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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(shí)，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(jìn)行交流與合作，從而培養(yǎng)學(xué)生對團(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(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(diǎn)】 (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(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?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，又簡化了生產(chǎn)，同時(shí)還不會對環(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 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(shí)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(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。雜交后代會出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象，育種進(jìn)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(shí)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(yùn)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(dá)、檢測，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(gè)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(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(diǎn)，即識別特定核苷酸序列，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(bǔ)配對）。 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。 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、動植物細(xì)胞）中。哪么誰能承擔(dān)這個(gè)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(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，對細(xì)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(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(xì)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(yùn)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(xì)菌受體細(xì)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(jìn)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(zhǔn)確地解答有關(guān)問題。 簡要?dú)w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(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，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(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）。 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)粒的存在對宿主細(xì)胞無影響。 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）目的基因的檢測和表達(dá) 檢測：通過檢測標(biāo)記基因的有無，來判斷目的基因是否導(dǎo)入。 表達(dá)：通過特定性狀的產(chǎn)生與否來確定目的基因是否表達(dá)。 五、評價(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(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，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(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(dá)基因信息的動物 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．目的基因的檢測和表達(dá) 解析： 1、考察對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，考察學(xué)生的學(xué)科內(nèi)綜合運(yùn)用的能力。 4、考察對基因工程的靈活運(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(yùn)載體 基本過程 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、動植物病毒等。 （二）拓展題 1．提示：這是因?yàn)樵诨蛩缴希撕图?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，通過基因重組，細(xì)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(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(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)過程】 一、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)課題研究開題報(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)容做宏觀的了解； （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。 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(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。 三、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(gè)月后可達(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(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?；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分子做探針，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)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^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1t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。基因工程將在人類生活的方方面面發(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：1998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(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：將聽證會將角色扮演的程序、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－F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)真聽取控辨雙方的陳述，評出最佳辯論手。 四、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)；既有可以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)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(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(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。 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(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分子做探針，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)： 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)】 (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(xì)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(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(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(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: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。