高二生物《基因工程》教学设计（含5篇）

第一篇：高二生物《基因工程》教学设计

课题：基因工程的操作工具

授课教师：北京师范大学附属实验中学 王卫红

一、教学目标 知识目标：

简述基因工程操作的基本工具；

说明限制性核酸内切酶、DNA连接酶和运载体在基因工程操作中的作用。能力目标：

动手模拟限制性内切酶的酶切作用和DNA连接酶的连接作用。情感态度价值观目标：

体验科学研究中技术手段的进步对科学研究的巨大推动作用； 体验科学研究的思路和方法。

二、教学重点

限制性核酸内切酶、DNA连接酶和运载体在基因工程操作中的作用

三、教学难点

限制性核酸内切酶、DNA连接酶和运载体在基因工程操作中的作用

四、教学资源

浙科版《选修3：现代生物科技专题》、自制教学PPT、纸质模型

五、教学过程

1． 情境导入：

演示药物胰岛素图片，说明胰岛素是很多的糖尿病患者最好的药物，每天要注射胰岛素来维持血糖的平衡，曾经胰岛素是从动物胰脏中提取的，几吨的胰脏只能提出几十克胰岛素，所以曾经胰岛素是非常昂贵的药物，但是在科学技术飞速发展的今天，情况早已经发生了变化，人们通过基因工程将基因导入大肠杆菌细胞中来生产胰岛素？如何生产？ 这也是基因工程的基本内容，基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。但是如何完成这个操作过程？将胰岛素基因叫目的基因，被导入的细胞叫受体细胞。

2．提出问题分析基因工程操作中需要哪些工具： 提出问题：1.如何获得人胰岛素基因？

2．能否将人的胰岛素基因直接注入大肠杆菌细胞？

提供材料：原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。当外源DNA侵入时，会利用一种酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。

通过分析明确：1.DNA分子要被被切成片段后导入受体细胞。

2．导入受体细胞需要有运载体，否则会被切断或破坏

针对以上问题，在基因工程的操作水平有相应的分子工具应该包括，分子剪刀、胶水和运载体。

3.了解三种工具：

3.1 限制性核酸内切酶：1970年Smith等分离并纯化了限制性核酸内切酶Hind II，1972年，H.W.Boyer等相继发现了ＥcoR I 一类重要的限制性内切酶。科学家们发现的这些酶，可以剪断外来的DNA分子，即上述内容中提到的酶，作用是防御外来DNA入侵，这类酶对基因工程的操作有没有作用呢？可以作为剪刀！限制性核酸内切酶，在科学家的继续研究 中发现了几千种酶，而且能识别特定序列，并在特定位点进行切割，如GAATTC序列，在G、A之间切开。

切开什么位置？复习DNA的分子结构，回忆磷酸二酯键，被切开后什么样？

活动1：用EcoR I酶切开有两个GAATTC的纸质DNA分子 讲解粘性末端和平末端

活动2：提供两个不同序列的纸质运载体DNA，选择哪个？为什么？学生选择后切开。如果和运载体连接的话怎么办？运载体被相同的酶切开相同的切口再黏上，黏什么键？磷酸二酯键

3.2 DNA连接酶： 1967年，世界上有五个实验室几乎同时发现DNA连接酶，特别是1970年H.G.Khorana等发现的T4 DNA连接酶具有更高的连接活性。

分析DNA连接酶和DNA聚合酶的不同，DNA连接酶，连接的部分为磷酸二酯键，DNA聚合酶连接的也是磷酸二酯键，两种酶的作用有何不同？DNA连接酶：连接两个片段之间的缺口，不需要模板；DNA聚合酶：将一个个单个的核苷酸接上去，需要模板（画简图）

3.3 运载体：

通过上述活动分析，什么样的DNA适合做运载体？应该有多种限制酶切点，在宿主细胞中稳定保存，可复制，有标记基因，便于筛选。常用的运载体是细菌质粒和噬菌体DNA。

4．归纳笔记

六、板书设计

二、基因工程

1． 基因工程的操作工具

（1）限制性核酸内切酶

分布：主要在原核生物中

作用特点：识别特定核苷酸序列，切割特定切点

切点：磷酸二酯键

举例：EcoRI限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开（2）DNA连接酶——“针线”

DNA连接酶：连接两个DNA分子片段间的磷酸二酯键

DNA聚合酶：连接一个脱氧核苷酸到DNA片段上，需要模板（3）运载体——“运输车” 载体必须具备的条件：

1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；

2、具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；

3、具有某些标记基因，便于进行筛选。（如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等）

常用的载体有：质粒，噬菌体，动植物病毒等

第二篇：生物基因工程论文

生物研究性学习结题论文

课 题 名 称

利用基因工程开发生产新一代产品

学 生 姓 名 计朝晖、程遂、赛国杰、王沛君、贾璐、雷宗衡 年级、班级

高 二 ① 班

指 导 教 师

雷涛

时

间

2012年1月31日

【摘要】基因工程是20世纪生命科学领域中最伟大的成就，开辟了生命科学的新纪元。基因工程技术将有力地促进社会经济的发展，实现人的自由，满足人类多方面的需要。

【关键词】基因工程；原则；应用

一、基因工程的基本定义

基因工程是按着人们的科研或生产需要，在分子水平上，用人工方法提取或合成不同生物的遗传物质，在体外切割，拼接形成重组DNA，然后将重组DNA与载体的遗传物质重新组合，再将其引入到没有该DNA片段的受体细胞中，进行复制和表达，生产出符合人类需要的产品或创造出生物的新性状，并使之稳定地遗传给下一代。按目的基因的克隆和表达系统，分为原核生物基因工程、酵母基因工程、植物基因工程和动物基因工程。基因工程具有广泛的应用价值，为工农业生产和医药卫生事业开辟了新的应用途径，也为遗传病的诊断和治疗提供了有效方法。

二、发展的主要原则

1、人本原则

人本原则要求人们在研制、发展基因工程技术的过程中，要有意识地实现人、社会、自然的整体和谐，关注人类本身的持续生存和健康发展。人类与其他生物、非生物环境之间的和谐是人类社会持存的原初条件和人类文明得以延续的基本保障。社会层面中政治、经济、文化和教育环境等之间的和谐是基因工程技术发展的现实社会条件。实现人的健康发展和社会价值是基因工程技术发展的归宿。坚持以人为本，关心人的价值、尊严、平等、自由和全面发展，应该始终成为基因工程技术发展的首要目标。

2、技术与伦理观念协同原则

基因工程技术已经成为推动经济社会发展的重要动因，其迅猛发展必然会影响到人类社会固有的观念。伴随着包括基因工程技术在内的现代生物技术的发展和应用，人类社会无论从制度方面还是物质方面都已经发生了很大的变革。由人类社会历史实践孵化产生出来的伦理观念同样要适应新情况和新变化，以崭新的姿态解决新问题。

我们在利用基因工程技术改造物质世界的同时，也要分析和改造我们自己的精神世界，从而实现两个世界的和谐统一。在现代生物技术的辉煌与其人文忧患并存的时代，基因工程技术视野与人文价值视野需要很好地对接，技术的发展与伦理观念所展现的高度应该是一致的，技术与伦理观念应该是协同发展的。

3、非功利性原则

这项原则要求人们对待基因工程技术的发展，要适当地超越功利心态并坚决反对任何不切合实际的急功近利。它还要求人们谨慎地对待基因工程技术，采取与传统技术不同的运作方式，在确保安全性的基础上，有选择、有限度地加以利用。例如，由于一般药物的安全性或毒性试验对基因药物不一定适用，加上种属差异性，基因工程药物对人的药理学活性在动物身上就不大可能得到完全、正确的反应。这样在进行安全性试验和临床应用时，就要求有不同于传统的毒性试验项目、方法、判断标准以及防范措施。另外，由于转基因农作物相对于生态系统来讲属于“外来物种”，必须对其从实验室走向大田试验的各个环节中间试验阶段、环境释放阶段、生产性试验阶段进行严格的实时监控，并且在其大田种植后也要继续依照新的标准采取分阶段的安全性评价。反之，对基因工程技术过分的功利心态则可能无视这项技术的特殊性、不确定性以及可能存在的风险，导致这项技术的误用和滥用。

三、基因工程的应用

1、基因工程在工业方面的应用

（1）环保工业

随着化学工业的迅速发展，产生了为数众多的化合物。其中不少都是能持久存在的有毒物质，这些物质的存在对人们所处的环境造成了极大的威胁。基因工程技术则有望解决这一难题。科学家通过DNA重组技术得到分解性能较高的工程菌种和具有特殊降解功能的菌株，从而大大提高有机物的降解效率，同时也扩大了可降解的污染物种类。

基因工程的方法可以用于环境监测。据报道，用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量。还有一些科学家正努力通过基因重组构建新的杀虫剂，以取代生产过程中耗能多，又易造成环境污染的农药，并试图通过基因工程的方法回收和利用工业废物。凡此种种，都是一些可望取得成功和发展前景十分光明的研究课题。

（2）食品工业和酶制剂工业

基因工程在工业方面的应用具有代表性的是在食品发酵工业中的应用。例如，在酱油制造过程中，可通过克隆米曲霉中的木聚糖酶基因，用反义RNA技术抑制该酶的表达所构建的工程菌株可以酿造出颜色浅、口味淡的酱油。在奶制品生产中，通过转基因技术将外源DNA导入乳酸菌中可以提高其在发酵过程中的稳定性，提高营养价值并缩短生产周期。

2、农业方面的应用

（1）种植业

基因工程在农业上应用的领域也十分广阔。基因工程在农业方面的应用主要表现在两个方面。第一、通过基因工程技术获得高产、稳产和具有优良品质的农作物。第二、用基因工程的方法培育出具有各种抗逆性的作物新品种。

（2）养殖业

现代养殖业的发展需要大量的动物优良品种，常规育种技术往往需大量的种群和漫长的时间，而转基因技术的应用具有独特的优势，转基因家畜的实验首先是从兔、猪、绵羊开始的，目前转基因牛、猪、兔和羊均已问世。含有人生长激素基因的转基因猪生长周期明显缩短，饲料利用率及瘦肉比大幅度提高。

3、基因工程在医药卫生领域的应用

目前，基因工程在医药卫生领域的应用非常广泛，主要包括以下两个方面：

（1）基因工程药物

用基因工程方法制造的“工程菌”，可以高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。例如，头孢菌素类抗生素中最重要的是中间7ACA，最近国外报导采用基因工程技术将编码α酶（酰基转移酶）的基因直接转入头孢菌素C的产生菌株中，使其发酵时直接一步产生7ACA。利用转基因动物-乳腺生物反应器来生产基因药物是一种全新的生产模式，与以往的制药技术相比，具有不可比拟的优越性。

应用转基因植物生产基因工程疫苗同样也有着极好的前景。与传统疫苗相比，这种疫苗生产成本显著降低、比传统免疫途径更有效、比传统的免疫途径更安全、易储存和分发，不需要冷藏设备。此外转基因植物生产的口服疫苗，不仅提供了疫苗而且提供了营养；特别是香蕉一类水果作转基因口服疫苗大为广大儿童所喜欢。

（2）基因工程在医学临床上的应用

基因工程在医学临床上应用主要包括基因诊断和基因治疗。它们为人类及时，有效治疗恶性肿瘤和心血管等重大疾病和防治肝炎，艾滋病大规模流行带来希望。基因诊断技术在诊断遗传性疾病方面发展得尤为迅速。目前人们已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。例如，用β-珠蛋白的DNA探针可以检测出镰刀状细胞贫血症，用苯丙氨酸羟化酶基因探针可以检测出苯丙酮尿症。此外，基因诊断技术在肿瘤诊断中的应用也取得了重要成果，例如，用白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的DNA探针，可以用来检测白血病。

基因治疗是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基因工程的兴起，使得基因治疗成为可能。一些目前尚无有效治疗手段的疾病，如遗传病、肿瘤、心脑血管疾病、老年痴呆及艾滋病等，可望通过基因治疗来达到防治的目的。

【参考文献】

[1] 陈凡, 张明国.解析技术:“技术—社会—文化”的互动[M].福州:福建人民出版社

第三篇：基因工程与生物材料

转基因与生物材料相似的忧虑

学号：11311060 专业：生物医学工程 姓名：周炜红

摘要：转基因技术与生物材料学都是当前新兴的产业，其发展都面临着一定的阻力，特别是在安全性上引起公众的热议。但是转基因技术与生物材料学都有着优越性，因此我们应该扬长避短，把这两个产业发展起来，而不是因噎废食。

关键词：转基因，生物材料，应用以及安全性，忧虑，发展

在当今日新月异的社会中，科技技术的更新换代越来越快。短短几年间，各种各样的科技成果展现在人们面前。或喜或忧，但是这些科学技术给人类社会的影响却是实实在在的。无论是学习方式或是生活方式，都发生了重大的改变。而转基因技术就是时代的产物了，与这非常相似或某种程度上出现概念交叉的生物材料也正被推到了时代的浪尖上，引起了当代人们的热议。尽管转基因产品和生物材料有着种种不确定性，但是社会总是向前发展的。我们应该充分挖掘两者的有益性，尽量避免其祸害。而不是盲目的阻止其发展，因噎废食未免不理智

转基因技术也许还不是很成熟，但是它几乎渗入到人们生活的方方面面，不管人们是否愿意接受。转基因技术是将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体性状的可遗传的修饰。而人们常说的“遗传工程”、“基因工程”、“遗传特化”均为转基因的同义词。利用转基因技术可以改变动植物性状，培育新品种。也可以利用其他生物体培育出期望的生物制品，用于医药、食品等方面。

在我们国家，植物的转基因做得相对成功。研究转基因植物的主要目的是培育高产、优质、抗病毒、抗虫、抗寒、抗旱、抗涝、抗盐碱、抗除草剂等的作物新品种，改善食品质量，提高农作物对虫害及病原体的抵抗力。例如转基因玉米、转基因番茄、转基因棉花等等。特别是抗虫棉花的研制，长期以来，棉铃虫是我国棉花重大害虫之一，每年都给国家带来重大的经济损失。而棉农频繁地使用杀虫剂，不仅增加棉花的生产成本和棉农的劳动强度，也破坏了生态环境。经过科学家长时间的辛勤攻坚，到了2002年左右，转基因棉花的生产实现了流水线操作，年产转基因植株8000株以上，真正做到了棉花转基因规模化和工厂化。可见转基因植物确实在性状和适应环境的能力方面比常规植物更有优越性。

转基因除了在植物抗虫基因方面有所成就，在抗除草剂工程、抗逆工程、植物品质改良工程、植物疫苗等方面都有很大的进步。对于改进人类的生活，转基因植物确实起到了很大的作用，在一些粮食问题突出的地方，能大量生产的转基因植物无疑是福音。转基因食品也因此有着合理的存在性，它能减少饥饿与贫困，减少农业生产对环境的影响，提高生产率从而降低成本，提高耕地生产率从而可以少砍伐土地，并可以获得持续的经济效益。因此说，它的应用前景目前还是比较乐观的。

然而转基因植物是一把双刃剑，利害共存在所难免。以转基因植物为原料的转基因食物在当前世界上还是备受争议的，因为在科学上还是有着很多不确定性，有相当一部分的地方例如西欧就抵制绝大部分的转基因食品。转基因作物往往是过量地制造某种蛋白质，如果该蛋白质是对人体有害的，它很容易成为过敏原，让部分人群出现过敏。而且目前的技术基础还不能预测外来基因的插入会给身体机能带来怎样的危害。因为到至今为止，科学家们虽然能测定DNA序列，了解一些基因表达的性状功能等，但不能完全掌握及相互作用和在宿主生命各阶段中表达或沉默的准确遗传信息。

同时，转基因作物存在着各种各样潜在的生态风险。例如影响作物的生态多样性，野生种被转基因材料污染，影响自然生态系统，对非目标生物的伤害。其中比较经典的是咖啡绣的故事了。1864年，爱尔兰土豆枯死病，造成了100多万人死亡，几百万人流离失所，原因就是当地的人们只种植两个土豆品种，而这两个品种又特别脆弱，发生意外后无法挽救。与此相反，1970年在斯里兰卡、巴西和中美洲地区，咖啡作物爆发了咖啡绣，而在咖啡故乡埃塞俄比亚却发现了一种具有抵抗性的品种，从而挽救了全球咖啡农业全军覆没的的命运。而由于转基因植物的入侵性和污染性，大面积推广转基因植物将导致生物多样性尤其是食物种植品种多样性降低，从而加大食物安全隐患。

综上所述，转基因植物及其相关产品都有着对立性和统一性。人们对转基因技术应该可以说是存在着敬畏的心态，想去接触但又害怕去接触，这就是人们的忧虑吧。

与此同时，与基因产品相得益彰的是生物材料。在生物医学工程学中，生物材料是制作各种人工器官的物质基础，它必须满足各种器官对材料的各项要求，包括强度、硬度、韧性、耐磨性、挠度及表面特性等各种物理、机械等性能。由于这些人工器官大多数是植入体内的，所以要求具有耐腐蚀性、化学稳定性、无毒性，还要求与机体组织或血液有相容性。这些材料包括金属、非金属及复合材料、高分子材料等；目前轻合金材料的应用较为广泛.生物材料的应用主要体现在人体内的各种替代产品或与其相关的产品。例如人工皮肤、人工食道、人工心肺气管、烧伤保护膜、手术缝合线、填充物、注射针筒、血袋、引流插管及植入体、人工脏器止血剂（如止血绵）、微胶囊、皮下注射剂、避孕海绵等，其在国外发达国家中已进入运用普及阶段。随着经济的快速发展，中国生物医学材料领域这片“热土”引起国际上一些主要研究机构和越来越多的世界500强企业的关注，日本和韩国的生物医学材料领域近年来也呈现出强劲增长态势。有人预言，未来10年，生物材料将步入“亚洲世纪”。在第四届中国生物产业大会召开前夕，华中科技大学先进生物材料与组织工程研究中心主任张胜民教授在接受记者采访时表示，我国在生物医学材料研究的若干新领域有待实现突破。随着政府的重视和投入的不断增加，取得一批较高水平的研究和科研成果，如生物活性骨、关节系统替换材料、人上一心脏瓣膜等心血管替换材料以及眼科手术用高分子复合材料等。

随着基于新原理的产品的不断涌现、大众对产品质量的深度关切，人们对材料生物相容性、安全性、有效性及时效性等的评价方法和产品标准提出了更高要求，并期待突破。例如有学者指出纳米级的生物医学材料可能会对生殖系统有害：医用金属材料如镍元素由于腐蚀溶出，除了对人体产生过敏反应外，还存在致畸、致癌的危害性。各种生物材料由于在国内的发展不太成熟，总会遇到种种质疑。无论是经济成本还是其安全性，生物医学材料都需要更大的发展空间。这就需要有社会公众的支持和开明的科研氛围。

此外，美国著名的《Science》杂志对生物医学材料有关“代”的划分有不同描述：将生物惰性材料归为第一代生物材料，将生物活性和可降解吸收材料归为第二代生物材料，将细胞和基因材料归为第三代生物材料。

可见基因技术和生物医学材料有其概念的交叉，在应用前景上，也有着类似的情况。这也是与其技术基础分不开的，两者都走在科技前沿上，而且在国内的发展也较西方国家晚，在技术投资上，也稍逊于西方的发达国家，但是我国已经在加大力度发展这两个新兴产业。中国的科技发展也日新月异，我们完全可以乐观地预测这两个产业将会向前发展。任何一种新兴技术的发展都面临着喜与忧，只要它有益于人类，并能与环境友好相处，我们就应该理智谨慎地、开明地研究下去，以期推动人类的社会发展。

第四篇：基因工程的教学设计

基因工程的教学设计

界首中学 郑学胜

教学目标

一、知识与技能

1、基因工程的概念和基本工具

2、基因操作基本步骤

3、基因工程应用

二、过程与方法

1、通过对视频、图片等的观察，学会观察方法，培养观察能力。

2、通过对基本概念、基本原理、科学方法的正确理解和掌握，逐步形成比较、判断、推理、分析、综合等思维能力，具备能运用学到的生物学知识评价和解决某些实际问题的能力。

3、通过对基因操作基本步骤的学习，使学生在理解步骤的同时，举一反三，对于其他基因工程操作实例做到能理解、能介绍，从而培养学生对相关知识的理解能力及良好的语言表达能力。

三、情感态度与价值观

1、通过学习基因操作的工具和基本步骤，形成结构与功能相统一的基本点。

2、通过学习了解基因工程的应用，培养理论联系实际的良好学习习惯。

3、能利用课本以外的资料和信息解决课内学习中发现的问题，从而培养学生自主学习能力，为终身学习、后续学习打下坚实的基础。

四、教学重点

1、基因操作的工具和基本步骤。

2、基因工程在医药卫生方面的重要作用及基因工程在农牧业方面取得的成果及前景。

五、教学难点

限制性内切酶和运载体的作用及提取目的基因的方法

六、教学方法

应用PPT的视频、图片和文字相结合讲授新课 教学过程 师:上课!生:老师好!师:同学好!请坐下。

师:首先请同学们阅读大屏幕的资料 师:现在请仔细观看视频，思考相关问题。师:[提问]：好,通过观看视频和阅读相关资料 师:你有什么样的启示或构想呢? 师:请同学们思考一下。

师:想一想,哪位同学愿意先谈一谈,请？

生：是不是,可以借助噬菌体培养出能合成胰岛素的大肠杆菌呢？ 师：回答的非常很好

师：我们可以利用这个原理就有可能培养出能合成人胰岛素的大肠杆菌！师：谈谈你为什么会这样的构想呢？

生：通过视频我们可以发现噬菌体能在大肠杆菌细胞内合成构成它的蛋白质外壳，生：如果将我们的DNA分子中胰岛素基因提取出来，生：将其整合到噬菌体的DNA分子上导入大肠杆菌细胞中,有可能培养出能合成胰岛素的大肠杆菌。师：好,这位同学的想法非常好！

我们可以借助噬菌体DNA将人的胰岛素基因导入到人的大肠杆菌细胞,利用大肠杆菌细胞内原料、酶、能量等,不就有可能培养出能合成胰岛素的大肠杆菌!请同学们再思考一下,如果要实现这一构想关键步骤是什么呢？ 那同学愿意回答一下，请举手。

生：如何将胰岛素基因从人体细胞内提取出来？如何将胰岛素基因与噬菌体DNA分子连接起来? 师：好，回答的很好，请在家想一想我们要实现这一构想必须要考虑以下三个方面的问题：

1、如何将胰岛素基因从DNA分子中内提取出来？

2、如何将胰岛素基因与噬菌体DNA分子整合起来呢?

3、噬菌体会伤害大肠杆菌，如何解决这一问题呢？有没有其它更好的工具代替呢？

师：请同学翻开教材阅读102，我们就一起学习第6章第二次《基因工程及其应用》，并思考以下问题：

1、什么叫基因工程?

2、基因工程的基本操作步骤有哪些? 师：什么是基因工程，哪一同学愿意先讲一讲？ 生：基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。

通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。

师：回答的很好，请坐下！

大家都知道DNA分子很小，可是如何才能修饰改造DNA分子呢？

其实大自然早为我们准备好工具。现在我们一起学习基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶（边演示边讲解）。

限制性核酸内切酶，简称限制酶，主要分布在微生物体内。

它是基因工程中重要的切割工具，并且在微生物体内能将外来的DNA分子切断，但对自己的DNA分子无损害。

那么它如何切割DNA分子的呢？

请大家注意看（请同学帮忙演示，教师讲解）：这是DNA分子的双螺旋结构，外侧是磷酸与脱氧核糠交替构成DNA分子的基本支架，限制酶裂解磷酸二酯键，产生这样结构的DNA分子。

请注意：这是一段单链DNA片段，我们称之为黏性末端。也就是说，限制酶裂解磷酸二酯键，产生具有黏性末端DNA分子。

同其它酶一样限制酶也具有专一性即每一种限制酶只能识别特定核苷酸序列，在特定的切点切割DNA分子。

请同学看一个实例：大肠杆菌细胞中的有一种限制酶(EcoRⅠ)能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。

（演示）图中的DNA分子片段中有 GAATTC序列，加入该限制酶先识别该序列，然后在G和A之间切开，就会形成两个具有黏性末端的DNA片段，如图所示。

师：限制酶可以切割DNA分子，有没有可以将DNA分子连接起来的“针线”呢？当然有,将DNA片段连接起的“针线”就是DNA连接酶。

DNA连接酶的作用是将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子，在连接的部位生成磷酸二酯键。

请大家看大屏幕——DNA连接酶的作用过程。师：用限制酶和DNA连接酶可以获得重组DNA分子。

为让大家更的好理解，请同学按大屏幕的要求和课前准备的工具构建重组DNA分子模型。请按小组进行。

师：哪个小组的同学愿意展示构建好的重组DNA分子模型？ 做的非常好！

请同学看大屏幕（演示）。将2个不同的，但含有相同序列的DNA分子用同一种限制酶进行切割后会产生具有相同黏性末端的DNA分子片段，然后将它们放在一起用DNA连接酶就能将其连接，形成重组DNA分子。师：现在我们思考一下第三的问题，用限制酶和DNA连接酶可以将胰岛素基因与噬菌体DNA分子整合在一起，但噬菌体会伤害大肠杆菌，怎么办？

其实可以运输目的基因的工具有许多种，统称为运载体。常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。

其中质粒是最常的运载体，质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细胞内能够独立、自主复制、很小的环状DNA分子。

请同学看图：大肠杆菌细胞中就含有许多质粒，质粒上具有很多的基因，特别一些抗性基因，在基因工程操作中具有很重要的作用。（等一会我们再学习。）

师：请大家思考一下如果要作为运载体至少具备什么样的条件呢？ 同学们回答的很好，现在我们一起总结一下：

1、能够在宿主细胞内复制并稳定保存；

2、具有多个限制酶切点以便与外源（目的）基因相连；

3、具有标记基因，便于进行筛选。刚刚我们提到的抗性基因就可以作为标记基因。（比如：）在普通培养基加入青莓素，普通大肠杆菌不能存活，而导入具有抗青莓素抗性基因质粒的大肠杆菌却可以含有青莓素的培养基中存活、繁殖，就可以筛选出成功导入重组质粒的大肠杆菌了，在以后的学习我们会深入的了解相关的知识。

刚刚讲到质粒是最常的运载体，为什么呢？ 就是因为质粒对受体细胞没伤害。

师：现在基因工程操作所需要的基本工具都有了，那么基因工程操作步骤是怎样的呢？ 请同学阅读教材103,等一会请同学回答。

师：有没有不同意见，如果没有请同学们一起回答：

1、提取目的基因

2、目的基因与运载体结合

3、将目的基因导入受体细胞

4、目的基因的检测和表达

师：请同学们看基因工程操作的基本步骤示意图，思考填空。（演示）师：那同学愿意回答，请举手。

生1：取出含有目的基因的DNA分子，用一定的限制性核酸内切酶进行切割，使其出现黏性末端切口。用同一种限制性核酸内切酶切断质粒，使其产生相同黏性末端。

将下的目的基因片段插入质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶，形成了一个重组DNA分了（重组质粒）。师：回答的很好！请同学们注意！必须用同一种限制酶切，得到具有相同黏性末端的DNA片段，才用DNA连接酶连接从而得到重组质粒。关

天基因工程的第三、第四步——将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测和表达。详见生物选修3专题1基因工程，请同学们课后先自学。

师：实现构想——归纳培养能合成人胰岛素大肠杆菌的基本思路！哪位同学愿意谈谈？

生：将人的胰岛素基因提取出来并整合到质粒上，形成重组质粒，然后将重组质粒导入到大肠杆菌的细胞中就可以培养出能合成胰岛素的大肠杆菌了。

师：回答的很好！

通过基因工程培养出来的能合成胰岛素的大肠杆菌称为转基因大肠杆菌，以后，我们将由基因工程培养出来的生物统称为转因生物。现在转基因生物越来越多！

请大家阅读教材104——基因工程的应用。

师：现在我们一起来简单的了解一下基因工程的应用。

1、基因工程与农作物育种

用基因工程技术将抗病、抗虫、抗旱等优良基因导入性农作物细胞中，就可以培育一些具有优良性状的农作物品种，例如：抗虫棉等。

2、基因工程与药物研制。

微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。

若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。

例如：利用转基因大肠杆菌合成胰岛素。

3、基因工程在环境保护方面应用也很多。

比如：利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。

师：有关基因工程的应用我们简单了解一下，详见生物选修3专题1基因工程，请同学们课后先自学。请下面我们做一道练习，请看大屏幕。

例1：基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业和改造沙漠方面显示了良好的前景,荷兰一家公司将大肠杆菌中的海藻糖合成酶基因导入植物(如甜菜、马铃薯等)中并获得有效表达，使“工程植物”增强了耐旱性、耐寒性的基本操作步骤是。

师：哪位同学愿意到黑板上将正确答案写出来？（请几位同学到黑板）。

生1：海藻糖合成酶基因的获取，目的基因与运载体结合，将目的基因导入受体细胞，目的基因的表达和检测。

生2：基因通过转录、翻译合成蛋白质，体现出相应的性状 生3：酶基因转录生成mRNA翻译合成海藻糖合成酶。师：我们一起看他们书写的答案，正确吗？（边看边讲解）。

师：同学们，通过学习我们了解了基因工程的基本知识，科学一把双刃剑,基因工程培养出来的生物对有人类来说是有利还有害呢?请同学们看课外作业：调查各类转基因食品，并讨论转基因食品的安全性,撰写一篇小论文。

师：下课！

第五篇：生物基因工程开题报告

生物研究性学习开题报告 利用基因工程开发生产新一代产品

组长：计朝晖

成员：程遂、赛国杰、王沛君、贾璐、雷宗衡

班级：高二（1）班

指导教师：雷涛

时间：2011/11/26

一、课题研究的目标

通过各种途径了解利用基因工程开发生产新一代产品在食品、工农业、健康、环境、资源等多方面的应用。以及与理、工、农、医等科技发展和伦理、道德、法律等社会问题的密切关系。

二、课题研究的意义

1、利用基因工程开发生产新一代产品既是现实生产力，也是具有巨大经济效益的潜在生产力。

2、利用基因工程开发生产新一代产品是解决人类面临的食品短缺、健康问题、环境问题及资源问题的关键技术。

3、基因工程的研究与发展，将对人类社会各个方面产生深远的影响，将人类社会带入新的历程，因此了解基因工程不仅是必要的，而且也是及时和重要的。

三、课题研究的内容

1、利用基因工程开发的新产品在农业上的应用

2、利用基因工程开发的新产品在工业上的应用

3、利用基因工程开发的新产品在医学上的应用

4、利用基因工程开发的新产品在环境保护上的应用

5、利用基因工程开发的新产品在国防上的应用

四、课题研究的过程

1、第14、15周确定课题，制作开题报告

2、第16、17周查找、收集资料，进行课题研究

3、第18周阶段性成果展示

4、第19、20周及寒假前期继续深入课题研究

5、寒假后期对研究成果进行系统分析，撰写论文，进行后续工作，准备答辩材料

6、答辩

五、人员分工

程遂：开题报告

贾璐、赛国杰、王沛君：查找、收集资料 计朝晖、程遂：分析、总结 全体成员：成果展示 雷宗衡：撰写论文

五、课题研究的方式

1、网上收集

2、查阅书籍

3、收看电视专题栏目

六、成果展示形式

1、论文

2、相关资料、图片

3、PPT等

七、课题研究的预期成果

认识到现代生物基因工程开发生产新一代产品对解决人类面临的重大问题如：粮食、健康、环境和能源等将开辟广阔的前景。

了解现代生物基因工程开发生产新一代产品在开发生物资源、农业、环境、工业、医药等领域的应用。