3.3基因工程的应用教学设计-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

题目：《基因工程的应用》 教学目标： ①举例说出基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用。 ②认同基因工程的应用价值。 ③通过实际生产中出现的现象和问题，提高发现问题和解决问题的能力。 ④关注基因工程的研究成果和研究进展。 思政教学分析： ①辩证看待科学技术所带来的成果。 ②了解侯云德院士在我国病毒研究和公共卫生方面所作出的成就，体会其背后的科学精神和爱国主义情怀。 ③了解异种器官移植研究进展，养成尊重生命、不歧视他人的良好品德。 ④了解基因工程在环境保护方面的应用，提高环境保护意识。 教学重难点： 教学重点：基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用。 教学难点：乳腺生物反应器。 教学过程： 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 融入思政教育意图 导入 创设情境 上节课我们学习了基因工程的工具和操作步骤，那么我们本节课学习基因工程在生产实践中的应用。 【播放视频】资料1：我国科学家突破小麦基因育种世界性难题的视频，并思考以下几个问题。 1.我国科学家发现的小麦沃克斯五基因在基因育种方面的优势有哪些？ 2.我国著名的春小麦品种“宁春4号”的优点与缺点都有哪些？ 3.科学家是如何解决“宁春4号”目前存在的问题？ 以上就是基因工程在抗病植物方面的应用。除此以外，基因工程还可以提高植物的抗虫、抗除草剂等，接下来我们一一学习。 观看视频，思考并回答问题。 1.改进优良小麦品种在抗病性、抗 逆性和品质方面存在缺点，延长优良 品种的寿命。 2.优点：产量高、品质好。缺点：不抗小麦白粉病。 3.通过转基因技术将抗白粉病基因 转到“宁春4号”中，使其获得对白粉病的抗性，延长其使用寿命。 拓宽学生视 野，了解我国 目前基因工程育种方面的新进展。 教学活动 基因工程 在农牧业 方面的应用 基因工程 在医药卫 生领域的 应用 基因工程 在食品工 业方面的 应用 1.转基因抗虫植物 典例：转基因抗虫棉花 【展示图片】非转基因（普通）棉花的花苞与转基因棉花的花苞。 （1）从图片中可以看到非转基因（普通）棉花的花苞容易受到棉铃虫的啃食，导致棉花减产，传统的方法是喷洒农药来 杀死害虫，这样长期喷洒农药会对土壤环境带来怎样的影响？ （2）为避免这一后果，我们应如何解决？ （3）转基因抗虫棉花的具体操作步骤。 （4）普通棉花与转基因抗虫棉花的比较。 2.转基因抗病植物 【展示图片】普通番木瓜（含环病毒）与转基因抗病番木瓜。 （1）转基因抗病植物的目的基因是什么？ （2）其目的基因的来源有哪些？ （3）除了转基因抗环斑病番木瓜以外，你还能举出其他抗病植物吗？ 3.转基因抗除草剂植物 【展示资料】资料2：我国农业生产中杂 草对玉米等农作物产量的影响。 （1）如何解决杂草对农作物产量的影响？ （2）其目的基因是什么？ （3）经改良后的农作物会再次受到除草剂的影响吗？ 4.改良植物品质 （1）提高营养价值 随着生活水平的提高，人们对营养的需 求也在逐步提高，普通食物中的营养已经 满足不了人们的需求。 以玉米为例，科学家利用基因工程将玉米中赖氨酸的含量提高至30%。让学生阅 读教材相关内容，思考该转基因玉米中目 的基因是什么？ （2）提高观赏价值 【展示图片】普通矮牵牛与转基因矮牵 牛。普通的牵牛花，花色是单一的，而转 基因牵牛花的花色就比较多样。思考转基 因牵牛花的目的基因是什么？ 5.提高动物的生长速率 【展示图片】普通鲤鱼与转基因鲤鱼。 （1）相比于普通鲤鱼，转基因鲤鱼体型会更大一些，思考普通鲤鱼导入哪种基因 可以提高其生长速率？ （2）为什么不是生长素基因？ 6.改善畜产品的品质 【调查并统计】班级内乳糖不耐受同学 的人数，解释乳糖不耐受的产生原因，思 考并回答以下问题。 （1）如何使这些乳糖不耐受的同学能够获得牛奶中营养成分？解决办法有哪些？ （2）如果利用基因工程，那么运用到的目的基因是什么？其效果如何？ 【过渡】基因工程还可以应用在医药卫 生领域，主要是通过对微生物或动植物细 胞进行基因改造，来生产药物，比如细胞因子、抗体、疫苗和激素等。 通过基因工程，使外源基因得到高效表 达的菌类一般称为基因工程菌。常用的基 因工程菌有两种，分别为大肠杆菌和酵母菌。 让学生结合必修一细胞器相关知识，分析基因工程中利用大肠杆菌和酵母菌生产药物的区别。 介绍干扰素的概念、用途、药用价值。 【播放视频】资料3：我国干扰素之父侯云德院士在基因工程制药领域作出的贡献，并回答以下问题 （1）侯云德院士在基因工程领域作出的最卓越的贡献是什么？ （2）该干扰素的优势有哪些？ （3）你认为侯云德院士之所以能够成功研制干扰素的原因有哪些？ 【过渡】我们现在通过自主研发获得了干扰素，那在生产实践中如何大批量生产干扰素呢？这就需要用到乳腺生物反应器。 【引出】乳腺生物反应器的概念。 【展示流程图】乳腺生物反应器的操作过程，思考并回答以下问题：1.在此过程中，涉及了哪些方法，哪些技术？ 2.乳腺生物反应器为什么只能用乳腺细胞？ 3.在最开始导入的药用基因是在转基因母牛的某一个细胞中存在还是所有细胞都 含有药用基因？ 4.为什么只有乳腺细胞可以表达药用基因？该基因可以在任意时期进行表达吗？ 5.乳腺生物反应器的优势有哪些？ 【展示资料】资料4：将猪的器官移植到人身上会怎样？阅读教材相关内容，思考并回答一下问题。 1.器官移植面临的问题有哪些？ 2.为什么选用猪的器官作为移植供体？ 3.为解决免疫排斥这一问题，科学家采取了哪些措施 【过渡】除了农牧业、医药卫生领域外， 基因工程在食品工业领域也有广泛的应 用。 1.工业酶、氨基酸和维生素 利用基因工程菌大规模生产天冬氨酸和 苯丙氨酸，制作甜味剂——阿斯巴甜。 2.凝乳酶 在生活中我们吃的奶酪在制作过程中会 用到凝乳酶，提取凝乳酶的传统方法是从 未断奶小牛的第四胃黏膜上提取，那么现 在我们可以通过基因工程，将牛的凝乳酶 基因导入到大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌的 基因中，再结合发酵工程，就可以大批量生产凝乳酶。 观察图片中两种棉花的区别。思考并讨论相关问题。 1.长期对普通棉花喷洒农药会导致棉铃虫产生抗药性，同时污染土壤，污染环境。 2.利用基因工程提高普通棉花的抗虫性。 3.结合前一节内容所学，回忆转基因抗虫棉的具体操作步骤以及在此 过程中所应用到的目的基因。 4.转基因抗虫棉花的优势有减少化学农药的使用量、降低环境污染、降 低成本。 观察图片中两种番木瓜的区别，思考并回答相关问题。 （1）抗病基因。 （2）抗病基因来源于某些病毒、 真菌等。（3）转基因抗病毒甜椒、烟草。 阅读资料，以小组为单位，针对生产实际中产生的问题，讨论可采取的相关措施。 （1）将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的作物品种。 （2）转基因抗除草剂植物的目的基因为降解或抵抗某种除草剂的基因。 （3）田间的杂草会被杀死，而农作物不会受到影响。 阅读教材并回答相关问题。 转基因玉米中目的基因是赖氨酸 的蛋白质编码基因。 观看图片中两种牵牛花，对比普通 牵牛花与转基因牵牛花的区别。 转基因牵牛花的目的基因是与植 物花青素代谢相关的基因，从而呈现 自然界没有的颜色。 对比图片中两种鲤鱼的区别，思考 为提高鲤鱼的生长速率，在基因工程 中运用到的目的基因。 结合之前所学，区分生长激素基因 与生长素基因。生长素存在于植物 中，生长激素只存在于动物中。 结合自身的实际情况，思考如何使 乳糖不耐受的同学获得牛奶中营养 成分。 （1）利用基因工程，将肠乳糖酶 基因导入奶牛基因组。 （2）其目的基因是肠乳糖酶基因。 （3）其效果为降低乳糖含量，其他营养成分不受影响 初步学习基因工程在医药卫生领 域的应用。 学习基因工程菌的概念、种类。 复习必修一细胞器相关知识，总结 两种基因工程菌的异同。 学习干扰素的概念、用途、药用价值。 观看视频，思考并回答问题。（1）我国第一个具有知识产权的基因工程药物——重组人干扰素。 （2）副反应低、效果好、适应范围广、价格更便宜。 （3）创新精神、爱国情怀、敢于挑战权威的质疑精神、心怀天下的大 家风范。 学习乳腺生物反应器概念、操作过 程。 了解并熟记乳腺生物反应器的操 作过程。思考并回答相关问题。 1.显微注射法、胚胎移植技术。 2.乳腺细胞可以分泌乳汁，从而通过乳汁收集到药物。3.全部细胞中都有。 4.在构建重组质粒的时候，插入了一个特殊的启动子——乳腺中特异 表达的基因的启动子，其目的就是让 药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达。 该基因只能在泌乳期的时候表达。5.乳腺生物反应器的优势是产量高、易提取、质量好、成本低。 阅读资料内容和教材相关内容，回 答相关问题。 1.人体移植器官短缺、免疫排斥。 2.猪的内脏构造、大小、血管分布 与人的极为相似，而且与灵长类动物相比，猪体内隐藏的、可导致人类疾 病的病毒要少得多。 对比传统生产奶酪，了解基因工程在食品工业方面的 应用并举出实例。 了解基因工程 对人类生产生活带来的好处。 通过实际生 产中的现象和 问题，培养学 生发现问题、解决问题的科 学思维。 了解我国转 基因抗病植 物，认同转基 因技术在农牧业方面的广泛 应用。 结合生活实 际，了解基因工程在日常生活中的应用。 激发学生的爱国情怀和科技强国理念，鼓励学生以科学家为榜样，培养其正确的科技观。 人工基因工程在医药卫生领域的应用广泛。 认同基因工程在食品工业方面具有广阔的应用前景。 总结与巩固 【课外实践活动】结合教材“到社会中去”栏目，引导学生利用课余时间，调查亲朋好友在日常生活中使用的生物产品，并记录哪些在生产过程中应用到了转基因技术 提高学生的 实践能力，使理论与实践相结合，进一步加深对基因工程的认识。 学科网（北京）股份有限公司 $