种假说。
一种假说认为：CP基因在植物细胞内表达积累后，当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞后，会立即被这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核酸分子的复制和翻译。
另一种假说认为：植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分子不能释放出来。
然而最近的研究表明，如果将病毒的外壳蛋白的AUG起始密码缺失，使之不能被翻译，或者将外壳蛋白基因变成反义RNA基因，整合到植物细胞染色体上，转基因植物则有很好的抗性。
因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用，而是CP基因转录出RNA后，与入侵病毒RNA之间的相互作用起到了抗性作用。
利用CP介导的抗病毒性还存在一些问题：①转基因植物对病毒的抗性有局限性，仅限于特定的病毒（被使用CP基因的病毒）或密切相关的病毒；②转基因植物大多数只是发病延缓，一般为两周，并非根治；③潜在着植物表达的外壳蛋白包被与另一种病毒形成新的杂合病毒的危险。
