高中生物-基因工程及其应用教学设计学情分析教材分析课后反思 (一)

专题11.3基因工程的应用

一、教学目标

1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。

2.关注基因工程的进展。

3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。

二、教学重点和难点

1.教学重点

基因工程在农业和医疗等方面的应用。

2.教学难点

基因治疗。

三、教学策略

1.加强收集信息和处理信息环节的指导。

基因工程的应用是基因工程基本操作程序的一个必然结果。如果本节只作为成果的学习，

那么就显得思维力度不足了。为此，建议加强指导学生收集和处理信息这一环节。具体做法

如下：

无论是学习转基因植物方面的应用，还是学习转基因动物方面的应用，乃至转基因工程

菌生产药物方面的应用，首先必须寻找目的基因。教师可利用表指导学生整理课本中

提供的信息，填写此表。这样做既可以调动学生学习的积极性，也增强了他们分析和处理信

息的能力。

表1-1转基因生物与目的基因的关系

转基因生物目的基因目的基因从何来

抗虫棉Bl毒蛋白基因苏云金芽抱杆菌

抗真菌立枯丝核菌的烟草几丁质酶基因和抗毒素合成基因

抗盐碱和干旱作物调节细胞渗透压的基因

耐寒的番茄抗冻蛋白基因鱼

抗除草剂大豆抗除草剂基因

增强甜味的水果降低乳糖的奶牛

甜味基因场乳糖酶基因

生产胰岛素的工程菌人胰岛素基因人

指导学生提高处理信息的能力，还可以体现在对教材内容的重组上。例如，我们可以解

决当前世界上存在的重大问题作为主题，如以解决“粮食”、"环境污染"、"能源危机”、“攻克不

治之症”等问题作为主题，让学生将课文中的知识或学生知道的课外的基因工程应用方面的

知识进行重组。这样的活动不仅培养了学生处理信息的能力，还会使学生感悟到肩负的社会

责任，从而激发用科学技术报效祖国的志向。

2.课文中的一些难点，建议采用小组讨论，师生共同归纳的方法学习。

课文中有几处是学生学习感兴趣的知识，但文字说明不多，学生学习有一定难度。例如“什

么叫乳腺生物反应器”、“什么叫工程菌"、"什么是基因治疗”等。教师可创设问题情境，让

学生讨论，加深用己有知识认识新事物的能力。学生想不到的地方，可由师生共同归纳。例

如，学习乳腺生物反应器时，学生提出“给我们讲讲乳腺生物反应器究竟是怎么回事:这时

教师可提出以下问题，让学生讨论。

（1）用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质（如教材中列狂的血清白蛋白、抗凝

血酶等）比工厂化生产的优越之处有哪些？

（2）用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？

第一个问题，既可以解决乳腺生物反应器的优越性问题，而且显示了社会需求是乳腺生

物反应器这一创新成果产生的动力。学生在充分讨论和发表观点的基础上，师生共同归纳出

乳腺生物反应器的优点：①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。

第二个问题，用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作过

程相同。而不同之处可由教师提出：为了将目标产品在奶中形成，需要使用乳腺组织中特异

表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成

表达载体。

操作过程大致归纳为：获取目的基因（例如血清白蛋白基因）一构建基因表达载体（在

血清白蛋臼基因前加特异表达的启动子）一显微注射导入哺乳动物受精卵中一形成胚胎一将

胚胎送入母体动物一发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）。

关于工程菌的学习，也可结合基因工程操作程序，予以说明，并结合微生物生长和代谢

的特点，说明工程菌生产药物的优越性。

关于基因治疗，可结合课文中的具体实例，归纳出大致治疗过程。至于是否采用讨论方

式，可根据课堂时间而定。如果时间紧，也可采用教师引导学习的方法。

四、答案和提示

思考与探究

根据所学内容，试概括写出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。

提示：基因工程可以生产人类需要的药物，如胰岛素、干扰素等。我们吃的某些食品如

番茄、大豆等也可以是基因工程产品。农业生产中的抗虫棉、抗病毒烟草、抗除草剂大豆等

都已进入商品化生产，上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成本过高。

五、知识拓展

1.利用微生物生产药物的优越性何在？

所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成

表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比有以

下优越性：

(1)利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出

大量药品。

(2)可以解决传统制药中原料来源的不足。例如，胰岛素是治疗糖尿病患者的药物，一

名糖尿病患者每年需用的胰岛素普要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978年科学

家用2000L大肠杆菌发酵液得到100g胰岛素，相当于从1000kg猪胰脏中提取的量。又如，

生长素是治疗侏儒症患者的药物，治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中

提取生长素。利用基因工程菌发醉生产就不需要从动物或人体上获取原料。

(3)降低生产成本，减少生产人员和管理人员。

2.在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳蛋白基因可以抗病毒侵染？

关于病毒外壳蛋白(satprotein,CP)基因导入植物后的抗病毒机理，目前有几种假说。

一种假说认为:CP基因在植物细胞内表达积累后，当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞后，

会立即被这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核酸分子的复制和翻译。另一种假说认为:

植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分子不能释放出来。然而

最近的研究表明，如果将病用的外壳蛋白的AUG起始密码缺失，使之不能被翻译，或者将

外壳蛋臼基因变成反义RNA基因，整合到植物细胞染色体上，转基因植物则有很好的抗性。

因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用，而是CP基因转录出RNA后，与入侵病毒

RNA之间的相互作用起到了抗性作用。

利用CP介导的抗病毒性还存在一些问题：①转基因植物对病毒的抗性有局限性，仅限于

特定的病毒(被使用CP基因的病毒)或密切相关的病毒；②转基因植物大多数只是发病延

缓，一般为两周，并非根治；③潜在着植物表达的外壳蛋白包被与另一种病毒形成新的杂合

病毒的危险。

专题11.3基因工程的应用

一、教学目标

1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。

2.关注基因工程的进展。

3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。

二、教学重点和难点

1.教学重点

基因工程在农业和医疗等方面的应用。

2.教学难点

基因治疗。

三、教学策略

1.加强收集信息和处理信息环节的指导。

基因工程的应用是基因工程基本操作程序的一个必然结果。如果本节只作为成果的学习，

那么就显得思维力度不足了。为此，建议加强指导学生收集和处理信息这一环节。具体做法

如下：

无论是学习转基因植物方面的应用，还是学习转基因动物方面的应用，乃至转基因工程

菌生产药物方面的应用，首先必须寻找目的基因。教师可利用表1-1,指导学生整理课本中

提供的信息，填写此表。这样做既可以调动学生学习的积极性，也增强了他们分析和处理信

息的能力。

表1-1转基因生物与目的基因的关系

转基因生物目的基因目的基因从何来

抗虫棉Bl毒蛋白基因苏云金芽抱杆菌

抗真菌立枯丝核菌的烟草几丁质酶基因和抗毒素合成基因

抗盐碱和干旱作物调节细胞渗透压的基因

耐寒的番茄抗冻蛋白基因鱼

抗除草剂大豆抗除草剂基因

增强甜味的水果降低乳糖的奶牛

甜味基因场乳糖酶基因

生产胰岛素的工程菌人胰岛素基因人

指导学生提高处理信息的能力，还可以体现在对教材内容的重组上。例如，我们可以解

决当前世界上存在的重大问题作为主题，如以解决“粮食”、“环境污染"、“能源危机”、“攻克不

治之症”等问题作为主题，让学生将课文中的知识或学生知道的课外的基因工程应用方面的

知识进行重组。这样的活动不仅培养了学生处理信息的能力，还会使学生感悟到肩负的社会

责任，从而激发用科学技术报效祖国的志向。

2.课文中的一些难点，建议采用小组讨论，师生共同归纳的方法学习。

课文中有几处是学生学习感兴趣的知识，但文字说明不多，学生学习有一定难度。例如“什

么叫乳腺生物反应器”、“什么叫工程菌"、"什么是基因治疗”等。教师可创设问题情境，让

学生讨论，加深用己有知识认识新事物的能力。学生想不到的地方，可由师生共同归纳。例

如，学习乳腺生物反应器时，学生提出“给我们讲讲乳腺生物反应器究竟是怎么回事”。这时

教师可提出以下问题，让学生讨论。

（1）用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质（如教材中列卷的血清白蛋白、抗凝

血酶等）比工厂化生产的优越之处有哪些？

（2）用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？

第一个问题，既可以解决乳腺生物反应器的优越性问题，而且显示了社会需求是乳腺生

物反应器这一创新成果产生的动力。学生在充分讨论和发表观点的基础上，师生共同归纳出

乳腺生物反应器的优点：①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。

第二个问题，用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作过

程相同。而不同之处可由教师提出：为了将目标产品在奶中形成，需要使用乳腺组织中特异

表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成

表达载体。

操作过程大致归纳为：获取目的基因（例如血清白蛋白基因）-构建基因表达载体（在

血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）一显微注射导入哺乳动物受精卵中一形成胚胎一将

胚胎送入母体动物一发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）。

关于工程菌的学习，也可结合基因工程操作程序，予以说明，并结合微生物生长和代谢

的特点，说明工程菌生产药物的优越性。

关于基因治疗，可结合课文中的具体实例，归纳出大致治疗过程。至于是否采用讨论方

式，可根据课堂时间而定。如果时间紧，也可采用教师引导学习的方法。

四、答案和提示

思考与探究

根据所学内容，试概括写出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。

提示：基因工程可以生产人类需要的药物，如胰岛素、干扰素等。我们吃的某些食品如

番茄、大豆等也可以是基因工程产品。农业生产中的抗虫棉、抗病毒烟草、抗除草剂大豆等

都已进入商品化生产，上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成本过高。

五、知识拓展

1.利用微生物生产药物的优越性何在？

所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成

表达载体后导入微生物，然后利隹微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比有以

下优越性：

(1)利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出

大量药品。

(2)可以解决传统制药中原料来源的不足。例如，胰岛素是治疗糖尿病患者的药物，一

名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978年科学

家用2000L大肠杆菌发酵液得到100g胰岛素，相当于从1000kg猪胰脏中提取的量。又如，

生长素是治疗侏儒症患者的药物，治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中

提取生长素。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。

(3)降低生产成本，减少生产人员和管理人员。

2.在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳蛋白基因可以抗病毒侵染？

关于病毒外壳蛋白(satprotein,CP)基因导入植物后的抗病毒机理，目前有几种假说。

一种假说认为:CP基因在植物细胞内表达积累后，当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞后，

会立即被这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核酸分子的复制和翻译。另一种假说认为:

植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分子不能释放出来。然而

最近的研究表明，如果将病毒的外壳蛋白的AUG起始密码缺失，使之不能被翻译，或者将

外壳蛋白基因变成反义RNA基因，整合到植物细胞染色体上，转基因植物则有很好的抗性。

因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用，而是CP基因转录出RNA后，与入侵病毒

RNA之间的相互作用起到了抗性作用。

利用CP介导的抗病毒性还存在一些问题：①转基因植物对病毒的抗性有局限性，仅限于

特定的病毒(被使用CP基因的病毒)或密切相关的病毒：②转基因植物大多数只是发病延

缓，一般为两周，并非根治；③潜在着植物表达的外壳蛋白包被与另一种病毒形成新的杂合

病毒的危险。

专题11.3基因工程的应用

一、教学目标

1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。

2.关注基因工程的进展。

3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。

二、教学重点和难点

1.教学重点

基因工程在农业和医疗等方面的应用。

2.教学难点

基因治疗。

三、教学策略

1.加强收集信息和处理信息环节的指导。

基因工程的应用是基因工程基本操作程序的一个必然结果。如果本节只作为成果的学习，

那么就显得思维力度不足了。为此，建议加强指导学生收集和处理信息这一环节。具体做法

如下：

无论是学习转基因植物方面的应用，还是学习转基因动物方面的应用，乃至转基因工程

菌生产药物方面的应用，首先必须寻找目的基因。教师可利用表1-1,指导学生整理课本中

提供的信息，填写此表。这样做既可以调动学生学习的积极性，也增强了他们分析和处理信

息的能力。

表1/转基因生物与目的基因的关系

转基因生物目的基因目的基因从何来

抗虫棉Bl毒蛋白基因苏云金芽抱杆菌

抗真菌立枯丝核菌的烟草几丁质酶基因和抗毒素合成基因

抗盐碱和干旱作物调节细胞渗透压的基因

耐寒的番茄抗冻蛋白基因鱼

抗除草剂大豆抗除草剂基因

增强甜味的水果降低乳糖的奶牛

甜味基因场乳糖酶基因

生产胰岛素的工程菌人胰岛素基因人

指导学生提高处理信息的能力，还可以体现在对教材内容的重组上。例如，我们可以解

决当前世界上存在的重大问题作为主题，如以解决“粮食”、"环境污染"、"能源危机”、“攻克不

治之症”等问题作为主题，让学生将课文中的知识或学生知道的课外的基因工程应用方面的

知识进行重组。这样的活动不仅培养了学生处理信息的能力，还会使学生感悟到肩负的社会

责任，从而激发用科学技术报效祖国的志向。

2.课文中的一些难点，建议采用小组讨论，师生共同归纳的方法学习。

课文中有几处是学生学习感兴趣的知识，但文字说明不多，学生学习有一定难度。例如“什

么叫乳腺生物反应器”、“什么叫工程菌"、"什么是基因治疗”等。教师可创设问题情境，让

学生讨论，加深用已有知识认识新事物的能力。学生想不到的地方，可由师生共同归纳。例

如，学习乳腺生物反应器时，学生提出11给我们讲讲乳腺生物反应器究竟是怎么回事”。这时

教师可提出以下问题，让学生讨论。

（1）用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质（如教材中列卷的血清白蛋白、抗凝

血酶等）比工厂化生产的优越之处有哪些？

（2）用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？

第一个问题，既可以解决乳腺生物反应器的优越性问题，而且显示了社会需求是乳腺生

物反应器这一创新成果产生的动力。学生在充分讨论和发表观点的基础上，师生共同归纳出

乳腺生物反应器的优点：①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。

第二个问题，用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作过

程相同。而不同之处可由教师提出：为了将目标产品在奶中形成，需要使用乳腺组织中特异

表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成

表达载体。

操作过程大致归纳为：获取目的基因（例如血清白蛋白基因）T构建基因表达载体（在

血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）-显微注射导入哺乳动物受精卵中一形成胚胎T将

胚胎送入母体动物T发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）。

关于工程菌的学习，也可结合基因工程操作程序，予以说明，并结合微生物生长和代谢

的特点，说明工程菌生产药物的优越性。

关于基因治疗，可结合课文中的具体实例，归纳出大致治疗过程。至于是否采用讨论方

式，可根据课堂时间而定。如果时间紧，也可采用教师引导学习的方法。

四、答案和提示

思考与探究

根据所学内容，试概括写出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。

提示：基因工程可以生产人类需要的药物，如胰岛素、干扰素等。我们吃的某些食品如

番茄、大豆等也可以是基因工程产品。农业生产中的抗虫棉、抗病毒烟草、抗除草剂大豆等

都已进入商品化生产，上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成本过高。

五、知识拓展

1.利用微生物生产药物的优越性何在？

所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成

表达载体后导入微生物，然后利住微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比有以

下优越性：

（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出

大量药品。

（2）可以解决传统制药中原料来源的不足。例如，胰岛素是治疗糖尿病患者的药物，一

名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978年科学

家用2000L大肠杆菌发酵液得到100g胰岛素，相当于从1000kg猪胰脏中提取的量。又如，

生长素是治疗侏儒症患者的药物，治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中

提取生长素。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。

（3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。

2.在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳蛋白基因可以抗病毒侵染？

关于病毒外壳蛋白（satprotein,CP）基因导入植物后的抗病毒机理，目前有几种假说。

一种假说认为:CP基因在植物细胞内表达积累后，当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞后，

会立即被这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核酸分子的复制和翻译。另一种假说认为:

植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分子不能释放出来。然而

最近的研究表明，如果将病毒的外壳蛋白的AUG起始密码缺失，使之不能被翻译，或者将

外壳蛋白基因变成反义RNA基因，整合到植物细胞染色体上，转基因植物则有很好的抗性。

因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用，而是CP基因转录出RNA后，与入侵病毒

RNA之间的相互作用起到了抗性作用。

利用CP介导的抗病毒性还存在一些问题：①转基因植物对病毒的抗性有局限性，仅限于

特定的病毒（被使用CP基因的病毒）或密切相关的病毒；②转基因植物大多数只是发病延

缓，一般为两周，并非根治；③潜在着植物表达的外壳蛋白包被与另一种病毒形成新的杂合

病毒的危险。

专题11.3基因工程的应用

一、教学目标

1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。

2.关注基因工程的进展。

3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。

二、教学重点和难点

1.教学重点

基因工程在农业和医疗等方面的应用。

2.教学难点

基因治疗。

三、教学策略

1.加强收集信息和处理信息环节的指导。

基因工程的应用是基因工程基本操作程序的一个必然结果。如果本节只作为成果的学习，

那么就显得思维力度不足了。为此，建议加强指导学生收集和处理信息这一环节。具体做法

如下：

无论是学习转基因植物方面的应用，还是学习转基因动物方面的应用，乃至转基因工程

菌生产药物方面的应用，首先必须寻找目的基因。教师可利用表1-1,指导学生整理课本中

提供的信息，填写此表。这样做既可以调动学生学习的积极性，也增强了他们分析和处理信

息的能力。

表1-1转基因生物与目的基因的关系

转基因生物目的基因目的基因从何来

抗虫棉Bt毒蛋白基因苏云金芽抱杆菌

抗真菌立枯丝核菌的烟草几丁质酶基因和抗毒素合成基因

抗盐碱和干旱作物调节细胞渗透压的基因

耐寒的番茄抗冻蛋白基因鱼

抗除草剂大豆抗除草剂基因

增强甜味的水果降低乳糖的奶牛

甜味基因场乳糖酶基因

生产胰岛素的T程菌人胰岛素基因人

指导学生提高处理信息的能力，还可以体现在对教材内容的重组上。例如，我们可以解

决当前世界上存在的重大问题作为主题，如以解决“粮食”、"环境污染"、"能源危机”、“攻克不

治之症”等问题作为主题，让学生将课文中的知识或学生知道的课外的基因工程应用方面的

知识进行重组。这样的活动不仅培养了学生处理信息的能力，还会使学生感悟到肩负的社会

责任，从而激发用科学技术报效祖国的志向。

2.课文中的一些难点，建议采用小组讨论，师生共同归纳的方法学习。

课文中有几处是学生学习感兴趣的知识，但文字说明不多，学生学习有一定难度。例如“什

么叫乳腺生物反应器”、“什么叫工程菌"、"什么是基因治疗”等。教师可创设问题情境，让

学生讨论，加深用已有知识认识新事物的能力。学生想不到的地方，可由师生共同归纳。例

如，学习乳腺生物反应器时，学生提出“给我们讲讲乳腺生物反应器究竟是怎么I可事:这时

教师可提出以下问题，让学生讨论。

（1）用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质（如教材中列岩的血清白蛋白、抗凝

血酶等）比工厂化生产的优越之处有哪些？

（2）用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？

第一个问题，既可以解决乳腺生物反应器的优越性问题，而且显示了社会需求是乳腺生

物反应器这一创新成果产生的动力。学生在充分讨论和发表观点的基础上，师生共同归纳出

乳腺生物反应器的优点：①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。

第二个问题，用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作过

程相同。而不同之处可由教师提出：为了将目标产品在奶中形成，需要使用乳腺组织中特异

表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成

表达载体。

操作过程大致归纳为：获取目的基因（例如血清白蛋白基因）一构建基因表达载体（在

血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）-显微注射导入哺乳动物受精卵中T形成胚胎一将

胚胎送入母体动物一发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）。

关于工程菌的学习，也可结合基因工程操作程序，予以说明，并结合微生物生长和代谢

的特点，说明工程菌生产药物的优越性。

关于基因治疗，可结合课文中的具体实例，归纳出大致治疗过程。至于是否采用讨论方

式，可根据课堂时间而定。如果时间紧，也可采用教师引导学习的方法。

四、答案和提示

思考与探究

根据所学内容，试概括写出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。

提示：基因工程可以生产人类需要的药物，如胰岛素、干扰素等。我们吃的某些食品如

番茄、大豆等也可以是基因工程产品。农业生产中的抗虫棉、抗病毒烟草、抗除草剂大豆等

都已进入商品化生产，上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成本过高。

五、知识拓展

1.利用微生物生产药物的优越性何在？

所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成

表达载体后导入微生物，然后利压微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比有以

下优越性：

(1)利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出

大量药品。

(2)可以解决传统制药中原料来源的不足。例如，胰岛素是治疗糖尿病患者的药物，-

名糖尿病患者每年需用的胰岛素普要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978年科学

家用2000L大肠杆菌发酵液得到100g胰岛素，相当于从1000kg猪胰脏中提取的量。又如，

生长素是治疗侏儒症患者的药物，治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中

提取生长素。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。

(3)降低生产成本，减少生产人员和管理人员。

2.在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳蛋白基因可以抗病毒侵染？

关于病毒外壳蛋白(satprotein,CP)基因导入植物后的抗病毒机理，目前有几种假说。

一种假说认为:CP基因在植物细胞内表达积累后，当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞后，

会立即被这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核酸分子的夏制和翻译。另一种假说认为:

植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分子不能释放出来。然而

最近的研究表明，如果将病毒的外壳蛋白的AUG起始密码缺失，使之不能被翻译，或者将

外壳蛋白基因变成反义RNA基因，整合到植物细胞染色体上，转基因植物则有很好的抗性。

因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用，而是CP基因转录出RNA后，与入侵病毒

RNA之间的相互作用起到了抗性作用。

利用CP介导的抗病毒性还存在一些问题：①转基因植物对病毒的抗性有局限性，仅限于

特定的病毒(被使用CP基因的病毒)或密切相关的病毒；②转基因植物大多数只是发病延

缓，一般为两周，并非根治；③潜在着植物表达的外壳蛋白包被与另一种病毒形成新的杂合

病毒的危险。

1.3基因工程的应用

【目标导航】

1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。

2.关注基因工程的进展。

3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。

【知识清单】

一、植物基因工程硕果累累

提高农作物的能力、改良农作物的、利用植物生产等。

1.抗虫转基因植物与抗病转基因植物

抗虫转基因植物抗病转基因植物

从某些生物中分离出具

将导

方法有________________，

入植物中

将其导入作物中

①抗病毒基因：病

Bt毒蛋白基因、毒____________基

基因________抑制剂基因、因和病毒的复制酶

种类________抑制剂基因、基因②抗真菌基

植物凝集素基因等因：________基因

和抗毒素合成基因

抗烟草花叶病毒的

转基因抗虫棉、转基因转基因烟草和抗病

成果

抗虫水稻等毒的转基因小麦、

甜椒、番茄等

减少____________的使月由降低生产成本，

意义

减少环境污染，降低了对人体健康的损害

2.其他抗逆转基因植物

(1)抗逆基因：调节细胞的基因，提高作物抗盐碱和抗干旱能力；鱼的

基因使作物耐寒；抗除草剂基因，使作物抗除草剂。

(2)成果；抗盐抗旱烟草、耐寒番茄、抗除草剂玉米等。

3.利用转基因改良植物的品质

如我国科学家将富含赖氨酸的导入玉米，获得的转基因玉米中赖氨酸的

含量提高30%o

二、动物基因工程前景广阔、基因工程药物异军突起

I.动物基因工程应用的几个方面(后表)

2.基因工程药物

(1)方式：利用基因工程培育“”来生产药品。

(2)成果：利用“工程菌”可生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等。

三、基因治疗

1.概念：把导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾

病的目的。

2.成果：将腺昔酸脱氨酶基因转入患者的淋巴细胞。

3.途径：分为和

【对点训练】

知识点一植物基因工程的应用

I.为扩大可耕地面积，增加粮食产量，

黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受基因来源或处理成果

关注。我国科学家应用耐盐基因培育出提高动物外源______基因转基因绵羊、转基

了耐盐水稻新品系。的生长速因鲤鱼

度

(1)获得耐耗基因后，构建重组DNA

__________基因转基因牛分泌的

分子所用的限制酶作用于图中的改善畜产

乳汁中乳糖含量

品的品质

处，DNA连接酶作用于少

处。(填"a”或"b”)。转基因动药用______基因乳腺生物反应器

(2)将重组DNA分子导入水稻受体细胞物生产药+______蛋白基

物因的启动子

的常用方法有农杆菌转化法和

转基因动抑制或除去一结合________培

________法。物作育出没有

⑶由导入目的基因的水稻细胞培养成________的转基

植株需要利用技术，该技术的核的供体因克隆猪器官

心是和过________J程O

5'9T99A9T

b-：：：!!:■b

।।।।।।

GACGTC

（4）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的作探

针进行分子杂交检测，又要用的方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。

知识点二动物基因工程的应用和转基因生物制药

知识点三基因治疗

2.基因治疗是指（）

A.把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的

B.对有缺陷的基因进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的

C.运用人工的方法，把有缺陷的基因导入病变的细胞

D.运用一定的技术手段，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的

【课下作业】

I.下列关于基因工程应用的叙述，正确的是（）

A.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因

B.基因诊断的基本原理是DNA分子杂交

C.一种基因探针能检测水体中的各种病毒

D.原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良

2.以下说法正确的是（）

A.用基因工程培育的抗虫植物也能抗病毒

B.基因工程在畜牧业上的应用主要是培育体型巨大、品质优良的动物

C.基囚工程可用来培育高产、稳产、品质优良和抗逆性强的作物

D.科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质导入植物中，或者改变这些氨基酸的合成途径中某

种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量

3.人的糖蛋白必须经过内质网和高尔基体加工合成。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DNA

4.科学家将含有人的a—抗胰蛋白酶基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发

育的羊能分泌含a—抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及（）

A.DNA按照碱基互补配对原则自我复制

B.DNA以其一条链为模板合成RNA

C.RNA以自身为模板自我复制

D.按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质

5.下表有关基因表达的选项中，不可能的是（）

6.关于用转基因动物作器官移植供

基因表达的细胞表达产物体的研究的叙述，不正确的是

细菌抗虫蛋抗虫棉叶肉细（）

A细菌抗虫蛋白

白基因胞A.器官短缺和免疫排斥是目前制约

人酪氨酸酶正常人皮肤细人体器官移植的两大难题

B人酪氨酸酶

基因胞B.猪的内脏构造、大小和血管分布

动物胰岛素大肠杆菌工程与人极为相似

C动物胰岛素

基因菌细胞C.灵长类动物体内隐藏的、可导致

兔血红蛋白人类疾病的病毒少于猪

D兔成熟红细胞兔血红蛋白

基因D.无论以哪种动物作为供体，都需

在其基因组中导入某种调节因子以

抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因

7.腺甘脱氨酶（ADA）基因缺陷症是一种免疫缺陷病，对患者采用基因治疗的方法是：取出

患者的白细胞，进行体外培养时转入正常ADA基因，再将这些白细胞注入患者体内，使其

免疫功能增强，能正常生活。下列有关叙述正确的是（）

A.正常ADA基因替换了患者的缺陷基因

B.正常ADA基因通过控制ADA的合成来影响免疫功能

C.白细胞需在体外培养成具无限增殖能力后再注射入患者体内

D.ADA基因缺陷症属于获得性免疫缺陷病

对点训练2

答案

课下作业1234567

答案

8.利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：将人的基因转入高等动物体，饲养这些动物，从乳汁、尿液等中提取药物。

(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。过程(以遗传信息图表示)。

(2)为了获得更多的目的基因，可以用技术使目的基因在生物体外大量扩增。

(3)由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率,所以在转化后通常需要进行

________操作。

(4)利用转基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单，甚至可以直接饮用治病。如果将药物蛋白基

因转移到动物如牛、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(填性别)动物均可生产药物。

9.如图是利用基因工程生产人白细胞干扰素的基本过程图，据图回答:

人的体细胞方肠杆手

介

分离的干

扰索基因

(1)①过程需要(酶)的参与。

(2)②物质是从大肠杆菌分离出的。其化学本质是,它必须能在宿主细胞

中。

(3)将目的基因导入大肠杆菌时，用处理细胞，使细胞容易吸收DNA分子。

(4)③过程表示_____________________________________________________________________

专题11.3基因工程的应用

一、教学目标

1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。

2.关注基因工程的进展。

3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。

二、教学重点和难点

1.教学重点

基因工程在农业和医疗等方面的应用。

2.教学难点

基因治疗。

三、教学策略

1.加强收集信息和处理信息环节的指导。

基因工程的应用是基因工程基本操作程序的一个必然结果。如果本节只作为成果的学习，

那么就显得思维力度不足了。为此，建议加强指导学生收集和处理信息这一环节。具体做法

如下：

无论是学习转基因植物方面的应用，还是学习转基因动物方面的应用，乃至转基因工程

菌生产药物方面的应用，首先必织寻找目的基因。教师可利用表1-1,指导学生整理课本中

提供的信息，填写此表。这样做既可以调动学生学习的积极性，也增强了他们分析和处理信

息的能力。

表1-1转基因生物与目的基因的关系

转基因生物目的基因目的基因从何来

抗虫棉Bl毒蛋白基因苏云金芽抱杆菌

抗真菌立枯丝核菌的烟草几丁质酶基因和抗毒素合成基因

抗盐碱和干旱作物调节细胞渗透压的基因

耐寒的番茄抗冻蛋白基因鱼

抗除草剂大豆抗除草剂基因

增强甜味的水果降低乳糖的奶牛

甜味基因扬乳糖酶基因

生产胰岛素的工程菌人胰岛素基因人

指导学生提高处理信息的能力，还可以体现在对教材内容的重组上。例如，我们可以解

决当前世界上存在的重大问题作为主题，如以解决“粮食”、“环境污染"、“能源危机”、“攻克不

治之症”等问题作为主题，让学生将课文中的知识或学生知道的课外的基因工程应用方面的

知识进行重组。这样的活动不仅培养了学生处理信息的能力，还会使学生感悟到肩负的社会

责任，从而激发用科学技术报效祖国的志向。

2.课文中的一些难点，建议采用小组讨论，师生共同归纳的方法学习。

课文中有几处是学生学习感兴趣的知识，但文字说明不多，学生学习有一定难度。例如“什

么叫乳腺生物反应器”、“什么叫工程菌"、"什么是基因治疗”等。教师可创设问题情境，让

学生讨论，加深用已有知识认识新事物的能力。学生想不到的地方，可由师生共同归纳。例

如，学习乳腺生物反应器时，学生提出“给我们讲讲乳腺生物反应器究竟是怎么回事”。这时

教师可提出以下问题，让学生讨论。

（1）用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质（如教材中列叁的血清白蛋白、抗凝

血酶等）比工厂化生产的优越之处有哪些？

（2）用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？

第一个问题，既可以解决乳腺生物反应器的优越性问题，而且显示了社会需求是乳腺生

物反应器这一-创新成果产生的动力。学生在充分讨论和发表观点的基础上，师生共同归纳出

乳腺生物反应器的优点：①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。

第二个问题，用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作过

程相同。而不同之处可由教师提出：为了将目标产品在奶中形成，需要使用乳腺组织中特异

表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成

表达载体。

操作过程大致归纳为：获取目的基因（例如血清白蛋白基因）T构建基因表达教体（在

血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）T显微注射导入哺乳动物受精卵中T形成胚胎一将

胚胎送入母体动物一发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）。

关于工程菌的学习，也可结合基因工程操作程序，予以说明，并结合微生物生长和代谢

的特点，说明工程菌生产药物的优越性。

关于基因治疗，可结合课文中的具体实例，归纳出大致治疗过程。至于是否采用讨论方

式，可根据课堂时间而定。如果时间紧，也可采用教师引导学习的方法。

四、答案和提示

思考与探究

根据所学内容，试概括写出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。

提示：基因工程可以生产人类需要的药物，如胰岛素、干扰素等。我们吃的某些食品如

番茄、大豆等也可以是基因工程产品。农业生产中的抗虫棉、抗病毒烟草、抗除草剂大豆等

都已进入商品化生产，上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成本过高。

五、知识拓展

1.利用微生物生产药物的优越性何在？

所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成

表达载体后导入微生物，然后利压微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比有以

下优越性：

（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出

大量药品。

（2）可以解决传统制药中原料来源的不足。例如，胰岛素是治疗糖尿病患者的药物，一

名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978年科学

家用2000L大肠杆菌发酵液得到100g胰岛素，相当于从1000kg猪胰脏中提取的量。又如，

生长素是治疗侏儒症患者的药物，治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中

提取生长素。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料"

（3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。

2.在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳蛋白基因可以抗病毒侵染？

关于病毒外壳蛋白（satprotein,CP）基因导入植物后的抗病毒机理，目前有几种假说。

一种假说认为:CP基因在植物细胞内表达积累后，当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞后，

会立即被这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核酸分子的复制和翻译。另一种假说认为:

植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分子不能释放出来。然而

最近的研究表明，如果将病毒的外壳蛋白的AUG起始密码缺失，使之不能被翻译，或者将

外壳蛋白基因变成反义RNA基因，整合到植物细胞染色体上，转基因植物则有很好的抗性。

因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用，而是CP基因转录出RNA后，与入侵病毒

RNA之间的相互作用起到了抗性作用。

利用CP介导的抗病毒性还存在一些问题：①转基因植物对病毒的抗性有局限性，仅限于

特定的病毒（被使用CP基因的病毒）或密切相关的病毒；②转基因植物大多数只是发病延

缓，一般为两周，并非根治；③潜在着植物表达的外壳蛋白包被与另一种病毒形成新的杂合

病毒的危险。

专题11.3基因工程的应用

一、教学目标

1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。

2.关注基因工程的进展。

3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。

二、教学重点和难点

1.教学重点

基因工程在农业和医疗等方面的应用。

2.教学难点

基因治疗。

三、教学策略

1.加强收集信息和处理信息环节的指导。

基因工程的应用是基因工程基本操作程序的一个必然结果。如果本节只作为成果的学习，

那么就显得思维力度不足了。为此，建议加强指导学生收集和处理信息这一环节。具体做法

如下：

无论是学习转基因植物方面的应用，还是学习转基因动物方面的应用，乃至转基因工程

菌生产药物方面的应用，首先必须寻找目的基因。教师可利用表1-1,指导学生整理课本中

提供的信息，填写此表。这样做既可以调动学生学习的积极性，也增强了他们分析和处理信

息的能力。

表1-1转基因生物与目的基因的关系

转基因生物目的基因目的基因从何来

抗虫棉