4.2基因工程及其延伸技术应用广泛-教学设计

教学设计 课程基本信息 学科 生物 年级 高二 学期 春季 课题 第四章 第二节 基因工程及其延伸技术应用广泛 教学目标 1.根据不同基因工程药物的特点和生活实际选择不同的受体细胞，并分析原因，培养科学思维； 2.设计简单的实验，理解乳腺生物反应器的原理及应用； 3.通过改良基因工程产物“胰岛素”的时效性，了解蛋白质工程的原理和过程，利用比较和分析的科学思维方法，归纳蛋白质工程和基因工程的区别和联系，形成结构与功能观； 4.举例说明基因工程在法医鉴定、农牧业、环境保护等方面的应用，认同基因工程产生的社会效益、经济效益和生态效益； 教学内容 教学重点： 1.通过真实情境的分析，从受体细胞的选择角度培养学生依据实际情况选择不同方案的能力； 2.联系基因工程操作程序，理解乳腺生物反应器的原理及应用； 3.举例说明蛋白质工程的原理和过程，归纳基因工程与蛋白质工程的区别和联系； 4.基于基因工程的基本操作程序，理解基因工程及其延伸技术在法医鉴定、农牧业环境保护等方面的应用； 教学难点： 1.联系基因工程操作程序，理解乳腺生物反应器的原理及应用； 2.举例说明蛋白质工程的原理和过程，归纳基因工程与蛋白质工程的区别和联系； 教学过程 教学环节及设计意图教师活动学生活动导入 设计意图：自然导入，引出话题“基因工程生产药物”阐述：第1课时中学习了基因工程在疾病诊断、治疗、研究方面的应用，今天我们来看看如何利用转基因生物生产基因工程药物。 提问：你知道哪些药物是转基因的吗？举例说出转基因药物 二、基因工程在医疗制药方面的应用 任务一：选择适合的受体细胞 设计意图：根据产品特点选择合适的受体细胞，学会分析比较不同受体细胞的优缺点 设计意图：明确乳腺生物反应器的制备过程 任务二：产物优化 设计意图：通过真实情境引导学生了解蛋白质工程的诞生，体会蛋白质工程的操作步骤。与基因工程相比较，说明蛋白质工程是基因工程的延伸技术。 设计意图：以改造胰岛素为例了解蛋白质工程的一般操作流程 设计意图：总结蛋白质工程的步骤，并与基因工程进行联系和比较，培养学生辩证的科学思维 情境一：糖尿病是近年来高发的“富贵病”，常见类型有Ⅰ型糖尿病即遗传性糖尿病和Ⅱ型糖尿病,Ⅱ型糖尿病需要注射胰岛素治疗。传统生产胰岛素的方法是从猪、牛等动物的胰腺中提取。曾经生产供一位糖尿病病人使用一年的胰岛素需要上千头牛，生产的成本非常高。 问题1：如何利用基因工程获取更多的胰岛素，从而降低医疗成本？ 微生物细胞作为受体细胞的优点是什么？ 资料1：利用大肠杆菌生产胰岛素技术简单，前期研发成本低。随着生物工程的研究和发展，发现用大肠杆菌生产的很多药物由于缺乏转译后修饰，失去了天然产物所固有的生物活性。 问题2：为什么会出现“缺乏转译后修饰”？ 受体细胞的选择作何调整？请说明理由 资料2：利用动物细胞发酵生产生物药品产量极低，且培养过程需动物血清维持细胞活性，不仅提高了成本，而且给下游产物的纯化带来极大的困难。 问题3：如何解决以上问题？ 该基因插入的位点有何要求？请以获取“血清白蛋白”为目的简要说明该基因工程思路。 请注意受体细胞和血清白蛋白基因表达细胞有何区别 资料3：有人提议将乳腺蛋白基因的启动子换成UroplakinⅡ基因启动子(促进目的基因在膀胱特异性表达。） 问题4：比较乳腺生物反应器和膀胱生物反应器 任务一：综上，请小结不同受体细胞的利与弊，分析适用条件。 情境二：目前临床使用胰岛素制剂注射后120 min才出现高峰，与人体生理状态不符。将胰岛素B链的28号和29号氨基酸互换，可以加快胰岛素的起效时间。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，已在临床上广泛应用。 ... ...