普通高中生物课程标准(实验)选修3

普通高中生物课程标准（实验）选修3现代生物科技专题教学建议吴成军本模块教材的特点：1、技术流程及细节较多2、涉及到较多的讨论和辩论活动3、各章之间的知识难度相差较大课标要求：现代生物科技专题拓展学生的生物科技视野,增强学生的科技意识,为学生进一步学习生物学类专业奠定基础。模块解读现代生物科技专题科学技术现代基因工程克隆技术胚胎工程生态工程基本概念和基本原理技术流程、操作和应用伦理问题生物技术的安全性与伦理问题社会交流、讨论、辩论课程标准中有关现代生物科技专题的核心知识的要求本模块知识内容的构建顺序：基因工程细胞工程胚胎工程生态工程分子水平细胞水平个体水平群体水平微观宏观中观本模块的教学建议1.认真研读课标，把握难度要求。具体的内容标准要求共17项具体要求，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。课标中要求大多是了解水平，教学中需要注意把握难度，避免讲得过深过细，不必要地增加学生的学习负担。例1:胚胎工程-“受精阶段”内容标准具体要求目标层次简述动物胚胎发育的基本过程举例说出受精作用的几个必要阶段I牛体外受精胚胎工厂化生产流程图P73过程不必掌握，只需要求学生理解体外授精还需要对精子进行处理和卵细胞的获取还需要一定的方法例2：胚胎的早期培养2.重视基本概念和原理的教学，把握好基础性,避免教学变成泛泛的科普介绍或资料的搜集和浏览活动。•基因工程的基本原理•植物组织培养的基本原理•胚胎工程的基本原理•单克隆抗体生产的基本原理•生态工程的基本原理本模块教材中的一些重要的基本原理：3.重视图片和流程图的学习，多问学生为什么，加强理解和记忆。例：单克隆抗体的制备借助于流程图：既要关注宏观步骤，也要关注对一些重要步骤的解读和理解。问题探讨：(1)什么是单克隆抗体？生产单抗的基本原理是什么？(2)什么是免疫的小鼠，怎样进行对小鼠进行免疫？(3)图中的B淋巴细胞有何功能？骨髓瘤细胞有何功能？(4)怎样才能将B细胞与骨髓瘤细胞融合？(5)融合后可能有几种类型的细胞?(6)两次筛选的目的是什么？(7)培养杂交瘤细胞的方式有哪两种？(8)小鼠体内培养的原理是什么？怎样理解从小鼠的腹水中获取抗体？(9)单克隆抗体有哪些特点和应用价值?(阅读文本)4.注重形成网络化和结构化的知识结构体系。6.指导学习撰写综述报告(1～2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。)5.围绕生物科技与社会的关系，切实组织好资料搜集分析、讨论和辩论等活动专题1基因工程本专题以讲授、启发式引导为主专题1基因工程1.1DNA重组技术的基本工具重点1.2基因工程的基本操作程序重点1.3基因工程的应用1.4蛋白质工程的崛起1.1DNA重组技术的基本工具突出基本原理的理解而不是简单地识记1.限制酶和DNA连接酶的作用分别是什么?限制酶的作用是切割特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键DNA连接酶的作用是连接被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键问题探讨：2.为什么限制酶和DNA连接酶在微生物中能够分离到,而高等植物和动物中没有?引导学生从噬菌体侵染细菌中获得灵感为什么限制酶不能将自己的DNA分子剪切掉？1、DNA分子不具备该种限制酶的识别切割序列；2、通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使了限制酶不能切开。3.DNA聚合酶与DNA连接酶是同一种酶的不同名称吗?相同区别DNA聚合酶形成磷酸二脂键只能将单个核苷酸连接到核酸片段上;以一条DNA链为模板,形成互补的DNA链。DNA连接酶将两个DNA片段之是形成磷酸二脂键；将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，不需要模板。问题:DNA复制时需要哪些酶?4.标记基因的作用及其应用标记基因抗四环素的基因抗氨苄青霉素的基因特定颜色的基因四环素氨苄青霉素习题:已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉素的基因,现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标记基因是什么?请设计实验、预期实验结果，并得出相应的实验结论对照组：不添加抗生素实验组1：添加一定浓度的四环素实验组2：添加一定浓度的氨苄青霉素实验组3：添加一定浓度的四环素和氨苄青霉素对照组实验组1实验组2实验组3结论预期一++++既含有抗四环素基因也含有抗氨苄青霉素基因预期二++——只含有抗四环素基因预期三+—+—只含有抗氨苄青霉素基因预期四+———既不含有抗四环素基因也不含有抗氨苄青霉素基因1.2基因工程的基本操作程序目的基因的获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定基因工程的基本过程1）切用相同的限制性内切酶切开外源基因和载体分子。2）接用DNA连接酶将外源基因连接到载体分子上。3）导将含有目的基因的载体分子导入受体细胞。4）检筛选和鉴定转化细胞及目的基因。重点一：基因文库的构建基因组文库：一般针对原核生物的基因，因为基因少部分基因文库：一般针对真核生物的基因，如cDNA文库反转录酶限制酶和DNA连接酶基因的核苷酸序列基因的转录产物mRNA基因翻译产物蛋白质不同的DNA片段反转录分别与不同的载体结合分别导入不同的受体菌一定条件下保存目的基因的获取可适当补充原核生物基因和真核生物基因结构的知识重点二:利用PCR技术扩增目的基因问题:为什么要扩增目的基因?(学生不理解)原理:碱基互补配对原料:4种脱氧核苷酸条件:(1)引物:人工合成的一段核苷酸系列(2)酶:DNA聚合酶特点:快速(指数形式扩增)重点三:目的基因的检测与鉴定检测步骤目的方法原理工具现象1DNA分子杂交技术碱基互补配对放射性同位素作标记的含目的基因的DNA片段杂交带2检测目的基因是否转录出了mRNADNA分子杂交技术碱基互补配对放射性同位素作标记的含目的基因的DNA片段杂交带3检测目的基因是否翻译成蛋白质抗原-抗体杂交抗体的专一性特定抗体杂交带(阳性反应)检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因问题探讨：将人体的基因转入大肠杆菌中，都能产生相应的基因产物吗？（例如要能否通过大肠杆菌生产人们所需要的糖蛋白是否可行？）拓展：对载体及质粒的认识载体的三大功能：1）为外源基因提供进入受体细胞的转移能力。2）为外源基因提供在受体细胞的的复制能力或整合力。3）为外源基因提供在受体细胞的的扩增和表达能力。理想载体具备四个条件：1)具有对受体细胞的可转移性，提高导入细胞的效率。2)具有与特定受体细胞相适应的复制位点或整合位点，使外源基因在受体细胞中稳定遗传。3)具有多种单一的核酸内切酶识别切割位点，有利于外源基因的拼接插入。4)具有合适的选择标记（报告基因），便于DNA重组分子的检测。问题:为什么需要载体,直接将基因导入受体细胞行不行?质粒的构建与改造1)删除不必要的DNA区域，缩小分子量，提高外源DNA片段装载量。2)灭活某些质粒的编码基因。3)加入易于识别的选择标记基因。4)加入特殊的基因表达调控元件。一般来说，天然运载体往往不能满足人类的所有要求，因此人们根据不同的目的和需要，对某些天然的运载体进行人工改建。专题2细胞工程•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和教材的对应关系克隆技术科技探究之路细胞工程的发展历程2.1植物细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术2.1.2植物细胞工程的实际应用2.2动物细胞工程2.2.1动物细胞培养和核移植技术2.2.2动物细胞融合与单克隆抗体专题2细胞工程问题:为什么课标中为”克隆技术”,而教材中为”细胞工程”?问题:为什么课标中为”克隆技术”,而教材中为”细胞工程”?基因工程克隆技术细胞工程胚胎工程生态工程原因1：克隆：克隆是英文clone一词的音译，就是指无性繁殖。克隆一词常用于分子、细胞水平的描述。一般认为生物学上有三个层次的克隆：分子水平的克隆：（目的）基因克隆、PCR技术植物细胞克隆：组培获得愈份组织细胞水平的克隆动物细胞培养动物细胞的克隆单克隆抗体的制备植物组织培养个体水平的克隆动物克隆（核移植技术）克隆克隆技术（cloning）是指从众多的基因或细胞群体中通过无性繁殖和选择目的基因或特定类型细胞的技术的操作。原因2：细胞工程：是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法,通过细胞水平或细胞器水平的操作,按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术.根据操作对象的不同,可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域.2.1植物细胞工程植物的组织培养是教学中的重点植物的组织培养:讲清原理、理解应用、操作方法和步骤(重点)外植体脱分化（去分化）愈伤组织再分化形成胚状体或丛芽生长类激素、细胞分裂类激素条件营养条件激素温度无菌水、无机盐、蔗糖、氨基酸、有机酸等光工厂化生产药物人工种子微型繁殖作物脱毒单倍体育种突变体的利用？人工种皮胚状体人造种皮:其成份通常为海藻酸钠、明胶、树脂、琼脂糖等大分子有机物，具有细胞膜结构的功能：能透气，有韧性，耐压，对胚状体无毒害含有胚状体萌发所需要的营养成分可添加植物激素可添加杀菌剂方法：花药的离体培养花药花粉细胞培养愈伤组织分化出小植物单倍体植株正常植物接种离体培养脱分化再分化移栽染色体加倍问题探讨:1.植物组织培养的基本原理是什么?2.激素在脱分化和再分化中的作用有何不同?3.在实验操作过程中为什么要换瓶操作?4.组培过程中的每一步都需要光照吗?5.灭菌和消毒的区别及在组培中的应用?6.组培中用的蔗糖作为能源和原料物质，用葡萄糖行不行？7.花药离体培养获得的植物幼苗都是单倍体吗？２．２动物细胞工程一、动物细胞培养的过程、条件和应用（一）培养条件：思考：培养细胞实际上是为细胞创设一个良好的体外生活和生长环境，请根据多细胞和人体的细胞都生活在内环境中，回答下列问题：（１）体外培养细胞时需要提供那些物质？（２）体外培养的细胞需要什么样的环境条件？营养——与人体内环境的成份基本相同（加入血清、血浆等天然成分）温度——与动物体温相似pH——7.2-7.4无菌、无毒环境气体环境——主要有O2、CO21、取动物组织2、剪碎组织3、用胰蛋白酶处理分散成单个细胞思考：（1）为什么要分散成单个细胞？（2）用胰蛋白酶处理分散细胞，说明细胞间的物质主要成分是什么？用胃蛋白酶行吗？4、制成细胞悬液5、转入培养液中进行原代培养6、贴满瓶的细胞用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，制成细胞悬液（二）培养过程7、转入培养液中进行传代培养原代培养——通常将动物组织消化后的初次培养称为原代培养传代培养——贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。这样的培养过程通常称为传代培养。细胞株、细胞系目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常在10代以内，以保持正常的二倍体核型。植物细胞和动物细胞培养的比较细胞株、细胞系愈伤组织或植物体培养结果获得细胞或细胞分泌蛋白快速繁殖、培育无病毒植株培养目的（应用）葡萄糖、动物血清蔗糖、植物激素培养基特有成分液体培养基固体培养基培养基性质细胞有丝分裂细胞的全能性及有丝分裂原理动物细胞培养植物组织培养比较项目二、动物体细胞核移植技术和克隆动物体细胞核移植过程流程图(帮助理解原理)教学策略：P481.从宏观的角度理解技术流程2.从微观的角度理解操作原理为什么不直接用体细胞，而要形成重组细胞？产下的小牛的遗传物质有何特点，性别有何特点？专题3胚胎工程3.1体内受精和早期胚胎发育3.2体内受精和早期胚胎培养3.3胚胎工程的应用及前景1、技术细节较多、较细2、与生产实践联系较紧密编写特点：受精作用（受精阶段）体外培养的具体细节胚胎早期培养的生产流程胚胎移植的基本程序一、重视必修与选修之间的内在联系的知识例1精子的变形与细胞器的分化学生弄混淆的地方：（1）认为顶体是由核糖体分化而成；（2）中心体与尾之间的联系二、不要过分关注于技术细节，而应从技术流程中寻找关键环节和问题顶体反应顶