《基因工程及其延伸技術(shù)應(yīng)用廣泛》第1課時(shí)示范課教學(xué)設(shè)計(jì)

第二節(jié)基因工程及其延伸技術(shù)應(yīng)用廣泛（第1課時(shí)）?教學(xué)目標(biāo).說明基因工程在醫(yī)療制藥、法醫(yī)鑒定、農(nóng)牧業(yè)育種、環(huán)境保護(hù)行業(yè)的開展，給社會(huì)帶來巨大的進(jìn)步。.認(rèn)同基因工程的應(yīng)用價(jià)值。.關(guān)注基因工程的進(jìn)展。?教學(xué)重難點(diǎn)【教學(xué)重點(diǎn)】基因工程在醫(yī)療制藥、法醫(yī)鑒定、農(nóng)牧業(yè)育種、環(huán)境保護(hù)行業(yè)的開展，給社會(huì)帶來巨大的進(jìn)步。【教學(xué)難點(diǎn)】乳腺生物反響器。?教學(xué)過程【新課引入】引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)血糖調(diào)節(jié)的知識(shí)引出胰島素的生產(chǎn)歷史。（1）糖尿病的治療需要哪種激素？（胰島素）（2）這種激素需口服還是注射？為什么？（注射，口服會(huì)被水解為氨基酸，失去藥效）（3）胰島素是如何生產(chǎn)的？傳統(tǒng)方法：從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中獲取。一位糖尿病病人使用一年的胰島素需要上千頭牛，生產(chǎn)的本錢非常高。基因工程方法：1978年，科學(xué)家將編碼人胰島素的基因?qū)氪竽c桿菌細(xì)胞中，使大腸桿菌表達(dá)重組人胰島素。我國擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基因工程藥物——重組人胰島素已經(jīng)研制成功并得到了廣泛應(yīng)用?！具^渡】除了生產(chǎn)胰島素，基因工程還有哪些應(yīng)用呢？

【新知講解】一、應(yīng)用基因工程技術(shù)診斷、治療、研究疾病【學(xué)生活動(dòng)】閱讀教材122?125頁，應(yīng)用基因工程技術(shù)診斷、治療、研究疾病領(lǐng)域開展迅速，主要在四個(gè)方面取得了引人矚目的成果。將基因相關(guān)技術(shù)與其對(duì)應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用連線。實(shí)際應(yīng)用a.檢測患者自身是否攜帶缺陷基因?qū)嶋H應(yīng)用a.檢測患者自身是否攜帶缺陷基因b.診斷患者是否感染某種病原體c.產(chǎn)前基因診斷d.向患者導(dǎo)入正?；蚣m正或補(bǔ)償基因缺陷e.生產(chǎn)基因工程藥物f.為研究疾病機(jī)理提供模型②PCR技術(shù)③基因治療④轉(zhuǎn)基因生物⑤轉(zhuǎn)基因動(dòng)物【教師活動(dòng)】應(yīng)用基因工程技術(shù)診斷、治療、研究疾病領(lǐng)域開展迅速，主要在四個(gè)方面取得了引人矚目的成果。.運(yùn)用核酸分子雜交、PCR等技術(shù)進(jìn)行基因診斷一方面，核酸分子雜交和PCR技術(shù)常用來檢測患者自身攜帶的缺陷基因。例如，鐮刀形貧血癥基因檢測。3'另一方面，靈敏度極高的PCR技術(shù)常用于診斷患者是否感染某種病原體。例如，運(yùn)用PCR技術(shù)檢測血液中是否存在HIV病毒基因組。3'鍵狀細(xì)胞卜球最白基因-CCTGTGG-IIIIIII-GGACACC-..正常個(gè)體P-球蛋白基因IIIIIIIIIIIIII-GGACTCC',1IIIIIII-GGACTCC',13,-CCT（；AG（；-MstIIIIIII-GGACTCC',13,京交提舒鐮刀形貧血癥基因檢測

感染者血清中微量的HW顆粒未感染者的運(yùn)用PCR技術(shù)檢測血液中是否存在感染者血清中微量的HW顆粒未感染者的【過渡】目前，人們運(yùn)用PCR并結(jié)合其他技術(shù)，不僅可以在患者未發(fā)病，甚至出生前就能確診其是否患有鐮刀形貧血癥、血友病等疾病，還可以根據(jù)某些核苜酸序列的特異性差異來推測某人患阿爾茨海默病以及癌癥等疾病的風(fēng)險(xiǎn)。隨著基因測序技術(shù)進(jìn)一步開展，有望研制出專門針對(duì)個(gè)人基因特點(diǎn)的藥物。.向患者體內(nèi)導(dǎo)入正?；蜻M(jìn)行基因治療基因治療:是指向有基因缺陷的細(xì)胞中引入正常功能的基因，以糾正或補(bǔ)償基因的缺陷，從而到達(dá)治療的目的?；蛑委熤饕槍?duì)?些嚴(yán)重威脅人類健康的遺傳病，如血友病、惡性腫瘤等?；?qū)爰?xì)胞的過程常以修飾過的病毒為載體，如腺病毒和逆轉(zhuǎn)錄病毒。成功案例：1990年：美國完成了世界首例重癥免疫缺陷病的基因治療。1994年：美國科學(xué)家以修飾過的腺病毒為載體，首次對(duì)一位囊性纖維病患者進(jìn)行了基因治療。1991年：我國進(jìn)行了世界上首例B型血友病的基因治療臨床實(shí)驗(yàn)。2003年：我國食品藥品監(jiān)督管理總局為世界首個(gè)癌癥基因治療藥物頒發(fā)了新藥證書一一治療惡性腫瘤的重組人p53腺病毒注射液?！具^渡】雖然已經(jīng)有一些運(yùn)用基因治療成功的臨床實(shí)驗(yàn)，但是基因治療仍面臨著很多挑戰(zhàn)。科學(xué)家要繼續(xù)探索如何控制轉(zhuǎn)入的基因在正確的時(shí)間和空間表達(dá)出適量的蛋白質(zhì)產(chǎn)物，同時(shí)確?；虻牟迦氩粫?huì)影響其他基因的正常功能。.利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)基因工程藥物可將相關(guān)藥物基因轉(zhuǎn)入動(dòng)物、植物和微生物體內(nèi)。（1）類型：細(xì)胞因子、抗體、疫苗和激素等。（2）應(yīng)用：預(yù)防和治療人類腫瘤、心血管疾病、傳染病、糖尿病和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等。（3）實(shí)例：我國生產(chǎn)的重組人干擾素、血小板生成素、促紅細(xì)胞生成素和粒細(xì)胞集落刺激因子等基因工程藥物均已投放市場?！具^渡】科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在用微生物或植物細(xì)胞產(chǎn)物生產(chǎn)一些基因工程藥物時(shí)，獲得的表達(dá)產(chǎn)物活性不佳，且提純困難。如何解決這個(gè)問題呢？提示：用轉(zhuǎn)基因哺乳動(dòng)物生產(chǎn)藥物?！緦W(xué)生活動(dòng)】閱讀教材中與乳腺生物反響器有關(guān)的內(nèi)容，思考并討論以下問題：（1）什么是乳腺反響器？提示：將藥用蛋白基因與乳腺中特異性表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控原件重組，獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，通過分泌乳汁生產(chǎn)所需要藥品。稱為“乳腺生物反響器二（2）獲得乳腺生物反響器的步驟和培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的步驟有什么區(qū)別？提示：在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，需要在編碼目的蛋白的基因序列前加上在乳腺中特異性表達(dá)的基因的啟動(dòng)子。（3）與工廠化生產(chǎn)藥用蛋白相比，用動(dòng)物乳腺作為反響器生產(chǎn)藥用蛋白的優(yōu)越之處有哪些？a.乳汁以連續(xù)合成，頻繁采集不會(huì)對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生危害；b.乳汁成分相對(duì)簡單、明確，便于藥物的提取。（4）繪制用基因工程技術(shù)獲得乳腺反響器的流程圖。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物（雌性動(dòng)物乳汁中含有藥用蛋白）【易錯(cuò)辨析】基因表達(dá)載體導(dǎo)入的是受精卵，而不是乳腺上皮細(xì)胞，這樣由受精卵發(fā)育成的個(gè)體細(xì)胞中均含有H的基因，但由于目的基因與乳腺中特異表達(dá)重組基因的啟動(dòng)子等調(diào)控原件重組在一起，所有目的基因只在乳腺細(xì)胞中表達(dá)。（5）實(shí)例：已在牛和山羊等乳腺生物反響器中獲得了抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素和a-抗胰蛋白酶等重要醫(yī)藥產(chǎn)品。.轉(zhuǎn)基因動(dòng)物可為研究疾病機(jī)理提供模型借助轉(zhuǎn)基因技術(shù)，人們不僅可以獲得基因、改造基因，還可以“敲除”某些基因。例如，通過在基因中插入DNA片段使該基因永久失活，再通過觀察轉(zhuǎn)基因生物性狀變化，可以推測該基因的功能。實(shí)例：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)敲除腸堿性磷酸酶基因的小鼠更容易發(fā)胖，從而推測該基因有“保持身材”的作用，也許不久的將來肥胖會(huì)被“根治”?！窘Y(jié)論】轉(zhuǎn)基因動(dòng)物也成為研究致病機(jī)理和測試治療方法的理想模型。二、應(yīng)用基因工程技術(shù)進(jìn)行法醫(yī)鑒定.法醫(yī)鑒定概念：包括個(gè)體識(shí)別和親子鑒定等內(nèi)容。原理：①早期：抗原-抗體雜交技術(shù)。②現(xiàn)在：核酸分子雜交或PCR技術(shù)。.DNA指紋除了同卵雙胞胎外，我們每個(gè)人都擁有自己獨(dú)特的DNA。經(jīng)過限制酶剪切、甩泳、與標(biāo)記的探針進(jìn)行核酸分子雜交，得到的圖譜也是特異的，就像人的指紋一樣，所以科學(xué)家稱之為DNA指紋。三、基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用【教師活動(dòng)】通過基因工程，很多農(nóng)作物在抗蟲、抗病、抗逆、產(chǎn)品的品質(zhì)等方面不斷被改良。.轉(zhuǎn)基因抗蟲植物（1）目的基因：W抗蟲蛋白基因。（2）方法：從某些生物中別離出具有抗蟲功能的基因，導(dǎo)入作物，使其具有抗蟲性。（3）優(yōu)點(diǎn)：防治作物蟲害的開展趨勢。（4）實(shí)例：轉(zhuǎn)基因抗蟲植物有轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花、玉米、水稻、大豆、馬鈴薯等。.轉(zhuǎn)基因抗病植物（1）目的基因：抗病基因。（2）方法：將來源于某些病毒、真菌等的抗病基因?qū)胫参?，培育出轉(zhuǎn)基因抗病植物。（3）優(yōu)點(diǎn)：防治作物病害的發(fā)生，減少環(huán)境污染。（4）實(shí)例：如轉(zhuǎn)基因抗病毒甜椒、番木瓜和煙草等。.轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物（1）現(xiàn)狀：大多數(shù)除草劑不僅能殺死田間雜草，還會(huì)損傷作物，導(dǎo)致作物減產(chǎn)。（2）目的基因：抗某種除草劑的基因。（3）方法：將降解或抵抗某種除草劑的基因?qū)胱魑?，可培育出抗除草劑的作物品種。（4）優(yōu)點(diǎn)：田間雜草會(huì)被殺死，而作物不會(huì)受到傷害。（5）實(shí)例：轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米、大豆、油菜和甜菜等。.改善植物的品質(zhì)（1）將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参镏校岣甙被岬暮?，科學(xué)家培育的某種轉(zhuǎn)基因玉米中賴氨酸的含量比對(duì)照高30%。（2）我國科學(xué)家將與植物花青素代謝相關(guān)的基因?qū)氚珷颗Ｖ校顾尸F(xiàn)出自然界沒有的顏色變異，大大提高觀賞價(jià)值?！具^渡】獲得生長快、體型大、性狀優(yōu)良的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物一直是研究的熱點(diǎn)。.提高動(dòng)物的生長速度（1）目的基因：生長激素基因。（2）方法：將外源生長激素基因?qū)雱?dòng)物體內(nèi)，以提高動(dòng)物的生長速率。（3）實(shí)例：我國科學(xué)家培育的轉(zhuǎn)生長激素基因鯉魚，同等養(yǎng)殖條件下，生長速率比非轉(zhuǎn)基因鯉魚提高了42%~115%。.改善畜產(chǎn)品品質(zhì)（1）現(xiàn)狀：我國約1/3的成年人乳糖不耐受。（2）目的基因：腸乳糖酶基因。（3）方法：將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中乳糖含量大大降低，其他營養(yǎng)成分不受影響。四、基因工程技術(shù)可用于保護(hù)生態(tài)環(huán)境自然條件下，有些微生物具有采礦或分解有毒污染物的珍貴能力，科學(xué)家將這些微生物的基因進(jìn)行改造，獲得了擁有珍貴性狀并易于培養(yǎng)的轉(zhuǎn)基因工程菌。（1）采礦：攝取環(huán)境中的銅、鉛等重金屬，在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為硫酸銅、硫酸鉛等易于提取的化合物。（2）分解有毒污染物：降解氯化煌和其他有毒化合物，處理石油泄漏污染問題?！菊n堂小結(jié)】根據(jù)課件中的提示，復(fù)習(xí)本節(jié)課的重點(diǎn)知識(shí)?；蚬こ痰膽?yīng)用基因工程的應(yīng)用基因工程的應(yīng)用【課堂檢測】基因工程的應(yīng)用.以下有關(guān)基因工程的應(yīng)用的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是（C）A.利用基因工程可改良作物的品質(zhì)，提高其營養(yǎng)價(jià)值B.通過乳腺生物反響器可生產(chǎn)抗凝血酶等重要的醫(yī)藥產(chǎn)品C.將正?；?qū)胧荏w細(xì)胞，以對(duì)21三體綜合征進(jìn)行治療D.制備工程菌以實(shí)現(xiàn)對(duì)胰島素、血清白蛋白的大規(guī)模生產(chǎn).采用基因工程技術(shù)將人凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫?，培育出轉(zhuǎn)基因羊。但是人凝血因子只存在于該轉(zhuǎn)基因羊的乳汁中。以下有關(guān)表達(dá)正確的選項(xiàng)是（B）A.人凝血因子基因只存在于山羊的乳腺細(xì)胞中B.可用顯微注射技術(shù)將含有人凝血因子基因的重組DNA分子導(dǎo)入羊的受精卵C.在該轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子基因在各種體細(xì)胞中都能表達(dá)D.人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄時(shí)，DNA聚合施以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA.以下圖