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2019-2020年高中生物 基因工程及其應(yīng)用 第2課時(shí)示范教案 新人教版 ●教學(xué)過程 ［課前準(zhǔn)備］ 1.教師準(zhǔn)備 （1）教師將聽證會規(guī)則、程序、角色扮演的程序和具體要求以及評價(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，請有關(guān)專家學(xué)者到學(xué)校做有關(guān)基因工程知識的講座。 （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，查找大量資料，完善網(wǎng)頁內(nèi)容，建立內(nèi)容豐富的“基因工程知識資源庫”。 （5）教師根據(jù)學(xué)生的資料準(zhǔn)備狀況、知識的準(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)生聽課記錄和評價(jià)表》。 （6）教師編制《研究性學(xué)習(xí)課題研究專題報(bào)告》。 2.學(xué)生準(zhǔn)備 （1）學(xué)生預(yù)習(xí)教材，對教材中的內(nèi)容做宏觀地了解。 （2）利用課余時(shí)間，通過看書、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）按聽證會的要求擺好課桌椅，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。 ［情境創(chuàng)設(shè)］ 教師：通過課件向?qū)W生展示基因工程給人類帶來巨大成就的圖片。同時(shí)述說如下：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，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30多年的發(fā)展歷程，取得了驚人的成績，特別是近10年來，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)等方面開拓了廣闊的發(fā)展前景。 今天就由同學(xué)們來闡述自己的認(rèn)識和看法。 ［師生互動］ 教師：首先請各小組匯報(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、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xx年的短短五年間，全球轉(zhuǎn)基因作物從170104 hm2發(fā)展到4 420104 hm2，其推廣速度是前所未有的…… 學(xué)生2：基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)中的應(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，通過感染或顯微注射技術(shù)將重組DNA轉(zhuǎn)移到動物受精卵中，并由這種受精卵發(fā)育成新個(gè)體，這就是我們在前面提到的轉(zhuǎn)基因動物。通過轉(zhuǎn)基因動物人們可以獲得所需要的各種優(yōu)良品種。 1982年，美國科學(xué)家將人的生長基因和牛的生長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“超級鼠”，這是世界上第一只轉(zhuǎn)基因動物。人們還用同樣的方法，陸續(xù)獲得了自然界中從來就不曾有過的“超級綿羊”和“超級魚”等動物。例如：轉(zhuǎn)基因綿羊，比一般綿羊生長快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)月后體重可達(dá) 90 kg，生長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)合成過程的基因取出來，經(jīng)過一系列基因操作，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、動物或動物細(xì)胞、植物或植物細(xì)胞，在受體細(xì)胞不斷繁殖過程中，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分子雜交過程的動畫效果） 基因診斷：運(yùn)用基因分析對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)診斷方法是通過表現(xiàn)型來推測基因型，而基因診斷是從基因著手來推斷表現(xiàn)型，即繞過基因產(chǎn)物，通過直接探查基因進(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。基因診斷也稱為DNA診斷或基因探針技術(shù)，即在DNA水平分析檢測某一基因，從而對特定的疾病進(jìn)行診斷。用放射性同位素（如P）、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子作探針，利用DNA分子雜交原理，鑒定被檢測標(biāo)本上的遺傳信息，達(dá)到檢測疾病的目的。 癌細(xì)胞的病變過程，主要是由于基因調(diào)節(jié)控制失靈，通過基因診斷，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，通過基因診斷，發(fā)現(xiàn)病人缺少一種合成半乳糖轉(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人類疾病進(jìn)行治療。具體地說，它是利用基因轉(zhuǎn)移或基因調(diào)控的手段，將正?；蜣D(zhuǎn)入疾病患者機(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；或者是通過基因調(diào)控的手段，有目的地抑制異?；虮磉_(dá)或重新開啟已關(guān)閉的基因，達(dá)到治療遺傳病、腫瘤、艾滋病、心血管病等疾病的目的。 學(xué)生4：基因工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用 隨著人類社會的發(fā)展，糧食危機(jī)越來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辟新的食物來源。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，人們還可以從微生物中獲得人們所需要的各種營養(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。據(jù)報(bào)道，用DNA探針可以檢測飲用水中病毒的含量。具體方法：用一個(gè)特定的DNA片段制成探針，與被測的病毒DNA雜交，從而把病毒檢測出來。與傳統(tǒng)方法相比具有快速、靈敏的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的檢測一次需幾天或幾個(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1 t水中檢測出 10個(gè)病毒來，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)對環(huán)境造成很大的污染。自然界中，假單孢桿菌能夠分解石油，但是，每一種假單孢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，把能分解三種烴類的基因都轉(zhuǎn)到能分解另一種烴類的假單孢桿菌內(nèi)，創(chuàng)造出了能同時(shí)分解四種烴類的“超級細(xì)菌”。 學(xué)生6：21世紀(jì)，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)在請同學(xué)們看我摘錄的一則消息：xx年英國的研究人員普斯陶伊通過新聞媒體向人們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。你們怎樣看待轉(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)基因食品利弊爭論的要點(diǎn)》，對教科書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：將聽證會角色扮演的程序、規(guī)則和具體要求以及評價(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。 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上，收集證據(jù)，按規(guī)定程序陳述。 模擬聽證會 議題：近來，一些市民和媒體紛紛向市政府反映了他們對轉(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。請你作為上述A～G的任一角色參加聽證會，就是否應(yīng)當(dāng)對轉(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。 聽證會程序 （1）決策部門的主管陳述聽證會議題及議程（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和世界各主要國家和地區(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)的評價(jià)表，認(rèn)真聽取控辯雙方的陳述，評出最佳辯論手。 ［教師精講］ 自20世紀(jì)70年代以來，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、阿根廷及加拿大等國大面積種植，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)基因動物的研究也取得了令人矚目的進(jìn)展。這些基因工程生物對經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥衛(wèi)生及社會倫理等方面產(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)，通過基因重組，可將動、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)品的安全性的爭論。 目前，轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)可能引起的生物安全問題，特別是自由研究、制造、引入（環(huán)境）、投放（如市場）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)和安全問題，已經(jīng)引起許多國家的關(guān)注和學(xué)術(shù)界的爭論。最初對生物技術(shù)安全性的爭論來源于美國和一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國家的學(xué)術(shù)界，后來逐漸擴(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；既有正面的推動作用，也有負(fù)面的風(fēng)險(xiǎn)；既有可能為人類帶來巨大的利益，也可能因管理或處置不當(dāng)而對人類和環(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)利大于弊，對現(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，關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物的爭論主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面： （1）轉(zhuǎn)基因生物可能對環(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毀滅性的危險(xiǎn)。 現(xiàn)在，我國農(nóng)業(yè)部、衛(wèi)生部、國家出入境檢驗(yàn)檢疫局和國家環(huán)境保護(hù)總局越來越重視轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品的安全性，正密切關(guān)注國際上有關(guān)管理法規(guī)的動向。 ［評價(jià)反饋］ 收回下發(fā)的評價(jià)表，師生共同評出最佳辯論手、優(yōu)秀學(xué)習(xí)小組。 ［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)的動物。 （2）利用動物乳腺細(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 為人類開辟新的食物來源。 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分子作探針，利用DNA分子雜交的原理，鑒定被檢測標(biāo)本上的遺傳信息，達(dá)到檢測疾病的目的。 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。 （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) ［布置作業(yè)］ P106：拓展題2、3。 ［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：寫出開題報(bào)告、制作調(diào)查表、進(jìn)行調(diào)查、寫出調(diào)查報(bào)告。 ●板書設(shè)計(jì)