3.3基因工程的应用教案

3.3基因工程的应用教案 【教学目标】 通过资料分析了解基因工程在农牧业不同方面的应用以及通过改造微生物或动植物细胞生产药物的原理，提高信息提取能力，表达能力。 通过问题引领和小组讨论了解利用动植物进行基因改造的一般步骤，联系细胞工程旧知，构建知识网络，提高学生逻辑思维能力，小组合作及沟通交流能力。 通过材料，体会生物科学技术带给人类的便利，感悟生命的美好。 【教学重难点】 教学重点 基因工程在农牧业、食品、环保以及医药领域的应用 教学难点 1.理解CAR-T、CRISPR/Cas等前沿科技的基本原理 2.体会基因工程在各领域的改造思路。 【新课导入】 课件展示我国糖尿病患者的数量和现状，介绍通过基因工程的操作生产胰岛素已经治愈了亿万糖尿病患者。 提问：通过基因工程的操作生产胰岛素对人类的作用和意义有哪些？ 学生：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。基因工程生产的胰岛素的广泛应用，大大降低了生产成本，让更多的糖尿病患者能够承担治疗费用，更多病人得到救治。 教师：基因工程的广泛应用对人类具有重要的意义，自20世纪70年代兴起后，得到了飞速的发展，在农牧业、医药卫生和食品工业等方面，展示出广阔的前景。 【新课讲解】 基因工程在农牧业方面的应用 1．转基因抗虫植物 (1)技术方法：从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因，将它导入作物中，培育出具有抗虫性的作物。 (2)实例：抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。 2．转基因抗病植物 (1)技术方法：将来源于病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出转基因抗病植物。 (2)实例：转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。 3．转基因抗除草剂植物 (1)技术方法：将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可培育抗除草剂的作物品种。 (2)实例：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。 4．改良植物的品质 (1)技术方法：将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，可以提高这种氨基酸的含量。 (2)实例：转基因玉米中赖氨酸的含量比对照高30%。 5．提高动物的生长速率 (1)技术方法：将外源生长激素基因导入动物体内，提高动物的生长速率。 (2)实例：转基因鲤鱼。 6．改善畜产品的品质 (1)技术方法：将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组。 (2)实例：乳汁中乳糖含量大大降低的转基因奶牛。 基因工程在医药卫生领域的应用 (1)技术方法 ①对微生物或动植物的细胞进行基因改造，使它们能够生产药物。 ②利用乳腺生物反应器生产药物：将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射导入哺乳动物的受精卵中，培育出的转基因动物通过分泌乳汁生产所需要的药物。 2．乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别 比较内容 乳腺生物反应器 工程菌 含义 指让外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白 指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系 受体基因结构与人类基因结构差异 动物基因结构与人类的基因结构基本相同 细菌和酵母菌的基因结构与人类有较大差异 基因表达 合成的药物蛋白与天然蛋白质相同 细菌合成的药物蛋白可能没有活性 受体细胞 动物受精卵 微生物细胞 目的基因导入方式 显微注射法 感受态细胞法 生产条件 不需严格灭菌；温度等外界条件对其影响不大 需严格灭菌，严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件 药物提取 从动物乳汁中提取 从微生物细胞或其培养液中提取 生产设备 畜牧业生产、提取设备 发酵生产、提取设备 ③培育移植器官：在器官供体的基因组中导入某种调节因子抑制抗原决定基因的表达或设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆器官。 实例：重组人干 ... ...