选修3基因工程和蛋白质工程等

1、基因工程和蛋白质工程考纲要求：1、基因工程的诞生 2、基因工程的原理及技术 3、基因工程的应用4、蛋白质工程一、基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，通过体外DNA重组和转基因技术，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在 水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。（一）基因工程的基本工具1.“分子手术刀” （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的 ，因此具有专一性。（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式： 2.“分子缝合针” （1）功能：缝合

2、 （2）与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。3.“分子运输车” （1）载体具备的条件：能在受体细胞中复制并稳定保存。具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。（2）最常用的载体是 ,它是一种有自我复制能力的双链环状DNA分子。（3）其它载体： 噬菌体、动植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取1.目的基因是指： 编码蛋白质的基因 。2.原核基因采取直接分离法获得，真核基因是人工合成法。人工合成目的基因的常用方法有反转

3、录法_和化学合成法_。 限制酶 运载体直接分离法：供体细胞中的DNA DNA片段 受体细胞DNA片段扩增反转录法：逆转录 合成 mRNA 单链DNA 双链DNA化学合成法：根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的mRNA 序列，推测出结构基因的核苷酸序列，再通过化学方法，合成目的基因。第二步：重组载体的构建1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用2.组成：目的基因标记基因标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。第三步：将目的基因导入受体细胞_常用的转化方法：将目的基

4、因导入植物细胞：采用最多的方法是 农杆菌转化法，其次还有 基因枪法和 花粉管通道法等。受体细胞可以是卵细胞（受精卵）、体细胞（经组织培养成为完整个体）将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 显微注射技术。此方法的受体细胞多是 受精卵。将目的基因导入微生物细胞：用氯化钙处理大肠杆菌，3.重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。第四步：目的基因的检测和表达1.首先要检测 转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子杂交技术。2.其次还要检测 目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用 用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。3.最后检测 目

5、的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取 蛋白质，用相应的 抗体进行 抗原抗体杂交。4.有时还需进行 个体生物学水平的鉴定。如 转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。（三）基因工程的应用1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。（四）蛋白质工程的概念、基本途径蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生 活的需求。

6、（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）基本途径：从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列例、豇豆对多种害虫具有抗虫能力，根本原因是豇豆体内具有胰蛋白酶抑制剂基因(CpTI基因)。科学家将其转移到水稻体内后，却发现效果不理想，主要原因是CpTI蛋白质的积累量不足。经过在体外对CpTI基因进行了修饰后，CPTI蛋白质在水稻中的积累量就得到了提高。修饰和表达过程如下图所示：请根据以上材料，回答下列问题：(1)CpTI基因是该基因工程中的 基因，“信号肽，序列及“内质网滞留信号”序列的基本组成单位是 。在过程中，首先要用 酶切开，暴露出 ，再用

7、 酶连接。(2)在该基因工程中，供体细胞是 ，受体细胞是 。(3)过程称为 。(4)检测修饰后的CpTI基因是否表达的最好方法是 。（5）与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是 和 。（6）当前，转基因大豆，转基因棉花等已经进入了我们的生活。请你谈谈转基因农作物可能带来的利与弊。（各一条）利 弊：。例、番茄果实成熟过程中，某种酶（PG）开始合成并显著增加，促使果实变红变软。但不利于长途运输和长期保鲜。科学家利用反义RNA技术（见图解），可有效解决此问题。该技术的核心是，从番茄体细胞中获得指导PG合成的信使RNA，继而以该信使RNA为模板人工合成反义基因并将之导入离体番茄

8、体细胞，经组织培养获得完整植株。新植株在果实发育过程中，反义基因经转录产生的反义RNA与细胞原有mRNA（靶mRNA）互补形成双链RNA，阻止靶mRNA进一步翻译形成PG，从而达到抑制果实成熟的目的。请结合图解回答： （1）反义基因像一般基因一样是一段双链的DNA分子，合成该分子的第一条链时，使用的模板是细胞质中的信使RNA，原料是四种 ，所用的酶是 。（2）开始合成的反义基因第一条链是与模板RNA连在一起的杂交双链，通过加热去除RNA，然后再以反义基因第一条链为模板合成第二条链，这样一个完整的反义基因被合成。若要以完整双链反义基因克隆成百上千的反义基因，所用复制方式为 （3）如果指导番茄合成

9、PG的信使RNA的碱基序列是AUCCAGGUC，那么，PG反义基因的这段碱基对序列是 。 （4）将人工合成的反义基因导入番茄叶肉细胞原生质体的运输工具是 ，该目的基因与运输工具相结合需要使用的酶有 ，在受体细胞中该基因指导合成的最终产物是 。例、随着科学技术的发展，化学农药的产量和品种逐年增加，但害虫的抗药性也不断增强，对农作物危害仍然很严重。如近年来，棉铃虫在我国大面积暴发成灾，造成经济损失每年达100亿以上。针对这种情况，江苏农科院开展“转基因抗虫棉”的科技攻关研究，成功地将某种能产生抗虫毒蛋白细菌的抗虫基因导入棉花细胞中，得到的棉花新品种对棉铃虫的毒杀效果高达80%以上。就以上材料，分析

10、回答：（1）抗虫基因之所以能接到植物体内去，原因是_。（2）“转基因抗虫棉”具有抗害虫的能力，这表明棉花体内产生了抗虫的_物质。这个事实说明，害虫和植物共用一套_，蛋白质合成的方式是_的。（3）“转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递过程可表示为_。（4）该项科技成果在环境保护上的作用是_。（5）科学家预言，此种“转基因抗虫棉”独立种植若干代以后，也将出现不抗虫的植株，此现象来源于_。巩固练习：一、选择题： 每小题只有一个选项最符合题意。1、下列四条DNA分子，彼此间间具有粘性末端的一组是 （ ）T A G GC C A TT A C CG G T A ABCD2、运用现代生物技术，将苏云金芽孢杆

11、菌的抗虫基因整合到棉花细胞中，为检测实验是否成功，最方便的方法是检测棉花植株是否有( ) A、抗虫基因 B、抗虫基因产物 C、新的细胞核 D、相应性状3、（2006深圳一模考题）研究人员想将生长激素基因通过质粒介导入大肠杆菌细胞内，以表达产生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因：A是抗链霉素基因，B是抗氨苄青霉素基因，且目的基因不插入到基因A、B中，而大肠杆菌不带任何抗性基因，则筛选获得“工程菌”的培养基中的抗抗生素首先应该A、仅有链霉素    B、仅有氨苄青霉素C、同时有链霉素和氨苄青霉素    D、无链霉素和氨苄青霉素4、（05全国）镰刀型

12、细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变。检测这种碱基序列改变必须使用的酶是A. 解旋酶B. DNA连接酶 C. 限制性内切酶 D、RNA聚合酶5、人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体进一步加工合成，通过转基因技术，可以使人的糖蛋白基因得以表达的受体细胞是( )A、大肠杆菌 B、酵母菌 C、T4噬菌体 D、质粒DNA6下列关于各种酶作用的叙述，不正确的是（ ）ADNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接BRNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录C一种DNA限制酶能识别多种核苷酸序列，切割出多种目的基因D胰蛋白酶能作用于离体的动物组织，使其分散成单个细胞7、科学家通过

13、基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶蛋白。以下有关该基因工程的叙述错误的是( ) A采用反转录的方法得到的目的基因有内含子 B基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的 C马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞D同一种限制酶处理质粒和含有目的基因的DNA，可产生黏性末端而形成重组DNA分子8碱基互补配对发生在下列哪些生理过程或生物技术中（ ）种子的萌发 病毒的增殖过程 细菌的二分裂过程 目的基因与运载体的结合 DNA探针的使用 分泌蛋白的加工和运输aABC D9蛋白质工程是新崛起的一项生物工程，又称第二代基因工程。下图示意蛋白质工程流程，图中A、B在遗传学上依次表示A转录和翻译 B翻译和转录

14、 C复制和转录 D传递和表达10随着转基因技术的发展，“基因污染”应运而生，关于基因污染的下列说法不正确的是A转基因作物可通过花粉散落到它的近亲作物上，从而污染生物基因库B基因污染是一种不可以扩散的污染C杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因，可能破坏生态系统的稳定性D转基因生物有可能成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统中其他生物的生存二非选择题：11. 糖尿病是种常见病，且发病率有逐年增加的趋势，以致发达国家把它列为第三号“杀手”。（1）目前对糖尿病型的治疗，大多采用激素疗法，所用激素为_，由_细胞分泌。（2）让一健康人和糖尿病患者于空腹时同时口服葡萄糖，服用量按每人每千克体重1克计算，随后每隔一

15、段时间，测定各人的血糖浓度，如图61所示，图中表示糖尿病患者的曲线是_。（3）这种治疗用的激素过去主要是从动物的内脏中提取，数量有限，20世纪70年代后，开始采用基因工程的方法生产，如图所示，请回答：指出图中2、4、6、7的名称:2_，4_，6_，7_。一般获取4采用的方法是_。6的获得必须用_切割3和4，使它们产生相同的_，再加入适量的_酶，才可形成。12、在药品生产中，有些药品如干扰素，白细胞介素，凝血因子等，以前主要是从生物体的组织、细胞或血液中提取的，由于受原料来源限制，价价十分昂贵，而且产量低，临床供应明显不足。自70年代遗传工程发展起来以后，人们逐步地在人体内发现了相应的目的基因，

16、使之与质粒形成重组DNA，并以重组DNA引入大肠杆菌，最后利用这些工程菌，可以高效率地生产出上述各种高质量低成本的药品，请分析回答：（1）在基因工程中，质粒是一种最常用的 ，它广泛地存在于细菌细胞中，是一种很小的环状 分子。（2）在用目的基因与质粒形成重组DNA过程中，一般要用到的工具酶是 和 。（3）将含有“某激素基因”的质粒导入细菌细胞后，能在细菌细胞内直接合成“某激素”，则该激素在细菌体内的合成包括 和 两个阶段。（4）在将质粒导入细菌时，一般要用 处理细菌，以增大 。13、用基因工程生产蛋白质药物，经历了三个发展阶段。第一阶段，将人的基因转入细菌细胞；第二阶段，将人的基因转入小鼠等动物

17、的细胞。前两个阶段都是进行细胞培养，提取药物。第三阶段，将人的基因转入活的动物体，饲养这些动物，从乳汁或尿液中提取药物。（1）将人的基因转入异种生物的细胞或个体内，能够产生药物蛋白的原理是基因能控制。（2）人的基因能和异种生物的基因拼接在一起，是因为它们的分子都具有双螺旋结构，都是由四种_构成，基因中碱基配对的规律都是_。（3）人的基因在异种生物细胞中表达成蛋白质时，需要经过和翻译两个步骤。在翻译中需要的模板是，原料是氨基酸，直接能源是ATP，搬运工兼装配工是，将氨基酸的肽键连接成蛋白质的场所是_，“翻译”可理解为将由_个“字母”组成的核酸“语言”翻译成由个“字母”组成的蛋白质“语言”，从整体

18、来看在翻译中充任着“译员”。（4）利用转基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单，甚至可直接饮用治病。如果将药物蛋白基因移到动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中，利用转基因牛羊尿液生产提取药物比乳汁提取药物的更大优越性在于：处于不同发育时期的动物都可生产药物。人胰岛细胞大肠杆菌胰岛素mRNAA人胰岛素人胰岛素大量的A重复进行BCD14、下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图作答。（1）能否利用人的皮肤细胞来完成过程？ ，为什么？ 。（2）过程必需的酶是 酶，过程必需的酶是 酶。（3）与人体细胞中胰岛素基因相比，通过过程获得的目的基因不含有非编码区和 。（4）若A中共有a个碱基对，其中鸟嘌呤有

19、b个，则过程连续进行4次，至少需要提供胸腺嘧啶 个。（5）在利用AB获得C的过程中，必须用 切割A和B，使它们产生 ，再加入 ，才可形成C。（6）为使过程更易进行，可用 （药剂）处理D。15、某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程将a转移到马铃薯植物中。经检测，Amy在成熟块茎细胞的细胞间隙中发现。请回答：(1)在基因工程中，a叫_，提取它的一个必要步骤是_。它与基因运载工具_结合前还必须经过的处理步骤是_。(2)Amy在成熟块茎细胞间隙中的发现，说明细菌的基因a已整合到上图中的 _或 _结构中。(3)合成Amy的过程分为转录和翻译两大步骤，Amy合成并分泌到细胞外，

20、定位在细胞间隙中，参与该过程的细胞器有_， (4)Amy的基本组成单位是_，各组成单位间靠_相连。(5)以本图比作马铃薯块茎的缺陷细胞是该图多画了 _。16.根据实验原理和材料用具，设计实验选择运载体质粒，明确质粒的抗菌素基因所抗的抗菌素类别。实验原理：作为运载体的质粒，须有标记基因，这一标记基因是抗菌素抗性基因。故凡有抗菌素抗性的细菌，其质粒才可用作运载体。材料用具：青霉素、四环素的10万单位溶液、菌种试管、灭菌的含细菌培养基的培养皿、酒精灯、接种环、一次性注射器、蒸馏水、恒温箱。方法步骤：第一步：取三个含细菌培养基的培养皿并标为1、2、3号，在酒精灯旁，用三支注射器，分别注入1mL蒸馏水、

21、青霉素液、四环素液，并使之分布在整个培养基表面。第二步：将接种环在酒精灯上灼烧，并在酒精灯火旁取菌种，对三个培养皿分别接种。第三步：将接种后的三个培养皿放入37恒温箱培养24h。预期结果：_ _ _ _ _17、限制性内切酶的识别序列和切点是GGATCC，限制性内切酶的识别序列和切点是GATC。在质粒上有酶的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶的切点。（1）请画出质粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。（2）请画出目的基因两侧被限制酶切割后所形成的黏性末端。（3）在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接？为什么？答案例1：1）脱氧核苷酸；逆转录酶 （2）半保留复制 （3

22、）TAGGTCCAG ATCCAGGTC （4）质粒（或运载体、病毒）；限制性内切酶和DNA连接酶；（反义）RNA例、目的 四种脱氧核苷酸 限制性内切酶 黏性末端（2）豇豆细胞 水稻细胞（3）转录（4）让多种害虫吞食水稻叶片（）目的明确，培育周期短。（）可以让人类获得具有优良品质的作物，如蛋白质含量更高、抗逆性更强；打破传统育种界限，如植物表达微生物的抗虫性状。弊：转基因农作物也可能变异成为对人类或环境有害的物种，如抗逆性极强的“超级杂草”；造成基因污染；影响食品安全。例、（1）细菌与棉花的DNA结构相同 （2）毒蛋白 遗传密码 相同 （3）DNA（基因）RNA蛋白质 （4）减少农药对环境的污

23、染，保护生态环境或生态平衡 （5）基因突变 选择：1-10 DDCCB CAAAB11（1）胰岛素 胰岛B （2）B （3）质粒 目的基因（或胰岛素基因） 重组质粒 受体细胞（或大肠杆菌） 人工合成 同一种限制性内切酶 黏性末端 DNA连接12、（1）基因的运载体 DNA （2）限制性内切酶 DNA连接酶 （3） 转录 翻译 （4） 氯化钙 细菌细胞壁的通透性 13（1）蛋白质的合成（2）脱氧核苷酸 A与T G与C（3）转录 信使RNA 转运RNA 核糖体 4 20 转运RNA（4）雌雄14（1）不能， 皮肤细胞中的胰岛素基因未表达（或未转录），不能形成胰岛素mRNA 。 （2）逆转录 ， 解

24、旋。 （3）内含子。 （4）15（ab）。（5）同一种限制性内切酶 ， 相同的黏性末端， DNA连接酶。（6）CaCl2 。15 (1) 目的基因 用限制酶切出粘性末端 运载体 限制酶使质粒露出粘性末端 (2) 细胞核 线粒体 (3) 核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 (4)氨基酸 肽键 (5) 叶绿体161号培养皿细菌正常生长；2、3号培养皿中，仅2中细菌能存活，说明细菌有青霉素抗性基因，而没有四环素抗性基因。 2、3号培养皿中，仅3中细菌能存活，说明细菌有四环素抗性基因，而没有青霉素抗性基因。2、3号培养皿中都有存活，说明该菌质粒上有两种抗菌素的抗性基因。2、3号培养皿中都不存活，说明该菌

25、质粒上没有这两种抗菌素的抗性基因。17、（1）（2）（3）可以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的（或是可以互补的）第2章细胞工程本专题教材分析一、 教学目的要求知识方面1.简述植物组织培养和体细胞杂交技术及其应用。2.简述动物细胞培养和体细胞核移植技术及其应用前景。3.举例说出动物细胞融合和单克隆抗体技术及其应用。情感态度与价值观方面1.体验植物组织培养技术。2.讨论细胞工程技术的社会意义。3.认同细胞学基础理论研究与技术开发之间的关系。4.关注细胞工程研究的发展和应用前景。能力方面1.尝试进行植物组织培养。2.运用细胞的基础知识，分析细胞工程的理论基础。3.搜集有关细胞工

26、程研究进展和应用方面的资料，进行整理、分析和交流。二、教学内容的结构和特点（一）教学内容的特点本专题内容包括两部分，即植物细胞工程和动物细胞工程，其中植物细胞工程可用3课时教学，动物细胞工程可用3课时教学。本专题的题图是由三幅图合成的：克隆羊多利的照片、细胞核移植和植物组织培养。题图的寓意是表明细胞工程是细胞水平上的操作，它包括植物细胞工程和动物细胞工程等方面。在章引言中通过列举细胞工程的应用，把学生带进细胞工程的科技领域。科技探索之路细胞工程的发展历程，以图配文的形式介绍了细胞工程的来龙去脉，使学生认识到细胞工程不是凭空得来的，而是经过了一代代科学家执著地探索；科学与技术是相互促进的，科学理

27、论要经过技术才能转化为生产力。第一节植物细胞工程包括两小节：植物细胞工程的基本技术和植物细胞工程的实际应用。第一小节，是让学生了解最基础的知识植物细胞工程基本原理和技术，第二小节是让学生了解它的实际应用。第一小节植物细胞工程的基本技术讲述了细胞的全能性、植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术等三方面内容，其中，植物细胞的全能性是植物组织培养的基础，而植物体细胞杂交技术又是在植物组织培养的基础上发展起来的。在本小节的教材中，首先用实例引出“花瓣是怎样长成一株完整的植株的？植物的花瓣为什么能培育出一株完整的植株？”等问题，由此导入植物细胞全能性的学习。因为学生在必修模块分子与细胞中，已经学习过细胞的

28、全能性及分化的知识，所以教材在此只简单叙述了细胞全能性的概念和细胞分化的实质。关于植物组织培养技术，是植物细胞工程中最基本的技术，教材中安排了“胡萝卜的组织培养”实验，让学生通过动手操作，感到细胞工程并不神秘，并且培养学生的动手能力。在植物体细胞杂交技术中，首先是以一个实例“番茄马铃薯”杂种植株提出问题：“科学家是怎样得到此杂种植株的？” 接下来以图文结合的形式介绍了植物体细胞杂交技术的基本过程、概念、已取得的进展和尚未解决的问题。意在使学生认同科学是一个探究过程，激发学生探索生命科学奥秘的兴趣。插入的旁栏“异想天开”意在活跃学生的思维。第二小节植物细胞工程的实际应用讲述了植物繁殖的新途径、作

29、物新品种的培育，以及细胞产物的工厂化生产等三方面的内容。在植物繁殖的新途径中，教材选择了三个实例：微型繁殖、作物脱毒和神奇的人工种子。之所以首先介绍了微型繁殖，因为它是植物组织培养技术应用最为广泛的领域。在作物新品种的培育中，教材仅举了单倍体育种和突变体的利用两个实例。考虑到学生已了解单倍体、突变育种等基本知识，所以教材只对此部分内容做了简单的介绍。细胞产物的工厂化生产是植物组织培养技术与发酵工程相结合的一项新技术。教材先介绍了细胞产物的种类，再简要介绍人参皂甙的工厂化生产过程。为配合抗癌药物紫杉醇的生产的内容，教材以资料分析的形式介绍了我国红豆杉惨遭浩劫的例子，引导学生讨论植物组织培养在节约

30、资源，保护环境方面的重要意义。第二节动物细胞工程包括动物细胞的培养、动物体细胞核移植技术及克隆动物、细胞融合和单克隆抗体四部分内容。关于动物细胞的培养，教材用人造皮肤等实例引入主题，同时，配以人造皮肤的图片，以激发学生的兴趣，接着很自然地导入动物细胞培养的内容。教材首先介绍了动物细胞培养的概念，接着以文字叙述、图片、小资料、讨论相结合的形式，介绍细胞培养过程及原理，最后又从学生已有的内环境知识出发，用提问的形式引出细胞培养的条件。对于细胞培养条件，教材用了较多的笔墨，其意图是细胞培养条件的讲述中蕴含了细胞培养的原理。动物体细胞核移植技术及克隆动物，既是动物细胞工程的重点内容，又是近几年来的热点

31、问题，学生对它们有一定的了解，如何做到在原有基础上提高呢？教材首先解释了动物体细胞核移植技术和克隆动物的关系，随后简单介绍了哺乳动物核移植技术的分类，接着用小字介绍核移植技术的发展简史，再将文字、流程图、思考、小资料、讨论等多种形式结合，以我国的克隆牛为例，详细讲解了体细胞核移植技术的过程，最后说明体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题。力图使学生在学习知识的同时，受到科技史、科学价值观和爱国主义的教育。在“动物细胞融合”部分，由于考虑到其基本原理与植物的原生质体融合相同，方法也类似，所以只用简洁的文字介绍了动物细胞融合的概念、原理、方法、意义及应用，其间插入了小资料、细胞融合过程的示意图及小

32、字的动物细胞融合技术发展简史。既避免了重复，又突出了动物细胞融合的特点。单克隆抗体是动物细胞工程的新技术，也是本节教材的重点、难点内容。教材先由动物细胞融合的应用引入单克隆抗体，接着又从传统抗体生产存在的问题入手，引出单克隆抗体的概念。随后又提出问题怎样才能获得单克隆抗体？由此自然过渡到单克隆抗体的制备上。关于单克隆抗体的制备，用讲故事的形式，讲述了两位科学家对单克隆抗体的研究过程，让学生认识到丰富的联系和想像在科学创新中具有重要作用。（二）教学内容的结构三、与学生经验的联系细胞工程看似微观、抽象，很难与学生的生活经验相联系，其实不然。由于植物微型繁殖技术的迅速发展，学生经常会从各种媒体上看到

33、“试管苗”、“组培苗”的字眼。而克隆羊多利的诞生更使“克隆”这个生物学的专业术语，成为媒体频频出现的、已不用注解的名词。细胞工程是建立在对细胞结构、功能、生理等研究基础上的新技术，在必修模块分子与细胞中，学生已学过动植物细胞的结构和功能、细胞的分化和全能性；在必修模块遗传和进化中，学生已学过生物变异在育种上的应用；在必修模块稳态与环境中，学生学习过人体内环境及免疫的知识，而这些都是学习本专题的知识基础。四、与其他专题的联系生物技术各个分支领域是相互渗透、相互促进的。细胞是生物体结构和功能的基本单位，细胞工程中的技术是其他生物工程的基础。例如，细胞工程最主要和基础的技术是动植物细胞的培养技术，而

34、基因工程中受体细胞的培养和筛选，胚胎工程中动物细胞的培养都需要细胞培养的技术。 2.1植物细胞工程1. 简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。2. 列举植物细胞工程的实际应用。3. 尝试进行植物组织培养。1.教学重点（1） 植物组织培养的原理和过程。（2） 植物体细胞杂交的原理。（3） 植物细胞工程应用的实例。2.教学难点植物组织培养的实验。三、教学过程本节教材内容对学生来说，虽说在必修模块中学了一些细胞的知识，但仍然是一个新的领域，学习起来有一定的困难。可采用讲授为主结合讨论的方法进行教学。具体如下。在细胞的全能性及细胞分化的实质、植物组织培养技术这部分内容的教学中，首先可用教材上的菊花图引

35、入本节的标题，同时提出一个问题为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？以引入本节课的第一个问题细胞的全能性及分化。关于细胞的全能性和细胞分化这部分内容，因为学生在必修模块中学过，所以可以提问的方式让学生回顾，再根据学生的回答情况按教材上的内容进行讲解。然后再通过“怎样把植物的一个花瓣培育成完整的植株”这个问题引入本节课的重点及难点问题植物组织培养技术。教材这部分的内容是通过实验“胡萝卜的组织培养”来进行讨论和总结的，应当尽量创造条件完成这个实验。在不具备完成该实验条件的学校，可以带领学生参观组培实验室，或让学生观看植物组织培养技术的录像片。同时结合教材的讨论题进行教学，还可再补充两个问题

36、：（1）离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整植物体？（2）决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？在植物体细胞杂交技术及植物繁殖的新途径的教学中，首先可通过教材上的番茄马铃薯实例引入，让学生思考20世纪60年代，一些科学家提出这样一个设想：让番茄与马铃薯杂交，培育出地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的植物。如果要实现这一设想，你认为可以采用哪些方法？这样一来一下子就把学生吸引到本节课要解决的问题植物体细胞杂交技术上。随后让学生分析植物体细胞杂交技术的概念，再根据此概念，结合学生原有的植物细胞结构特点、酶的特性及新学习的植物组织培养技术的知识来回答下述问题：（1）要想让两

37、个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？（2）有没有一种温和的去细胞壁的方法？（3）如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？（4）如何将杂种细胞培育成杂种植株？与学生一起讨论后，再按教材上的植物体细胞杂交技术流程图进行总结，重点讲解以下内容。 流程图中为了简化，仅画了一个马铃薯的原生质体与一个番茄的原生质体之间的融合，可真正在实际操作过程中，是把许多马铃薯的原生质体和许多番茄的原生质体放在一起，让它们自由融合，再从中筛选出所需的杂种细胞。 由于不同种的细胞其细胞膜的特点不一样，如不作任何处理，把它们放在一起，让它们自然融合是不可能的，所以

38、原生质体间的融合必须要人工诱导。最后要特别强调植物体细胞杂交技术的意义，以及植物体细胞杂交已取得的进展和尚未解决的问题，使学生认同科学是一个不断发展的过程，激发学生探索生命科学奥秘的兴趣及勇于质疑的科学精神。在植物繁殖新途径的教学中，首先可由植物组织培养技术引入，让学生回忆植物组织培养技术的基本原理和过程，思考利用这项技术能做哪些工作？再逐一讲解微型繁殖技术、作物脱毒及人工种子。微型繁殖技术的特点需从教材中提炼出来： 繁殖速度快；“高保真”（因为是无性繁殖）； 不受自然生长季节的限制（因为在具有一定人工设施的室内生产）。 关于植物组织培养的其他应用，应当参照教材的思路，先介绍生产实践中遇到的问

39、题，说明社会生产的实际需要，再介绍科技人员是如何应用植物组织培养技术解决这些问题的。例如，关于在作物脱毒中的应用，应当先介绍长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差，而植物的分生区一般不会感染病毒，用分生区的细胞进行组织培养，就能得到大量的脱毒苗。这样进行教学，一是能够让学生更好地理解先进技术的应用价值，二是能够调动学生的学习兴趣，三是有利于培养学生分析问题、解决问题的能力。在细胞产物的工厂化生产的教学中，尽管此内容是植物组织培养技术在另一方面的重要应用，但由于学生对此内容易于理解，所以可先让学生阅读教材，再结合资料分析，师生共同讨论资料分析中的讨论题专题3 胚胎工程体

40、外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞的培养等胚胎工程技术，本专题教材分析一、 教学目的要求知识方面1.动物胚胎发育的基本过程。2.简述胚胎工程的理论基础。3.举例说出胚胎工程的应用及发展前景。二、教学内容的结构和特点（一）教学内容的特点本专题包括体内受精和早期胚胎发育体外受精和早期胚胎培养胚胎工程的应用及前景三节。本专题教学的参考课时为7课时，体内受精和早期胚胎发育可用3课时教学，体外受精和早期胚胎培养可用1课时教学，胚胎工程的应用及前景用3课时教学。本专题题图中展示的是高产羊生下的几只羔羊，它们是科技工作者采用胚胎移植技术处理后同时期出生的，作为胚胎工程的成果编者将其放在题图中主图的位置。

41、周围配有几幅小图，体现了胚胎工程的主要操作技术：右上图是科学工作者正在实体显微镜下进行观察；左上图是我国科技工作者正在手术台上对动物进行胚胎移植手术；左下图展示的是正在发育的胚胎，画龙点睛地突出了本专题的主题胚胎工程。与其他专题一样，在题图中引出了胚胎工程的概念。这种图文并茂呈现概念的方式，有利于激发学生对胚胎工程的兴趣和对概念的理解。科技探索之路胚胎工程的建立，简述了胚胎工程100多年来建立和发展的历史。胚胎工程是在研究胚胎移植的理论和技术的基础上建立起来的，科学家在此基础上又解决了哺乳动物体外受精的技术，继而推动了胚胎分割、性别鉴定、体细胞克隆、胚胎干细胞培养等现代胚胎工程技术的建立和发展

42、。本专题在总体内容安排上也体现了胚胎工程的发展脉络。首先对胚胎工程的理论基础哺乳动物的受精和早期胚胎发育的规律，进行了较深入地讲述，在此基础上介绍了胚胎工程技术。目前，胚胎工程技术中应用较多的是体外受精和胚胎移植技术，因此，可以说它们是胚胎工程技术的基础；胚胎分割技术是继胚胎移植技术后迅速发展起来的技术，方法简单，效率更高；胚胎干细胞的培养不仅是胚胎工程的重要成就之一，它在基础生物学、畜牧学、医学上都有重要的应用价值，是当前研究的热门课题之一。教材基本是按照胚胎工程技术发展的时间顺序对其进行介绍的。体内受精和早期胚胎发育部分是学习本专题的基础。由于义务教育生物课程标准和普通高中生物课程标准的必

43、修部分，都没有明确的要求，这就使这部分内容，显得尤为重要，教学中应予重视。本部分教材主要讲述了哺乳动物的体内受精和早期胚胎发育规律这两部分内容。引言中短短几句话,很清楚地点明了胚胎工程与本节内容的关系:“胚胎工程的许多技术，实际是在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。因此，了解哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律，就显得十分重要了。”关于哺乳动物的受精过程，有关精子和卵子的减数分裂过程在必修模块中已经学习过，教材对这部分内容只做了简要的介绍，而对学生没学习过的精子的变形、卵泡的形成、卵子成熟的两次减数分裂场所及时间等有关内容则进行了重点介绍，以使学生对精子和卵子发生的过程有更全面的了解。关于哺乳动物的受精过程，教材在初中和高中必修内容的基础上，突出了受精前精子的获能准备，受精过程中精子的顶体反应，卵子的透明带反应、卵黄膜的封闭作用及雄、雌原核的形成等生理活动的讲述，目的是为下一节内容的学习打基础。关于哺乳动物的早期胚胎发育，教材删繁就简地讲述了受精卵卵裂桑椹胚