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1、普通高中课程标准实验教科书选修3 现代生物科技专题 简介,选修模块设计的指导思想,“选修模块是为了满足学生多样化发展的需要而设计的，有助于拓展学生的生物科技视野、增进学生对生物科技与社会关系的理解、提高学生的实践和探究能力。”（课标中“课程设计思路”） 选修1 生物技术实践 选修模块 选修2 生物科学与社会 选修3 现代生物科技专题,本模块设计的指导思想,让学生进一步了解现代生物科学和技术中一些重要领域的研究热点、发展趋势和应用前景，以开拓视野，增强科技意识，为学生进一步学习现代生物科学类专业奠定基础。,一、本模块的内容范围,基因工程 克隆技术（改为细胞工程，内容标准不变） 胚胎工程 生物技术
2、的安全性和伦理问题 生态工程,具体内容标准基因工程,概述基因工程的诞生 简述基因工程的原理及技术 举例说出基因工程的应用 简述蛋白质工程,具体内容标准克隆技术,简述植物的组织培养 简述动物的细胞培养与体细胞克隆 举例说出细胞融合与单克隆抗体,具体内容标准胚胎工程,简述动物胚胎发育的基本过程 简述胚胎工程的理论基础 举例说出胚胎干细胞的移植 举例说出胚胎工程的应用,具体内容标准生物技术的安全性和伦理问题,关注转基因生物的安全性问题 举例说出生物武器对人类的威胁 讨论生物技术中的伦理问题,生 态 工 程,关注生态工程的建设 简述生态工程的原理 举例说出生态工程的实例,二、本模块的特点,具体内容标准
3、的特点（课标P28） 共17项，其中简述8项，举例说出6项，关注2项，讨论1项。 知识性目标以了解水平为主； 情感性目标以经历（感受:参与、交流）和反应（认同：表示感受、态度和价值判断）水平为主； 技能性目标体现在活动建议中，主要是参观、调查、资料收集、撰写专题综述报告等。,二、本模块的特点,与选修2相比 以专题形式介绍现代生物科学和技术中一些重要领域的研究热点、发展趋势与应用前景（不是全面介绍生物科技在社会中的应用）； 生物科技的原理和过程介绍较为详细； 同样需要学生关注生物科技对社会产生的各种影响。,三、教材的设计思路和呈现方式,以学习专题方式呈现，各个专题相对独立，但又相互联系。 本模块
4、知识内容的构建顺序：从微观到宏观的顺序（分子水平、细胞水平、个体水平、群体水平）。,突出基本原理的介绍,从基因文库中获取目的基因的基本原理,生态工程所遵循的基本原理: 物质循环再生原理 物种多样性原理 协调与平衡原理 整体性原理 系统学和工程学原理,较多地采用技术流程的方式来代替文字叙述 讲到生物科技工程时必须讲到技术，技术可以促进科学和社会的进步，特别是当代中国加强对科学技术的学习是社会进步和发展的要求,它可以进一步提高学生的科学素养 教材不是技术的读本 技术本身是艰深的 简化的技术流程有助于理解技术的基本原理、技术的价值及意义,牛体外受精胚胎工厂化生产流程图 技术流程图可以帮助学生认识到这
5、门技术不是纸上谈兵，是已经成为现实的技术,体细胞核移植过程流程图(帮助理解原理),直观、形象、简炼、美观，避免文字叙述的繁琐，有利于激发学生学习的积极性； 有利于理解和掌握技术操作的要点，同时加深对相关原理的学习和理解； 有利于教师的“教”和学生的“学”。,胚胎移植繁育良种奶牛的技术流程图,尽量引导学生亲身感受生物科学技术与社会之间的关系 讨论、调查、搜集资料、撰写专题综述报告以及口头交流、辩论等,热点讨论1、2、3 克隆人 设计试管婴儿 基因“身份证” 背景资料 争论焦点 讨论 科学、理性地看待这些问题，做到趋利避害,呈现方式,概述本领域的发展历程。,编写的设计思路和呈现方式,本模块的编写模
6、式 序致同学们 专题封 科技探索之路 正文设计思路和呈现方式知识的建构、能力的 培养与情感、态度、价值观的形成,专题引言、题图和文字,科技探索之路,基础理论和技术的发展催生了基因工程 细胞工程的发展历程 胚胎工程的建立 生物技术引发的社会争论 生态工程的兴起,编写科技探索之路的目的是： 概述本领域的发展历程，激发学生的学习兴趣。 介绍一些背景资料或呈现一些不同的观点，以激发学生学习的兴趣。 加深学生对科学史和科学本质的理解和认识，增强学生对科学、技术与社会关系的理解。,科技探索之路,编年史的方法展示基因工程的发展历程： 有利于学生认识基因工程的发展历程； 有利于形成科学和技术是相互促进，不断发
7、展的观点； 有利于学生形成生物技术的发展离不开众多科学家的共同努力的观点；,编写设计思路和呈现方式,本模块的编写模式 正文设计思路和呈现方式知识的建构、能力的培养与情感、态度、价值观的形成 从科学与技术互动的观念出发建构知识 以讨论等多种方式发展探究能力和思维能力 通过活动体验，领悟方法,加深对科学原理的理解 关注科学技术的社会应用，增强社会责任感,编写模式,主要两种形式 论坛形式（第1节） 转基因生物与食物安全 转基因生物与生物安全 转基因生物与环境安全 热点问题讨论形式（第2节） 有朝一日克隆人真的来了，我们该怎么办？ 你支持设计试管婴儿吗？ 你要一张基因“身份证”吗？,编写模式,先是生态
8、工程原理（第1节），然后是实例（第2节） 实例：问题对策案例,四、本模块的教学建议,由于课程内容多属于生物科学前沿领域，进展迅速，教学过程中需要及时补充最新进展的资料。 鉴于课标中要求大多是了解水平，教学中仍要避免讲得过深过专。 重视现代生物科技的基本概念和原理的教学，避免变成泛泛的科普，或资料的搜集浏览。 围绕生物科技与社会的关系，切实组织好资料搜集分析、讨论和辩论等活动。 充分利用当地的活的课程资源和信息技术。 指导学习撰写综述报告（12篇；分期分批进行；进一步拓展和延伸；有明确主题，对主题意义和价值的简述，层次清楚的内容、结论、讨论，资料文献的来源。教师要对报告评价）。,五、教 材 内
9、容 答 疑,1、有少数限制酶的识别序列由5个核苷酸组成, 这样的限制酶是如何切割DNA片段的? （教材第5页）,这种类型的限制酶是不可能识别严格意义上的回文结构序列的，即其识别序列并不唯一，识别序列中间的那个核苷酸通常并不要求是某种特定的核苷酸 。例如： 限制酶Hinf I的识别序列为GANTC，中间的核苷酸N可以是A、T、C、G中的任何一个，即该限制酶有四种识别序列； 又如Sfi I限制酶的识别序列为GGCCNNNNNCCGG，共13个核苷酸，中间的五个核苷酸NNNNN也没有特定的要求，该酶可以识别并切割多种DNA分子。,2、PCR原料中为什么用dNTP？（教材第10页）,dNTP包括dCT
10、P、dATP、dGTP和dTTP 同ATP 用单磷酸腺苷和二磷酸腺苷是不行的,3、关于PCR循环参数的确定,变性时间是如何确定的？ 在选择的变性温度下，DNA分子越长，两条链完全分开所需的时间也越长。如果变性温度过低或时间太短，模板DNA中往往只有富含AT的区域被变性。 在PCR的第一个循环中，有时常把变性时间设计为5 min，来增加大分子模板DNA彻底变性的概率，又称此为预变性。 当模板DNA的G+C含量超过55%时，需要更高的变性温度，来源于古细菌的DNA聚合酶比Taq DNA聚合酶更能耐受高温，因此更适合用来扩增富含GC的DNA模板。,复性温度的确定有什么考虑？ 复性过程（即退火）采用的
11、温度至关重要。如果复性温度太高，寡核苷酸引物不能与模板很好地复性，扩增效率将会非常低。如果复性温度太低，引物将产生非特异性复性，从而导致非特异性的DNA片段的扩增。,3、关于PCR循环参数的确定,延伸的时间是如何确定的？ Taq DNA聚合酶在最适反应温度（7278 ）下聚合速率约为2 000 bp/min。根据多数研究者的经验，确定了一个规则，即：靶基因的每1 000 bp的扩增产物的延伸时间被设计为1 min，以此类推。 对于PCR的最后一个循环，许多研究者常把延伸时间增加为以前循环的延伸时间的3倍以上，以使所有扩增产物完成延伸，这又称为后延伸。,3、关于PCR循环参数的确定,循环数目一般
12、都为30，这个数值是怎么来的？ PCR扩增所需的循环数目决定于反应体系中起始的模板拷贝数以及引物延伸和扩增的速率。 一旦PCR反应进入几何级数增长期，反应会一直持续下去，直至某一成分成为限制因素。从这一点上来说，扩增产物中绝大多数应该是特异性的扩增产物，而非特异性的扩增产物低到难以检测的程度。用Taq DNA聚合酶在一个含有105个拷贝的靶序列的反应体系中进行30个循环后往往可以做到上述的理想情况。,3、关于PCR循环参数的确定,4、目的基因的检测与鉴定 分子杂交技术（教材第14页）,探针标记种类 放射性同位素、荧光、生物素（一种维生素） 检测基因工程是否成功 检测转基因生物染色体的DNA是否
13、插入了目的基因：DNA分子杂交技术（Southern杂交） 检测目的基因是否转录出了mRNA：Northern杂交（探针是DNA）或Eastern杂交（探针是RNA） 检测目的基因是否翻译成蛋白质：用免疫组织化学技术或Western杂交，原理都是抗原和抗体反应,5、大肠杆菌能生产糖干扰素吗？ （教材第15页）,干扰素是哺乳动物细胞在诱导物的诱导下产生的一种特异糖蛋白； 科学家用通过基因工程用大肠杆菌生产出来的干扰素是没有糖链的，但同样能够抑制病毒在细胞内的增殖，加强巨噬细胞的吞噬作用和对癌细胞的杀伤作用； 真核细胞表达的干扰素需要糖链来稳定结构、帮助溶解，并通过转运系统分泌到细胞外，进入血液循
14、环系统，以发挥其抗病毒抗肿瘤的生物功效； 2002年，科学家们发现在一种名为Campylobacter jejuni的细菌里存在生产糖蛋白的基因簇，即pgl基因簇，此基因编码的蛋白能够起糖基转移酶的作用，科学家用基因工程方法将这套基因克隆至大肠杆菌共表达，使得大肠杆菌也能够生产相应的糖蛋白。,6、基因诊断,从根本上提供诊断的依据； 目前四大类疾病可以通过基因进行诊断 由单个基因突变引起的疾病 常见病和多发病（多是多个基因引起的，如糖尿病、心脏病等） 癌症（抑癌基因或癌基因异常） 感染性疾病（SARS、禽流感等外源性基因） 现状：目前已经对1 000中单基因病、几十种染色体病和近百种代谢缺陷症能
15、用此种方法进行明确诊断 目标：开发简便、高效的多种疾病同步检测技术,基因诊断常用技术（DNA诊断技术）,核酸分子杂交技术，其中最主要的是限制性内切酶谱分析法 内切酶：从核酸链中间水解二酯键，将核酸链切断，多数需要识别特殊的位点 外切酶：作用于单链或双链，从核酸的一端开始，一个接一个地将核苷酸水解下来或切成短链，无特异性。 PCR技术 基因测序 基因芯片：简便、高效检查多种疾病的基因突变，建立高通量、自动化和快速检测基因突变的平台（不仅可检验基因突变与否，还可检验基因表达的高低）,7、基因治疗,纠正或替代引发疾病基因的技术（从根源上解决问题） 途径 插入正常基因 修复突变基因 关闭引发疾病的基因
16、 基因治疗进展缓慢的原因 基因治疗有效时间短，需多次治疗 重复将外源载体导入体内，可引发免疫排斥反应 经改造的病毒载体仍有一定毒性，非病毒载体效率低 基因疗法最适合治疗单基因疾病，多基因疾病困难,8、原代培养和传代培养（教材45页）,从机体上获取的组织，通过酶或机械方法分散成单个细胞进行培养，在首次传代前的培养一般称为原代培养（初代培养）。 原代培养的最大优点是：组织细胞刚脱离机体，生物性状尚未发生较大变化，在一定程度上能够反映体内的状态。 原代培养的细胞在生长、繁殖一定时间后，由于空间不足或细胞密度过大导致营养枯竭，会影响细胞的生长，因此需要进行扩大培养，即传代或称为传代培养（继带培养），也就是将细胞按1:21:4的比例传代。 但严格说来，不论在进行传代时稀释与否，将细胞从一个培养瓶转移到另一个培养瓶即称为传代培养。,关于传代培养,在进行传代时，如果是悬浮细胞，只需简单稀释即可，若需完全更换培养液只需低速离心沉淀，再悬浮于合适的培养液中即可。一般细胞每毫升接种数量为51048105个，传代密
