资源简介

”高中生物问题导学案
年级 高二 学科 生物 课型 新课 总课时 1
主备人 审核人
课题 3.3 基因工程的应用
学习 目标 【基础性目标】 我能举例说出基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用。 【拓展性目标】 我能阐明乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别。 【挑战性目标】 我能设计出多个解决问题的方案，并进行比较和权衡，发展工程思维。
重难点 【重点】基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用 【难点】乳腺生物反应器
导学过程
问题导学 学习活动 评价
问题组一： 基因工程在 农牧业方面 的应用有哪 些？ (阅读课本 87-89 页，完成下列问题及自主测 评用时 10 分钟) 1) 基因工程的应用有哪些？ 2) 你能说出转基因抗虫植物的技术方法吗？ 3) 你能说出转基因抗病植物的技术方法吗？ 4) 你能说出转基因抗除草剂植物的技术方法 吗？ 5) 你能说出改良植物品质的技术方法吗？ 6) 基因工程的应用在动物方面如何体现？ 自主测评 1： 一、基因工程在农牧业方面的应 用 1．转基因抗虫植物 技术方法：从某些生物中分离出 具有____的基因，将它导入作物 中，培育出具有抗虫性的作物。 2．转基因抗病植物 技术方法：将来源于_________ 的抗病基因导入植物中，培育出 转基因抗病植物。 3．转基因抗除草剂植物 技术方法： 将_______________ 的基因导入作物，可培育抗除草 剂的作物品种。 4．改良植物的品质 技术方法： 将_______________ 编码基因导入植物中，可以提高 这种氨基酸的含量。 5．提高动物的生长速率
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问题组二： 基因工程在 医药卫生领 域的应用有 哪些？ 问题组三： 基因工程在 食品工业方 面的应用有 哪些？ 合作探究： 怎样理性看 待基因工程 在生产和生 活 中 的 应 用？ 达标检测 (看看你学 会了吗) (阅读课本给 90-91 页，完成以上问题及自 测评用时 5 分钟) 1) 什么是乳腺生物反应器？ (三个方面) 2) 如何培育转基因克隆猪器官？ (阅读课本给 91-92 页，完成以上问题及自 测评用时 5 分钟) 1) 什么是工程菌？ 2) 如何生产凝乳酶？ 小组合作完成，部分小组展示，其余小组评价 (完成合作探究 10 分钟) (完成达标检测部分用时 10 分钟) 基础性训练： 判断正误： 1．农业害虫不会对转基因抗虫作物产生抗性。 ( ) 2．培育转基因抗病植物的目的基因主要来源于 病毒、真菌。 ( ) 3.基因工程中，要培育转基因植物和动物，选 用的受体细胞都是受精卵。 ( ) 4.利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。 ( ) 5．乳腺反应器就是把药用蛋白基因导入动物的 乳腺细胞中。 ( ) 拓展性训练： 技术方法：将______基因导入动 物体内，提高动物的生长速率。 6．改善畜产品的品质 (1)技术方法：将__________基 因导入奶牛基因组。 二、基因工程在医药卫生领域的 应用 ①对微生物或动植物的细胞进 行_____，使它们能够生产药物。 ②利用乳腺生物反应器生产药 物：将________基因与乳腺中特 异表达的基因的_______等调控 元件重组在一起，通过________ 导入哺乳动物的受精卵中，培育 出的转基因动物通过_________ 生产所需要的药物。 ③培育移植器官：在器官供体的 基因组中导入某种_______抑制 _______基因的表达或设法除去 _______基因，然后再结合_____ 技术，培育出不会引起________ 反应的转基因克隆器官。 三、基因工程在食品工业方面的 应用 技术方法：利用基因工程菌生产 食品工业用_______、_______和 _______等。例如将编码牛凝乳 酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉 或酵母菌的基因组中，再通过 __________生产凝乳酶。
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1．人组织纤溶酶原激活物(htPA)是一种重要 的药用蛋白，可在转 htPA 基因母羊的羊乳中 获得。流程如下： (1)htPA 基因与载体用________切割后，通过 DNA 连接酶连接，以构建重组表达载体。检 测目的基因是否已插入受体细胞 DNA，可采 用________技术。 (2)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母羊注 射促性腺激素，使其________。采集的精子 需要经过________，才具备受精能力。 (3)将重组表达载体导入受精卵常用的方法是 ________。为了获得母羊，移植前需对已成 功转入目的基因的胚胎进行________。利用 胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基 因个体，这体现了早期胚胎细胞的_____。 (4)若在转 ht PA 基因母羊的羊乳中检测 到________，说明目的基因成功表达。 挑战性训练： 糖尿病已经成为危害人类健康的严重疾病 之一，注射胰岛素是目前治疗糖尿病最为有效 的途径和手段。如何生产优质而不昂贵的人胰 岛素，是当下医药界急需攻克的科学难题。下 图为利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过 程示意图，请回答： (1)在基因表达载体中，________是 RNA 聚合酶 识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转 录出 mRNA。
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(2)图中细胞 1 是________细胞。过程②必需的 酶是________。过程③④⑤为利用________ 技术扩增 目 的基 因 ，此过程必需 的酶是 __________ 。过程③断开的是__________ 键，在体外进行 PCR 操作时，实现该过程的 处理方法是_________________。能否利用 人 的皮肤细胞来完成过程 ① ， 为什么？ 。 __________________________ (3)为便于重组 DNA 的鉴定和选择，图中 C 的组 成必须有_____________；为使过程⑧更易 进行，可用_____________处理大肠杆菌。 (4)过程⑩得到的人胰岛素需要体外加工才具 有生物活性，原因是大肠杆菌___________。
归纳小结 (善于总 结，你会 更优秀) 每个同学都以思维导图的形式总结本节知识
我的收获 与感悟
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沁县“长治好课堂”高中生物问题导学案
年级 高二 学科 生物 课型 新课 总课时 1
主备人 审核人
课题 3.4 蛋白质工程的原理和应用
学习 目标 【基础性目标】 我能概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功 能符合人类要求的蛋白质。 【拓展性目标】 我 能 举 例 说 明 依 据 人 类 需 要 对 原 有 蛋 白 质 结 构 进 行 基 因 改 造 、 生产目标蛋白的过程；蛋白质工程与基因工程的比较。 【挑战性目标】 我能自主探索培养自己的学习能力和解决问题的能力，体会学科交叉对生物学 发展的影响。
重难点 【重点】 (1) 蛋白质工程的原理 (2) 依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。 【难点】 (1) 蛋白质工程的原理 (2) 依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。
导学过程
问题导学 学习活动 评价
问题组一： 蛋 白 质 工 程 是 什 么 ？ 通 过什么手段， 达 到 什 么 目 的？ (阅读课本 93 页，完成下列问题及自主测评 用时 3 分钟) 1) 什么是蛋白质工程？ 2) 你能说出蛋白质工程的手段吗？ 3) 蛋白质工程的目的？ (阅读课本 93-94 页，完成以上问题及自 测评用时 5 分钟) 自主测评 1： 一、蛋白质工程 1．概念 (1)基础：蛋白质分子的 及其与 的关系。 (2)手段：通过 或 ，对现有蛋白质进行 改造，或制造一种新的蛋白质。 (3)目的：获得满足人类的生产 和生活需求的 。 2．理论和技术条件： 、 以及 技术的 迅猛发展。
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问题组二： 蛋 白 质 工 程 崛起的缘由 问题组三： 蛋 白 质 工 程 的 基 本 原 理 是什么？ 问题组四： 蛋 白 质 工 程 的 应 用 体 现 在 哪 些 方 面？ 合作探究：能 不 能 根 据 人 类 需 要 的 蛋 白质的结构， 设 计 相 应 的 基因，导入合 适 的 宿 主 细 胞中，让宿主 细 胞 生 产 人 类 所 需 要 的 蛋 白 质 食 品 呢？ 1) 基因工程的实质是什么？ 2) 基因工程和天然蛋白质的不足体现在哪 里？ (阅读课本 93-94 页，完成以上问题及自 测评用时 5 分钟) 1) 蛋白质工程的目标是什么？ 2) 蛋白质工程的方法是什么？ 3) 蛋白质工程的流程是什么？ (阅读课本 93-94 页，完成以上问题及自 测评用时 5 分钟) 1) 在医药工业方面的应用实例 2) 在其他工业和农业方面的应用实例 小组合作完成，部分小组展示，其余小组评价 (完成 合作探究 10 分钟) (完成达标检测部分用时 10 分钟) 基础性训练： 判断对错(正确的打“ √ ”，错误的打“ × ”) 1．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子 直接进行操作，定向改变分子的结构。 ( ) 2．蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型 蛋白质分子。 ( ) 3．实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质 自主测评 2： 二、蛋白质工程崛起的缘由 1．基因工程的实质：将一种生 物的 转移到另一种生 物体内，后者可以产生它本不能 产生的 ，进而表现 出 。 2．基因工程的不足：基因工程 在原则上只能产生自然界中 的蛋白质。 3．天然蛋白质的不足：天然蛋 白质的结构和功能符合 生存的需要，却不一定 完全符合 的需要。 4．实例：玉米中赖氨酸的含量 比较低，赖氨酸合成中两种酶的 被替换，就可以使玉米叶片和种 子中游离赖氨酸分别提高 5 倍和 2 倍。 自主测评 3： 三、蛋白质工程的基本原理 1． 目标：根据人们对 功能的特定需求，对蛋白质的结 构进行设计改造。 2．方法： 或 。 3．流程：预期蛋白质功能→设 计预期的 →推测应 有的 序列→ 找到相 对应的 序列(基因) 或合成新的 →获得 所需要的蛋白质。 四、蛋白质工程的应用 1．在医药工业方面的应用 (1)研发速效胰岛素类似物：科 学家通过改造 使 B 链 28 位脯氨酸替换为天冬氨酸或
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达标检测 (看 看 你 学 会了吗) 结构和功能的关系。 ( ) 4．基因工程遵循中心法则，而蛋白质工程不 遵循。 ( ) 5．根据某多肽链的一段氨基酸序列，可以很 容易地确定控制该肽链合成的基因的脱氧核 苷酸序列。 ( ) 6．蛋白质工程是一项难度很大的工程，主要 是因为人们对蛋白质复杂的高级结构没有完 全认识。 ( ) 拓展性训练： 1．蛋白质工程中需要直接进行操作的对象是 ( ) A．氨基酸结构 B．蛋白质空间结构 C．肽链结构 D．基因结构 2．基因工程与蛋白质工程的区别是( ) A ．基因工程需对基因进行分子水平操 作，蛋白质工程不对基因进行操作 B ．基因工程合成的是天然存在的蛋白 质，蛋白质工程合成的不是天然存在的蛋白 质 C．基因工程是分子水平操作，蛋白质工 程是细胞水平(或性状水平)操作 D．基因工程完全不同于蛋白质工程 挑战性训练： 糖尿病是近年来高发的“富贵病”，常见类型 有遗传型糖尿病和Ⅱ型糖尿病。遗传型糖尿 病的主要病因之一是胰岛受损。科研机构作 出如下设计：取糖尿病患者的细胞，将人的 正常胰岛素基因导入其中，然后进行细胞培 养，诱导产生胰岛组织，重新植入患者的胰 岛，使胰岛恢复功能。 Ⅱ型糖尿病需要注射 胰岛素治疗。 目前临床使用的胰岛素制剂注 射 120 min 后才出现高峰，与人体生理状态 不符。科研人员通过一定的工程技术手段， 将胰岛素 B 链的 28 号和 29 号氨基酸互换， 获得了速效胰岛素，速效胰岛素已通过临床 者将它与 29 位的赖氨酸交换位 置，从而有效抑制了 ， 研发出速效胰岛素类似物。 (2)提高干扰素的保存期：将干 扰素分子上的一个 变 成 ，提高了干扰素的 保存时间。 (3)改造抗体：将小鼠单克隆抗 体上 “嫁接”到 人的抗体上，降低了诱发人体免 疫反应的强度。 2．在其他工业和农业方面的应 用 (1)改进酶的性能或开发新的工 业用酶：利用蛋白质工程获得蛋 白酶的多种 。 (2)改造某些重要的酶：利用蛋 白质工程改造参与 的酶，以提高植物光合作用的效 率。
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试验。 (1)对遗传型糖尿病进行基因治疗的方案中， 胰岛素基因称为________，实验室中要先对 该基因利用________技术进行扩增。将该基 因导入正常细胞所用的方法是________。 (2)科研人员利用蛋白质工程合成速效胰岛 素，该技术的实验流程为： 其中，流程 A 是_______________，流程 B 是 。 ________________ (3)与基因工程相比，蛋白质工程是以蛋白质 分子的结构规律及其与生物功能的关系作为 基础，通过基因__________或基因________， 对现有蛋白质进行________，或制造一种新 的蛋白质，以满足人类的生产生活需要。
归纳小结 (善于总结， 你会更优秀) 每个同学都以思维导图的形式总结本节知识
我的收获 与感悟

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