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2019-2020年高中生物《基因工程及其應(yīng)用》教案7 新人教版必修2 【從容說課】 本節(jié)內(nèi)容包括兩個主要方面：一是基因工程的基本原理，二是基因工程的應(yīng)用。分別用一個課時完成。對于基因工程的基本原理而言，既是學(xué)生進入高中以來第一次接觸到的生物工程方面的有關(guān)內(nèi)容，又是生物工程中四大主要工程的重點和難點，其知識內(nèi)容比較抽象和復(fù)雜，屬于生物科學(xué)中的前沿科學(xué)。學(xué)生理解和接受起來都十分困難。因此本節(jié)的側(cè)重點是基因工程的原理和大致過程上，在教學(xué)深度的把握上應(yīng)定位在學(xué)生了解基因工程的過程和方法，而不必引入過多的專業(yè)術(shù)語和詳細的操作技術(shù)，語言力求形象生動，避免不適當?shù)臄U展，增加深度和難度。有興趣的學(xué)生可以在生物選修3《現(xiàn)代生物科技專題》中進一步學(xué)習(xí)。教學(xué)時從對雜交育種及誘變育種的特點總結(jié)人手，結(jié)合“問題探討”，引入基因工程的概念。教學(xué)中，教師先結(jié)合學(xué)生熟悉的具體事例通過類比的方法來講述基因工程的基本工具，然后安排學(xué)生制作模型的活動來模擬基因工程的操作過程，使學(xué)生切身體會基因工程“剪、拼、接、轉(zhuǎn)”的主要過程。最后教師用制作的電腦動畫來表現(xiàn)這一動態(tài)過程。通過第一課時的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該了解達到能簡述基因工程所用到的“工具”和基因工程的大致過程的教學(xué)目標。 對于第二課時基因工程的應(yīng)用的教學(xué)，重在列舉基因工程各種應(yīng)用的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生討論基因工程應(yīng)用的利與弊。在進行教學(xué)的過程中，布置學(xué)生在課前瀏覽相應(yīng)的信息資料，搜集有關(guān)資料并分析、歸納、整理，提出相應(yīng)的問題或自主探究的課題，提交組內(nèi)討論；各小組討論歸納， 在課堂上進行全體同學(xué)的交流和討論。在課堂上通過模擬一次聽證會，讓學(xué)生進行角色扮演，要求學(xué)生采用思考、分析、想像、推斷和辯論相結(jié)合的方法，圍繞基因工程的利與弊，分析討論是否需要關(guān)注轉(zhuǎn)基因食品和轉(zhuǎn)基因生物。對于這個問題，教師不必刻意將學(xué)生的爭論引向一致的結(jié)論，爭辯的過程本身就是對學(xué)生思維的訓(xùn)練，能夠給予學(xué)生不少啟發(fā)。教師要注意引導(dǎo)學(xué)生擺事實、講道理，做出合乎邏輯的推斷，鼓勵學(xué)生積極參與。還可設(shè)計合適的情境，組織學(xué)生制作公益廣告、撰寫咨詢報告等多種活動，讓學(xué)生站在不同角度思考問題并做出判斷，使學(xué)生體會到參與社會問題的討論和決策的方法。 最后，教師可以組織學(xué)生對本章進行小結(jié)，進一步突出從雜交育種到基因工程這條技術(shù)發(fā)展的主線。同時，教師也應(yīng)強調(diào)科學(xué)技術(shù)是一把雙刃劍，既可以為人類造福，又可能造成一些負面影響。身為現(xiàn)代公民，應(yīng)該關(guān)注科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和影響。 【三維目標】 1、 知識與技能： （1）簡述基因工程的基本原理。 （2）舉例說出基因工程在農(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）通過對書中插圖、照片等的觀察，學(xué)會科學(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、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力。 2、過程與方法 （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)的問題，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。 （2）通過制作模型的活動來模擬基因工程的操作過程，使學(xué)生在理解步驟的同時，切身體會基因工程的主要過程。 （3）通過模擬聽證會的活動，引導(dǎo)學(xué)生主動參與，樂于辯論、積極進行交流與合作，從而培養(yǎng)學(xué)生對團結(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，開闊學(xué)生的視野，提高學(xué)生的自學(xué)能力和良好的語言表達能力。 3、情感態(tài)度和價值觀 (1) 關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性。 (2) 進行角色扮演，使學(xué)生體驗參與社會問題的討論和決策的方法。 （3）通過學(xué)習(xí)了解我國基因工程的發(fā)展前景及成果，激發(fā)學(xué)生對于生物知識的興趣，開闊學(xué)生的思路，養(yǎng)成學(xué)生的愛國主義熱情，樹立在學(xué)習(xí)上努力刻苦的決心。 【教學(xué)重點】 (1)基因工程的基本原理。 (2)基因工程的安全性問題。 【教學(xué)難點】 (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。 【教具準備】 教師課件 【課時安排】 2課時。第1課時：基因工程的原理，第2課時：基因工程的應(yīng)用。 第1課時 【教學(xué)過程】 一、課前準備 1、教師收集有關(guān)基因工程的音像圖片資料和實物，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氣。 （3）人的胰島素細胞能分泌胰島素調(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的結(jié)果，但是人類能不能改造基因呢？能不能使本身沒有某個性狀的生物具有某個特定性狀呢？例如，讓禾本科植物能夠固定空氣中的氮氣；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，又簡化了生產(chǎn)，同時還不會對環(huán)境造成污染。這種設(shè)想能實現(xiàn)嗎？回答是可以的。通過科學(xué)家們的不斷努力，在20世紀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。同時引出本節(jié)課題：基因工程的原理。 三、師生互動 教師：利用“問題探討”，提出問題組織學(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）推測這種“嫁接”怎樣才能實現(xiàn)？ （3）這種“嫁接”對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“改造”某種生物，使其符合人們某種特定需要，說出具體設(shè)想。各小組選派代表陳述觀點。 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：雜交育種方法簡單，容易操作的優(yōu)點，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。雜交后代會出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象，育種進程緩縵，過程繁瑣。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現(xiàn)你的設(shè)想呢？” 學(xué)生：頭腦中設(shè)想“嫁接”的過程。 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、運載體等。并用問題啟發(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，其難度會有多大嗎？” 學(xué)生：頭腦中設(shè)想“嫁接”的過程。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、檢測，所用到的工具：基因剪刀、基因針線、基因的運載體。 教師：下面以EcoRI為例，構(gòu)建重組DNA分子模型，體會基因的剪切、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（參考教科書插圖6-3）。 同學(xué)們來試一試，動手做一個重組DNA模型吧。在動手做之前，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縫合（參考教科書插圖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：提出問題： （1）制作模型時用到的(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)有什么特點呢 ? （2）回顧在模型構(gòu)建過程中,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程。并思考教師提出的問題?；卮鸩⒔涣鲗χ亟MDNA技術(shù)的理解。 學(xué)生：剪刀——限制性內(nèi)切酶（簡稱限制酶）。它的作用具有特異性特點，即識別特定核苷酸序列，切割特定切點。例如大腸桿菌的EcoRI限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。剪切的結(jié)果是：產(chǎn)生黏性未端（堿基互補配對）。 教師：要想獲得某個特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個黏性未端？ 學(xué)生：要想獲得某個特定性狀的基因必須要用限制酶切2個切口。可產(chǎn)生2個黏性未端。 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：把兩個來源不同卻有相同的黏性未端的DNA連接。 教師; 用DNA連接酶連接兩個相同的黏性未端要連接幾個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)？用限制酶切一個特定基因要切斷幾個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、2個。 教師：現(xiàn)在同學(xué)們分組各做一個重組DNA模型，看一看哪個組的最科學(xué)。 學(xué)生：分組做重組DNA模型，并分別在實物投影儀上演示，其他同學(xué)點評。 教師：重組后的DNA分子還需要特殊的搬運工具運載到受體細胞（如大腸桿菌、動植物細胞）中。哪么誰能承擔(dān)這個任務(wù)呢？ 教師：用圖片或課件動畫展示質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)及特點。 學(xué)生：觀看圖片或課件，了解質(zhì)粒的特點及其運載體功能。 質(zhì)粒的特點： 細胞擬核之外的小的環(huán)狀DNA分子。 借宿于細菌、霉菌、酵母菌等細胞里，對細胞的正常生活幾乎沒有影響。 質(zhì)粒能夠自主復(fù)制，而且復(fù)制只能在宿主細胞內(nèi)完成。 可以容易地從細胞中取出或放入。 這些特點使它能夠勝任運載體的工作，攜帶目的基因進入細胞。 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行操作的呢， 教師：用多媒體課件或與教科書插圖6-6示意圖類似的基因操作步驟的有關(guān)錄像資料。思考問題如下：（可以利用幻燈或多媒體課件演示） （1）舉例說明什么是目的基因。 （2）從供體細胞DNA中直接分離基因的方法叫什么？簡要說出該方法的過程是什么。 （3）人工合成基因的方法有幾種？其操作過程分別是什么？ （4）將目的基因與用限制性內(nèi)切酶處理后的運載體混合，用DNA連接酶處理會出現(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)入細菌受體細胞的過程中常用到哪種化學(xué)試劑？其作用是什么？ （6）在目的基因的檢測過程中，檢測的對象是什么？ 學(xué)生：觀看錄像資料，想像科學(xué)家在分子水平上進行這一操作的精確性。然后思考、討論、回答。（通過觀看錄像資料學(xué)生對基因工程的步驟能夠大體了解，對以上的問題能基本回答，但是對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)在請同學(xué)們閱讀教材內(nèi)容，從理論上理解有關(guān)知識，同學(xué)們可從生物學(xué)的專業(yè)知識角度出發(fā)，用生物學(xué)的專業(yè)術(shù)語準確地解答有關(guān)問題。 簡要歸納基因工程操作的基本步驟和大致過程。 學(xué)生和教師一起歸納基因工程操作的幾個步驟： 第一步：提取目的基因、 第二步：目的基因與運載體的結(jié)合、 第三步：將目的基因?qū)胧荏w細胞、 第四步：目的基因的檢測和表達。 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，就是按照人們地意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，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：特異性，即識別特定核苷酸序列，切割特定切點。 結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端（堿基互補配對）。 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：兩個相同的黏性未端的連接。 基因的運輸工具——運載體。 作用：將外源基因送入受體細胞。 具備的條件：能在宿主細胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存。 具有多個限制酶切點。 具有某些標記基因。 種類：質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒。 質(zhì)粒的特點：質(zhì)粒是基因工程中最常用的運載體。 最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒。 存在于許多細菌及酵母菌等生物中。 質(zhì)粒的存在對宿主細胞無影響。 質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細胞內(nèi)完成。 細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）目的基因與運載體結(jié)合（以質(zhì)粒為運載體）。 目的基因與運載體結(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細胞。 導(dǎo)入方法：借鑒細菌或病毒侵染細胞的途徑。 導(dǎo)入過程：運載體為質(zhì)粒，受體細胞為細菌。 （4）目的基因的檢測和表達 檢測：通過檢測標記基因的有無，來判斷目的基因是否導(dǎo)入。 表達：通過特定性狀的產(chǎn)生與否來確定目的基因是否表達。 五、評價反饋 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、連接酶和運載體 B. 所有限制酶都只能識別同一種按規(guī)定的核苷酸序列 C. 選用細菌作為重組質(zhì)粒的受體細胞是因為細胞繁殖快 D. 只要目的基因進入了受體細胞就能成功實現(xiàn)表達 2、以下說法正確的是 （ ） 　　 A. 所有的限制酶只能識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載體 　　 C．運載體必須具備的條件之一是：具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接 　　 D．基因治療主要是對有缺陷的細胞進行修復(fù) 3、實施基因工程第一步的一種方法是把所需的基因從供體細胞內(nèi)分離出來，這要利用限性內(nèi)切酶。一種限制性內(nèi)切酶能識別DNA子中的GAATTC順序，切點在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水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍，轉(zhuǎn)基因動物是指（　 ） 　　 A.提供基因的動物 　 　B.基因組中增加外源基因的動物 　　 C.能產(chǎn)生白蛋白的動物 D.能表達基因信息的動物 5、基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計施工的，在基因操作的基本步驟中，不進行堿基互補配對的步驟是 （?。? 　　 A．人工合成基因 　　　　　 B．目的基因與運載體結(jié)合 　　 C．將目的基因?qū)胧荏w細胞 D．目的基因的檢測和表達 解析： 1、考察對基因工程原理的理解運用，只要理解基因工程的工具、步驟，即可正確的作出判斷。 2、考察對基因工程原理的理解運用，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，考察學(xué)生的學(xué)科內(nèi)綜合運用的能力。 4、考察對基因工程的靈活運用的能力。 5、從遺傳原理的角度，考察學(xué)生對基因工程的理解。 【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 操作對象 基因 操作水平 DNA分子水平 操作工具 基因的剪刀、針線、運載體 基本過程 剪切→拼接→導(dǎo)入→表達 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)用的事例及其價值的資料； 2、 搜集有關(guān)基因工程技術(shù)安全性方面的報道、法規(guī)等的資料。 【板書設(shè)計】 基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶。 基因的針線——DNA連接酶。 基因的運輸工具——運載體。 第一步：提取目的基因 第二步：目的基因與運載體結(jié)合（以質(zhì)粒為運載體）。 第三步：將目的基因?qū)胧荏w細胞。 第四步：目的基因的檢測和表達 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)人受體細胞；(4)目的基因的檢測與表達。 2． ↓ ATCTCGAGACTGATTGGCCTTAAGCTCGAGATGACCATGGCCAGGCTCGAGCTGATGA ↓ TAGAGCTCTGACTAACCGGAATTCGAGCTCTACTGGTACCGGTCCGAGCTCGACTACT 3．常用的運載體有質(zhì)粒、噬菌體、農(nóng)桿菌、動植物病毒等。 （二）拓展題 1．提示：這是因為在基因水平上，人和細菌的遺傳機制是一致的。細菌和人的遺傳物質(zhì)都是DNA，都使用同一套遺傳密碼子，都遵循中心法則。因此，通過基因重組，細菌能夠合成人體的某些蛋白質(zhì)。 二、問題探討 （P102） 提示：此節(jié)“問題探討”以基因工程菌的實例，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)過的遺傳學(xué)知識，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，就是按照人們地意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，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。 【備課資料】 1．限制性內(nèi)切酶及其特點 在生物體內(nèi)有一類酶，它們能將外來的DNA切斷，即能夠限制異源DNA的侵入并使之失去活力，但對自身的DNA卻無損害?？茖W(xué)家還注意到，這種酶是從DNA分子內(nèi)部切斷DNA的，因此，這種酶稱做限制性內(nèi)切酶。美國生物學(xué)家內(nèi)森斯和史密斯因發(fā)現(xiàn)了限制性內(nèi)切酶而獲得1978年度的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。 限制性內(nèi)切酶通常能識別4～6個堿基長度的特定DNA序列，并能以特定的模式剪切DNA鏈。一般來說，被識別的DNA序列是回文序列。這種序列的特點是，當從左右兩端分別閱讀這段雙鏈DNA的堿基序列時，雙鏈上的堿基序列是相同的。按照切割的方式，限制性內(nèi)切酶可以分為錯位切和平切兩種，它們分別產(chǎn)生黏性末端和平末端。 目前大約已有500種限制性內(nèi)切酶，這些酶的命名方式與EcoRI一樣遵循統(tǒng)一的規(guī)則。第一個字母是分離出此酶的細菌屬名的第一個字母，后兩個字母為種名的前兩個字母，小寫，株系數(shù)字通常都省略，羅馬數(shù)字用來表示從同一個細菌中分離出的不同的限制性內(nèi)切酶。如HpaI和HpaⅡ就是從同一種細菌中分離出來的第一種和第二種內(nèi)切酶。 幾種常用的限制性內(nèi)切酶及其酶切位點如下表： 幾種常用限制性內(nèi)切酶及其酶切位點 限制性內(nèi)切酶 識別位點 限制性內(nèi)切酶 識別位點 EcoRI XbaI XhoI NdeI G↓AATTC T↓CTAGA C↓TCGAG CA↓TATG ApaI BgⅡ ClaI SmaI GGGCC↓C A↓GATCT AT↓CGAT CCC↓GGG 3、 基因工程中的運載體 在基因操作過程中使用運載體有兩個目的：一是用它作為運載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細胞中去；二是利用它在宿主細胞內(nèi)對目的基因進行大量的復(fù)制（稱為克?。，F(xiàn)在所用的運載體主要有兩類：一類是細菌細胞質(zhì)的質(zhì)粒，它是一種相對分子質(zhì)量較小、獨立于染色體DNA之外的環(huán)狀DNA（一般有1～200 kb左右，kb為千堿基對），有的一個細菌中有一個，有的一個細菌中有多個。質(zhì)粒能通過細菌間的接合由一個細菌向另一個細菌轉(zhuǎn)移，可以獨立復(fù)制，也可整合到細菌染色體DNA中，隨著染色體DNA的復(fù)制而復(fù)制。另一類運載體是噬菌體或某些病毒等。現(xiàn)在人們還在不斷尋找新的運載體，如葉綠體或線粒體DNA等也有可能成為運載體。作為運載體必須具有三個條件：在宿主細胞中能保存下來并能大量復(fù)制；有多個限制酶切點，而且每種酶的切點最好只有一個，如大腸桿菌pBR322就有多種限制酶的單一識別位點，可適于多種限制酶切割的DNA插入；有一定的標記基因，便于進行篩選。如大腸桿菌的pBR322質(zhì)粒攜帶氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因，就可以作為篩選的標記基因。一般來說，天然運載體往往不能滿足上述要求，因此需要根據(jù)不同的目的和需要，對運載體進行人工改建。現(xiàn)在所使用的質(zhì)粒載體幾乎都是經(jīng)過改建的。 3、質(zhì)粒 質(zhì)粒習(xí)慣上用來專指細菌、酵母菌和放線菌等生物中染色體(或擬核)以外的DNA分子，它們在細菌中以獨立于染色體或擬核之外的方式存在。即使細菌細胞不含質(zhì)粒，也可以正常地生活。質(zhì)粒的存在通常不會對寄主細胞產(chǎn)生不利影響，有時還會為寄主細胞提供新的遺傳特性。例如，有些質(zhì)粒攜帶幫助自身從一個細胞轉(zhuǎn)入另一個細胞的信息；有些質(zhì)粒含有對某種抗生素具有抗性的基因；還有一些攜帶的是參與或控制一些不同尋常的代謝途徑的基因，即降解質(zhì)粒。質(zhì)粒的大小不定，小的不到1 kb，大的超過500 kb。每個質(zhì)粒都包括與DNA復(fù)制起始有關(guān)的一段序列，使質(zhì)粒DNA能夠在宿主細胞中復(fù)制。 每個細胞中的質(zhì)粒數(shù)主要決定于質(zhì)粒本身的復(fù)制特性。按照復(fù)制性質(zhì)，可以把質(zhì)粒分為兩類：一類是嚴緊型質(zhì)粒，當細胞染色體復(fù)制一次時，質(zhì)粒也復(fù)制一次，每個細胞內(nèi)有l(wèi)一2個質(zhì)粒；另一類是松弛型質(zhì)粒，當染色體復(fù)制停止后仍然能繼續(xù)復(fù)制，每個細胞內(nèi)一般有20個左右的質(zhì)粒。 在基因工程中，常用人工構(gòu)建的質(zhì)粒作為載體。人工構(gòu)建的質(zhì)?？梢约喾N有用的特征于一體，如含多種單一酶切位點、抗生素耐藥性等。常用的人工質(zhì)粒運載體有pBR322、pSCl01等。 作為載體的質(zhì)粒通常需要具有以下特點：第一，能夠在細菌細胞內(nèi)自主復(fù)制，并以多拷貝形式存在，以便于實驗操作；第二，要有一個或多個選擇標記，用于轉(zhuǎn)化細菌的篩選。在基因工程操作中，用肉眼無法看到載有目的基因的載體是否真正進入細胞，這時，標記基因就為鑒別和篩選提供了標記。所謂的選擇標記指的就是抗生素抗性基因，如抗四環(huán)素或抗氨芐青霉素基因。只要在培養(yǎng)基中加入四環(huán)素或氨芐青霉素就能夠篩選已轉(zhuǎn)化的細胞。當質(zhì)粒存在于細菌細胞時，細菌便獲得了抗生素抗性，用來區(qū)別未轉(zhuǎn)化的細胞；第三，質(zhì)粒的相對分子質(zhì)量要小，以便于操作；最后，需要有適于外源DNA片段插入的限制性內(nèi)切酶識別位點。 4、農(nóng)桿菌 用來作為植物遺傳工程載體的主要是根瘤農(nóng)桿菌和發(fā)根農(nóng)桿菌。根瘤農(nóng)桿菌和發(fā)根農(nóng)桿菌同屬于根瘤菌科，革蘭氏陰性菌。它們可以將自己的一部分DNA轉(zhuǎn)移給植物，進而轉(zhuǎn)化植物細胞，同時農(nóng)桿菌能從植物細胞中獲得營養(yǎng)物質(zhì)。這兩種農(nóng)桿菌之所以能夠轉(zhuǎn)化植物基因，主要是因為它們攜帶有誘瘤質(zhì)粒，簡稱丁i質(zhì)粒。該質(zhì)粒上有一段DNA，稱為T-DNA，它能轉(zhuǎn)移并整合進植物基因組中，并導(dǎo)致植物冠癭瘤的形成。近年來應(yīng)用丁i質(zhì)粒介導(dǎo)植物基因轉(zhuǎn)移已獲得一些轉(zhuǎn)化突變體。實驗結(jié)果表明，外源基因不但能在轉(zhuǎn)化的組織和再生植株中表達，而且能在有性世代中穩(wěn)定地遺傳。 5、目的基因的制備 所謂目的基因就是人們所需要轉(zhuǎn)移或改造的基因。獲取目的基因的方法很多，可以歸納為以下幾種。 鳥槍法 這種方法類似于鳥槍發(fā)射散彈。具體的做法是：用若干個合適的限制酶處理一個DNA分子，將它切成若干個DNA片段。這些片段的長度相當于或略大于一個基因。然后，將這些不同的DNA片段分別與適當?shù)妮d體結(jié)合，形成重組DNA，再將它導(dǎo)入到相應(yīng)的營養(yǎng)缺陷型細菌中。例如，當我們要提取維生素B1合成酶基因時，就要采用維生素B1的營養(yǎng)缺陷型細菌（它在不含維生素B1的培養(yǎng)基上不能生長）。把整合了不同DNA片段的營養(yǎng)缺陷型細菌分別接種到不含維生素B1的培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)，只有那些整合了含有維生素B1合成酶基因的DNA片段的細菌才能正常生長。最后，把這些細菌中的這段DNA分離出來，再進行一系列的操作，就可以獲得維生素B1合成酶基因。這種方法的缺點是專一性較差，分離出來的有時并非一個基因，但由于這種方法操作簡便，所以現(xiàn)在仍然廣泛采用。 反轉(zhuǎn)錄法 這種方法是在核糖體合成多肽的旺盛時期，首先把含有目的基因的mRNA的多聚核糖體提取出來，分離出mRNA，然后以mRNA為模板，用反轉(zhuǎn)錄酶合成一個互補的DNA，即cDNA單鏈，再以此單鏈為模板合成出互補鏈，就成為雙鏈DNA分子。這種方法專一性強，但是操作過程比較麻煩，特別是mRNA很不穩(wěn)定、生存時間短，所以要求的技術(shù)條件較高。 根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA 這種方法是建立在DNA序列分析基礎(chǔ)上的。當把一個基因的核苷酸序列搞清楚后，可以按圖紙先合成一個個含少量（10～15個）核苷酸的DNA片段，再利用堿基對互補的關(guān)系使它們形成雙鏈片段，然后用連接酶把雙鏈片段逐個按順序連接起來，使雙鏈逐漸加長，最后得到一個完整的基因。這種方法專一性最強，現(xiàn)在用計算機自動控制的DNA合成儀，進行基因合成，使基因合成的效率大大提高。但是這種方法目前僅限于合成核苷酸對較少的一些簡單基因，而且必須事先把它們的核苷酸序列搞清楚。對于許多復(fù)雜的、目前尚不知道核苷酸序列的基因就不能用這種方法合成，只能用前兩種方法或其他方法分離或合成。這種合成基因的方法還有一個很大的優(yōu)點，就是可以人工合成自然界不存在的新基因，使生物產(chǎn)生新的性狀以滿足人類需求。因此，這一方法今后將隨著技術(shù)的不斷改進而得到越來越廣泛的應(yīng)用。 6、轉(zhuǎn)化 把純化的DNA導(dǎo)入細菌細胞的過程稱為轉(zhuǎn)化。原核細胞的轉(zhuǎn)化過程就是導(dǎo)入外源DNA的過程。對于大腸桿菌來說，人們一般采用先用冰冷的CaCl2處理，然后置于42 0C高溫下幫助其吸收外源的DNA，這種方法的最大轉(zhuǎn)化頻率為10-3，其效率是每微克DNA一般可以轉(zhuǎn)化107～108個細胞。目前CaCl2轉(zhuǎn)化方法的機制尚不清楚，可能是細胞壁被打了一些孔，DNA分子從這些孔洞中進入細胞，而這些孔洞隨后又可以被宿主細胞修復(fù)?？梢越邮蹹NA的細胞稱為感受態(tài)細胞。大腸桿菌需要誘導(dǎo)才能變成感受態(tài)細胞，而有些細菌細胞則在自然條件下，或是在改變培養(yǎng)基和其他培養(yǎng)條件下就可變成感受態(tài)細胞。 第2課時 【教學(xué)過程】 一、課前準備 1．教師準備： （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標準復(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》，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)計并參與制作計算機教學(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)生的資料準備狀況、知識的準確性、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)生聽課記錄和評價表》。 （6）教師編制《研究性學(xué)習(xí)課題研究開題報告》。 2．學(xué)生準備： （1）學(xué)生預(yù)習(xí)教材，對教材中的內(nèi)容做宏觀的了解； （2）利用課余時間，通過看書、看報及看電視，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大組。 二、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，將基因從一個物種轉(zhuǎn)移至另一個物種，創(chuàng)造出新的物種或新的品種的顯著特點。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?；蜣D(zhuǎn)移、基因擴增多技術(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)們來闡述自己的認識和看法。 三、師生互動 教師： 首先請各小組匯報課前收集到的有關(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，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)良品質(zhì)。 1982年，美國科學(xué)家將人的生長基因和牛的生長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個月后可達 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)的受體細胞中去，這些受體細胞包括細菌、酵母菌、動物或動物細胞、植物或植物細胞，在受體細胞不斷繁殖過程中，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分子雜交過程的動畫效果） 基因診斷：運用基因分析對疾病作出診斷的方法，是遺傳病最準確的診斷手段，也是一種威力強大的高新技術(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行診斷，不受細胞類型和發(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行診斷。用放射性同位素（如P）、熒光分子等標記的DNA分子做探針，利用DNA分子雜交原理，鑒定被檢測標本上的遺傳信息，達到檢測疾病的目的。 癌細胞的病變過程，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)病人缺少一個合成半乳糖轉(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)人疾病患者機體細胞內(nèi)，取代致病的突變基因，表達所缺乏的基因產(chǎn)物?；蛘呤峭ㄟ^基因調(diào)控的手段，有目的地抑制異?；虮磉_或重新開啟已關(guān)閉的基因，達到治療遺傳病、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 隨著人類社會的發(fā)展，糧食危機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)報道，用DNA探針可以檢測飲用水病毒的含量。具體方法：用一個特定的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。傳統(tǒng)的檢測一次，需幾天或幾個星期的時間，精確度不高，而用DNA探針只需一天。據(jù)報道，能從1t水中檢測出 10個病毒來，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，假單相桿菌的細菌能夠分解石油，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)造出了能同時分解四種烴類的"超級細菌"。 學(xué)生6：展望21世紀，將是基因工程迅速發(fā)展和日臻完善的世紀，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展示了他的研究成果：實驗鼠在食用轉(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》，對教科書P105資料分析中的兩種觀點進行思考、討論，找出支持某一觀點的有力論據(jù)。 學(xué)生：分組討論，教師強調(diào)支持某一觀點的論據(jù)要充分，要注意科學(xué)性、客觀性和邏輯性。 教師：將聽證會將角色扮演的程序、規(guī)則和具體要求以及評價標準，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告要點。 學(xué)生：在討論的基礎(chǔ)上，協(xié)商或小組指派某個角色，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－F的任一角色參加聽證會，就是否應(yīng)當對轉(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：每個小組選擇其中一個角色，準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)的評價表，認真聽取控辨雙方的陳述，評出最佳辯論手。 四、教師精講 自20世紀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。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令人矚目的進展。這些基因工程生物對經(jīng)濟發(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)基因有機物或轉(zhuǎn)基因生物可能產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險和安全問題，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)達的國家的學(xué)術(shù)界，后來逐漸擴展到工業(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，也有負面的風(fēng)險；既有可以為人類帶來巨大的利益，也可能因管理或處置不當而對人類和環(huán)境造成很大的不利影響，有些科學(xué)家認為，轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)里大于弊，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。 現(xiàn)在，我國農(nóng)業(yè)部、衛(wèi)生部、國家出入境檢驗檢疫局和國家環(huán)境保護總局越來越重視轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品非得安全性，正密切關(guān)注國際上有關(guān)管理法規(guī)的動向。 五、評價反饋 收回下發(fā)的評價表，師生共同評出最佳辯論手、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)的動物 (2)利用動物乳腺細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、熒光分子等標記的DNA分子做探針，利用DNA分子雜交的原理，鑒定被檢測標本上的遺傳信息，達到檢測疾病的目的。 基因治療：把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募毎?，達到治療疾病的目的。 5、基因工程與環(huán)境保護 （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)： 七、布置作業(yè) P106：拓展題2、3。 八、課后拓展 課外實踐：調(diào)查轉(zhuǎn)基因食品的發(fā)展現(xiàn)狀。 步驟要求：寫出開題報告、制作調(diào)查表、進行調(diào)查、寫出調(diào)查報告。 【板書設(shè)計】 (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)的動物 (2)利用動物乳腺細胞獲得人類所需要的各種物質(zhì) 為人類開辟新的食物來源 基因診斷： 基因治療： （1）用于環(huán)境檢測 （2）用于被污染環(huán)境的凈化 基因工程與環(huán)境保護 （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，可以向客戶說明農(nóng)場具備相應(yīng)的安全檢測設(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，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)過試用表明對人體無害等。 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)的動物；利用動物乳腺細胞獲得人類所需要的各種物質(zhì)。在食品工業(yè)上：可為人類開辟新的食物來源。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蛉毕莸募毎Ｔ诨蚬こ膛c環(huán)境保護上:用于環(huán)境檢測:用于被污染環(huán)境的凈化. 2、轉(zhuǎn)基因食品安全嗎？ 這是一道開放試題，只要答案合理，都可以得分。 【備課資料】 1、我國轉(zhuǎn)基因生物的利用現(xiàn)狀 1981年，科學(xué)家第一次成功地將外源基因?qū)藙游锱咛ィ瑒?chuàng)立了培育轉(zhuǎn)基因動物的技術(shù)。1982年，科學(xué)家獲得轉(zhuǎn)基因小鼠。1983年，又獲得轉(zhuǎn)基因煙草、馬鈴薯。目前，國際上獲得的轉(zhuǎn)基因植物已達100種以上。以下列舉了我國轉(zhuǎn)基因生物的利用情況。 基因工程藥物 基因工程藥物主要來自三個方面：一是微生物基因工程，即把目的基因?qū)舜竽c桿菌等工程菌中，通過微生物表達目的基因的產(chǎn)物；二是細胞基因工程，即用哺乳動物細胞株表達目的產(chǎn)物；三是轉(zhuǎn)基因動物，即將目的基因直接導(dǎo)人鼠、兔、羊、豬體內(nèi)，使目的基因在哺乳動物體內(nèi)表達，從而獲得目的產(chǎn)物。下表列舉了部分利用基因工程技術(shù)研制的藥品。 利用基因工程技術(shù)研制的部分藥品 產(chǎn)品名稱 菌株或細胞 應(yīng)用 人胰島素 大腸桿菌 治療糖尿病 人生長激素（GH） 大腸桿菌 治療生長缺陷癥 表皮生長因子（EGF） 大腸桿菌 治療燙傷、胃潰瘍等 腫瘤壞死因子 大腸桿菌 殺死某些腫瘤細胞 白細胞介素-2（IL-2） 大腸桿菌 治療某些癌癥 尿激酶原 大腸桿菌 治療心臟病 α-干擾素 酵母菌 治療癌癥或病毒感染 乙型肝炎疫苗 酵母菌 預(yù)防病毒性肝炎 組織溶纖酶原激活劑（tPA） 哺乳動物細胞 治療心臟病 環(huán)境保護中的應(yīng)用 人類活動造成的各種污染(包括工業(yè)廢水、廢氣、各種廢棄物、有毒化學(xué)物質(zhì)、電磁和放射性物質(zhì)等)對生態(tài)環(huán)境的破壞，已成為威脅人民生活的嚴重問題。生物技術(shù)在環(huán)境治理上發(fā)揮著不可替代的作用。美國培育的基因工程“超級菌”，幾小時就可降解自然菌種需1年才能降解的水上浮油；日本將嗜油酸單胞桿菌的耐汞基因轉(zhuǎn)入腐臭單胞桿菌，使該菌株既能有效處理環(huán)境中汞污染，又能將汞回收利用。目前，已成功培植出一種能高效地吸收重金屬的轉(zhuǎn)基因煙草，它對土壤中重金屬具有很強的抵抗能力和吸附能力，如果把轉(zhuǎn)基因的煙草種于被污染的土壤，就能利用它來吸收和排除土壤中的重金屬。 動物乳腺生物反應(yīng)器 動物乳腺生物反應(yīng)器是20世紀90年代出現(xiàn)的利用轉(zhuǎn)基因動物的乳房作為生物發(fā)酵工廠，大規(guī)模生產(chǎn)某些急需的生物活性物質(zhì)或藥用蛋白的高新技術(shù)。 目前利用動物乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)醫(yī)用蛋白質(zhì)已經(jīng)受到高度的重視。荷蘭用轉(zhuǎn)基因牛生產(chǎn)乳鐵蛋白；英國成功研制轉(zhuǎn)基因羊，從其乳汁中提取抗胰蛋白酶；我國研制出五頭轉(zhuǎn)基因羊，乳汁中含有治療血友病的凝血因子。 2、我國《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全條例》有關(guān)規(guī)定 (摘要) 為了加強我國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物的安全管理，保障人體健康和生物安全，保護生態(tài)環(huán)境，促進農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展，2001年5月23日，國務(wù)院公布了《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例》(以下簡稱條例)?！稐l例》共8章56條，以下是有關(guān)規(guī)定的摘要。 (1)本條例所稱農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物，是指利用基因工程技術(shù)改變基因組構(gòu)成，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或者農(nóng)產(chǎn)品加工的動植物、微生物及其產(chǎn)品，主要包括： 轉(zhuǎn)基因動植物(含種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種)和微生物； 轉(zhuǎn)基因動植物、微生物產(chǎn)品； 轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品的直接加工品； 含有轉(zhuǎn)基因動植物、微生物或者其產(chǎn)品成分的種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種、農(nóng)藥、獸藥、肥料和添加劑等產(chǎn)品。 本條例所稱農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全，是指防范農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物對人類、動植物、微生物和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成的危害或者潛在風(fēng)險。 (2)生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因植物種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種，應(yīng)當取得國務(wù)院農(nóng)業(yè)行政主管部門頒發(fā)的種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種生產(chǎn)許可證。 生產(chǎn)單位和個人申請轉(zhuǎn)基因植物種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種生產(chǎn)許可證，除應(yīng)當符合有關(guān)法律、行政法規(guī)規(guī)定的條件外，還應(yīng)當符合下列條件： 取得農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書并通過品種審定； 在指定的區(qū)域種植或者養(yǎng)殖； 有相應(yīng)的安全管理、防范措施； 國務(wù)院農(nóng)業(yè)行政主管部門規(guī)定的其他條件。 (3)生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因植物種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種的單位和個人，應(yīng)當建立生產(chǎn)檔案，載明生產(chǎn)地點、基因及其來源、轉(zhuǎn)基因的方法以及種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種流向等內(nèi)容。 (4)經(jīng)營轉(zhuǎn)基因植物種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種的單位和個人，應(yīng)當建立經(jīng)營檔案，載明種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種的來源、貯存、運輸和銷售去向等內(nèi)容。 (5)在中華人民共和國境內(nèi)銷售列入農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物目錄的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物，應(yīng)當有明顯的標識。列入農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物目錄的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物，由生產(chǎn)、分裝單位和個人負責(zé)標識；未標識的，不得銷售。經(jīng)營單位和個人在進貨時，應(yīng)當對貨物和標識進行核對。經(jīng)營單位和個人拆開原包裝進行銷售的，應(yīng)當重新標識。 (6)國家對農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全實行分級管理評價制度，建立農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價制度，對農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物實行標識制度。 (7)國務(wù)院農(nóng)業(yè)行政主管部門應(yīng)當加強農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研究與試驗安全評價管理工作，并設(shè)立農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全委員會，負責(zé)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物的安全評價工作。農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全委員會由從事農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研究、生產(chǎn)、加工、檢驗檢疫以及衛(wèi)生、環(huán)境保護等方面的專家組成。 (8)國務(wù)院農(nóng)業(yè)行政主管部門根據(jù)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因的安全評價工作的需要可以委托具備檢測條件和能力的技術(shù)檢測機構(gòu)對農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物進行檢測。 (9)從事農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研究與試驗的單位，應(yīng)當具備與安全等級相適應(yīng)的安全設(shè)施和措施，確保農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研究與試驗的安全，并成立農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全小組，負責(zé)本單位農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研究與試驗的安全工作。 《條例》指出，從事農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研究與試驗單位，應(yīng)當具備相應(yīng)的安全設(shè)施和措施，確保農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研究與試驗的安全，在生產(chǎn)性試驗結(jié)束后，可