生命科学高三第二册第五章现代生物技术讲解材料

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1、生命科学高三第二册第五章 现代生物技术,第1节 基因工程 第2节 细胞工程 第3节 酶工程（选读）,第1节 基因工程,1. 基因工程的诞生 2. 微生物基因工程 3. 植物基因工程和动物基因工程 4. 基因工程生物产品的安全性和展望,第1节 基因工程,一. 教学目标 知识要求 1. 知道基因工程的涵义 2. 了解基因工程诞生的科学技术背景 3. 理解微生物基因工程的特点及基本实施过程 4. 知道植物及动物基因工程的特及基本实施过程 5. 了解基因工程生物产品的安全性,第1节 基因工程,能力要求 1. 能从基因工程的诞生过程，分析科学和技术之间的关系 2. 能从实施基因工程的各个 环节比较微生物

2、、植物和动物基因工程的异同 3. 能正确分析基因工程生物产品的安全性,第1节 基因工程,教学建议 1. 高中生命科学必修课的学习，学生已具备了遗传学基础知识，掌握了基因、基因的表达、遗传性状等概念，但对于如何利用基因重组技术或基因工程对生物的遗传形状进行改造，培育新品种或生产基因表达产物为人类服务这一思路，学生恐怕难以独立形成。建议在简要回顾20世纪50年代以来分子生物学和分子遗传学的重大进展的基础上，引导学生理解基因工程的诞生过程，从而理解科学与技术间的关系。,第1节 基因工程,教学建议 2. 本教材将基因工程分为微生物、植物、动物基因工程三大分支来阐述，有利于学生对各基因工程特点的了解。建

3、议首先用微生物基因工程为例，阐述基因工程的基本实施过程，在此基础上再讲解各类基因工程在目标和操作上的主要不同之处。教学时可以从微生物、植物、动物细胞的特点，例如原核细胞、真核细胞、细胞的全能性等概念来引导学生进行思考。,第1节 基因工程,教学建议 2. (续) 基因工程的基本步骤在标准中有要求，建议结合图5-3讲清楚以下步骤： (1) 目的基因的制备 (2) 重组质粒的构建 (3) 重组质粒导入受体细胞 (4)目的基因的表达和检测,第1节 基因工程,教学建议 3. 本教材对植物基因工程的操作过程，以抗虫棉的培育为例作了较为详细的阐述，这部分内容对学生可能有一定难度。所涉及的难点主要在于对Ti-

4、质粒在植物基因工程中的功用的正确理解。,第1节 基因工程,教学建议 3.（续） 要解决该难点，建议从讲述土壤根癌农杆菌、农杆菌中的Ti-质粒以及Ti-质粒上的一段核苷酸片段转移-DNA及它们的功能的发现开始，引导学生理解，为什么在培育抗虫棉时先要将毒蛋白基因构建到Ti-质粒的转移-DNA上，再将该重组Ti-质粒导入农杆菌，最后经过将农杆菌与棉花叶圆片共培养等步骤，育成抗虫棉。,第1节 基因工程,教学建议 4. 关于转基因生物产品安全性的讨论（教材中想一想，做一做部分），可先让学生通过各种媒体、互联网或其他途径，充分收集资料并着重讨论转基因生物产品对生态系统稳定性的影响。在此基础上对学生适当讲解

5、三方面的现状：,第1节 基因工程,教学建议 4.（续） （1）首先是政策问题。目前包括我国在内的世界各国都已经对基因工程生物产品的安全性高度重视，并制定了相应的政策和法规。不过，世界各国对转基因技术和转基因食品的认识和政策并不相同。,第1节 基因工程,教学建议 4.(1)（续） 一般来说，农产品输出国如美国、阿根廷和巴西等持比较开放的态度，而农产品进口国如日本及欧洲各国则持比较慎重的态度。所以，这种不同其实不单纯反映了各国在转基因技术和转基因食品认识上的差别，也体现了各国在农产品贸易和农业保护政策上的不同取向，带有浓厚的经济和政治色彩。,第1节 基因工程,教学建议 4.（续） （2）其次是应用

6、现状。在美国这个转基因技术的发祥地，对转基因产品持比较开放的态度，不少转基因作物已经大规模种植，转基因生物产品开始大量上市至今已有近10年时间，60% 以上的零售食品中含有转基因成分。日本及欧盟各国虽然对转基植物的种植和转基因因食品的销售实行了相当严格的限制，但有关国家的科学家并未停止过转基因技术和转基因食品的开发研究。,第1节 基因工程,教学建议 4.(2)（续） 在我国, 2002年市场上已有6种转基因作物产品，而且自1999年以来从美国、加拿大等国进口了大量的转基因大豆、大豆油和油菜籽，2004年我国已经开始从美国进口喂饲转基因饲料的肉禽产品。,第1节 基因工程,教学建议 4.（续） （

7、3）再其次是怎样面对。虽然，迄今世界上还没有转基因食品损害健康的报道，也没有转基因作物对生态环境造成明显危害的报道。但理论上并不能排除转基因植物对生态平衡的潜在负面效应，而且转基因生物对生态环境以及转基因食品对人类健康可能产生的影响都需要较长时间的观察，才能得出更为明确的结论。,第1节 基因工程,教学建议 4.(3)（续） 21世纪转基因农业对我国的发展具有十分重要的意义，所以一方面要十分关注转基因食品可能出现的负面问题，完善有关转基因食品的安全性的政策和法规，并让每个人对所消费的转基因产品有知情权，目前我国已经规定转基因产品必须有明确标识；另一方面要大力发展现代基因工程技术，跟上世界的步伐，

8、确保我国农业高技术的发展。,第2节 细胞工程,1. 植物组织和细胞培养技术 2. 动物组织和细胞培养技术 3. 干细胞技术 4. 细胞融合技术 5. 核移植技术 6. 胚胎移植技术（选读）,第2节 细胞工程,一. 教学目标 知识要求： 1. 知道细胞全能性是植物组织培养的理论基础 2. 了解植物组织培养的一般过程和应用 3. 了解动物细胞培养的应用领域 4. 知道干细胞技术及其应用,第2节 细胞工程,知识要求: 5. 了解干细胞研究的意义及其带来的伦理道德问题 6. 了解细胞融合的概念和应用 7. 了解核移植技术的操作和应用 8. 了解胚胎移植技术的操作过程和应用,第2节 细胞工程,能力要求：

9、 1. 理解生命科学的研究成果是生物技术发展的重要基础 2. 学会辨证地看待生物技术的利与弊 3. 了解生命科学在现代社会发展中的重要作用,第2节 细胞工程,二. 教学内容 教学重点： 1. 植物组织培养的4个主要阶段 2. 动、植物细胞培养的应用领域 3. 干细胞的概念、种类和应用 4. 细胞融合的概念和应用 5. 核移植的操作过程和意义,第2节 细胞工程,教学建议 1. 在复习细胞全能性知识的基础上，讲解植物组织培养技术 2. 以烟草或其他植物材料为例，详细讲解植物组织培养的4个阶段: (1) 预备阶段 (2) 诱导去分化阶段 (3) 再分化阶段 (3) 移植阶段,烟草和胡萝卜组织培养培养

10、基激素配比(mg/L),植物 外植体 去分化 分化愈伤 形成芽 形成根 组织 烟草 幼叶圆片 MS+6BA 2 MS+2,4D 1 MS+6BA 2 1/2MS +NAA 0.02 +KT 0.1 +NAA 0.02 胡萝卜 根切块 MS+2,4D 0.5 MS+2,4D 0.5 +6BA 0.1 +6BA 0.1,第2节 细胞工程,教学建议 3. 细胞培养技术的应用 植物组织培养 试管苗（快速繁殖、保存种质资源） 植物细胞培养 获得有用成分 动物细胞培养 获得治疗用细胞、 提取物质制成生物制剂、作为实验材料用于科学研究,第2节 细胞工程,教学建议 4. 以修补破损皮肤的皮肤干细胞为例，复习已

11、学习的有关干细胞的知识 ，如全能、多能、单能干细胞的概念 。在此基础上讲解胚胎干细胞和成体干细胞的概念以及干细胞的应用领域。 5. 讨论干细胞技术可能带来的伦理道德问题,第2节 细胞工程,教学建议 6. 理解骨髓移植和造血干细胞移植的不同及其重要意义，对学生进行奉献爱心的情感教育。 7. 从pomoto引出细胞融合技术和杂交瘤细胞生产单克隆抗体的实验，了解细胞融合技术的一般操作过程，并结合复习B淋巴细胞产生抗体的知识。,第2节 细胞工程,教学建议 8. 结合童第周的实验和多利羊等克隆动物的培育，学习核移植技术的操作和意义。 9. 了解胚胎移植技术的过程和意义 10. 了解试管婴儿的操作程序和实

12、际意义，讨论可能带来的伦理、道德和社会问题。,第2节 细胞工程,课题研究 1. 每个同学根据所学的知识和个人兴趣，通过调查和查阅资料，确定技术设计的目的（获得试管苗、细胞产物、大量细胞或转基因细胞等），培养材料（植物、动物组织或细胞），操作过程和主要试剂、仪器等。 2. 写出实验步骤、注意事项，并预测实验结果,第2节 细胞工程,课题研究 3. 写出该技术设计的意义和应用前景 4. 完成课题后，建议用一节课左右的时间，进行交流讨论,第3节 酶工程（选读）,1. 酶和酶工程 2. 酶的生产与提纯 3. 酶的固定化技术 4. 酶的应用(工业、医疗方以及环境保护),第3节 酶工程（选读）,一. 教学目

13、标： 知识要求 1. 掌握酶工程的涵义 2. 了解酶工业化生产的基本要求 3. 掌握酶分离提纯的五个基本步骤 4. 了解酶的固定化的意义和三大类基本方法 5. 了解酶在各个领域的应用,第3节 酶工程（选读）,能力要求 1. 能根据酶工业化生产的原理，分析酶生产、分离提纯中的注意事项 2. 能根据酶制剂的特性，正确使用酶制剂,第3节 酶工程（选读）,二. 教学内容 教学重点 1. 酶工程 2. 酶的分离提纯 3. 酶的应用,第3节 酶工程（选读）,教学建议 1.经过高中必修生命科学的学习，学生对酶在生命活动中的重要作用已有所了解，可如何从细胞内获得各种各样大量的酶用于工业生产、日常生活、医疗检验

14、等方面, 引出并讲解酶工程的概念: 这是一项借助生物反应装置和工艺过程来生产人类所需酶产品的现代生物技术，包括酶的生产、酶的固定化以及酶的应用等。,第3节 酶工程（选读）,教学建议 2. 从酶工业化生产主要是通过微生物发酵生产所需的酶这一点出发，讲解发酵过程中需要选择生产所需的菌种、提供微生物生长所需的营养物质，还要控制好发酵罐中的温度、酸碱度等条件。,第3节 酶工程（选读）,教学建议 3. 要将微生物细胞内合成的酶提取出来, 需要经过细胞破碎、过滤、沉淀酶蛋白、提纯酶蛋白（通过层析等方法）、冷冻干燥结晶酶蛋白等主要过程，引导学生了解在分离提纯过程中，必须维持合适的温度、酸碱度等条件，以确保酶的活力不受影响。,第3节 酶工程（选读）,教学建议 4. 为了提高酶的活力和应用效率，同时又便于分离酶的催化产物，科学家用一定的方法限制酶的移动，建立了载体结合法、交联法、包埋法三大类固定酶的方法，获得了固定化酶。建议用这一事例，讲解生产实践与科学技术间的相互关系。,第3节 酶工程（选读）,教学建议 5. 酶制剂在食品工业、纺织工业、制革工业、制药工业、医疗、环保等许多方面都有广泛的应用，可由同学结合生活中接触到的酶制剂（如多酶片、加酶洗衣粉）展开讨论交流，从而对酶工程的重要性及正确使用各种酶制剂有更深刻的理解。,谢谢各位老师！,