3.3基因工程的应用导学案2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

该高中生物学导学案聚焦《基因工程的应用》，核心知识点涵盖基因工程药物生产（微生物与动物反应器）及疾病治疗（基因治疗）。课前通过回顾基因工程操作四大步骤搭建学习支架，课堂以资料分析、问题探究及元件排序、流程图绘制等活动展开，衔接旧知与新知，引导学生系统掌握技术原理。 导学案以任务驱动设计培养科学思维，如乳腺生物反应器元件排序、转基因牛制备流程图绘制等活动。融入异种器官移植等前沿资料，渗透生命观念与社会责任，课堂检测的案例分析题（如单克隆抗体生产方案选择）提升探究实践能力，助力学生核心素养全面发展。

第3节《基因工程的应用》导学案 班级：_________ 姓名：_________ 日期：_________ 【学习目标】 1. 认识基因工程在药物生产和疾病治疗方面的重要价值（生命观念） 2.通过比较微生物反应器、动物反应器和基因治疗的异同，归纳不同技术方案的优劣（科学思维） 3. 关注基因工程技术在医学伦理、药物可及性方面带来的社会影响（社会责任） 【学习重难点】 学习重点 ： 基因工程药物（微生物反应器、动物反应器）的生产原理 学习难点 ：乳腺生物反应器的构建原理（组织特异性启动子的作用） 【课前回顾】 基因工程操作的四大步骤 ①_________→②____________→③____________→④__________ 【课堂探究】 【任务一】微生物“制药厂”（体外生产） 资料1： 干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上被广泛用于治疗病毒感染性疾病 传统生产：300L血液只能提取1mg 基因工程生产：从大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，1 kg培养物可以得到20~40 mg干扰素。 问题1：干扰素的化学本质是什么？人体内干扰素是如何合成的？ 问题2：如果你是科学家，你会如何利用基因工程大量生产干扰素？请简述流程。 问题3：科学家分别用大肠杆菌和酵母菌生产干扰素，发现大肠杆菌生产的干扰素活性不如酵母菌，请解释可能的原因。 【任务二】动物“制药厂”（体内生产） 资料2： 科学家发现，用大肠杆菌等微生物生产干扰素虽然成本低、速度快，但产物活性往往不理想。酵母菌虽然能加工复杂的蛋白质，但它毕竟是单细胞生物，生产出的蛋白质和人体天然蛋白仍有差距---比如蛋白质的糖基化修饰不同，可能引起免疫反应。而且产物的获取需要把酵母菌细胞破碎，步骤太繁琐。 活动1：乳腺生物反应器——让转基因动物在乳汁中生产药物 元件排序：请将以下元件按正确顺序排列在质粒上，构建一个能让奶牛在乳汁中生产人血清白蛋白的基因表达载体。 元件列表： · □ 终止子 · □ 乳腺特异性启动子复制 原点 载体 · □ 标记基因 · □ 人血清白蛋白基因 活动2：绘制流程图 请根据教材和胚胎工程相关知识，补充绘制乳腺生物反应器转基因牛制备流程图： 人血清白蛋白 基因 →构建表达载体 →乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件 资料拓展：膀胱生物反应器 资料3： 构建膀胱生物反应器是将目的基因与膀胱上皮细胞中特异性表达的基因启动子重组，药物就会在膀胱上皮细胞中合成，然后分泌到尿液里。 思考：膀胱生物反应器与乳腺生物反应器相比，有哪些优点？ 前沿拓展：异种器官移植 资料4： 2022年1月7日，马里兰大学医学院进行了世界首例活人成功植入基因编辑猪心脏手术，57岁的心脏病患者大卫·贝内特接受了一颗经过基因编辑的猪心脏以挽救生命。 思考：选用猪作为器官移植的最大难题是什么？如何解决这一问题？ 【任务三】修复自身基因（基因治疗） 资料5： SCID患者因腺苷脱氨酶基因缺陷，导致T细胞和B细胞功能丧失，必须生活在完全无菌的环境中，被称为“气泡婴儿”。1990年，全球首例基因治疗成功治疗了一名4岁的SCID患儿——医生取出她的淋巴细胞，在体外导入正常基因后再回输体内。（体外治疗） 血友病B（凝血因子Ⅸ基因突变），可以通过携带正常Ⅸ基因的腺相关病毒作为载体，静脉注射，被肝细胞吸收，持续产生凝血因子。（体内治疗） 思考： 1，概念建构 基因治疗定义：把_________基因导入病人体内，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、它与我们前面讲的“生产药物”有何本质区别？ 【课堂检测】 1. 关于基因治疗的叙述，正确的是（ ） A. 基因治疗是把正常基因导入患者的受精卵 B. 体外治疗需要将细胞取出体外处理后回输 C. 体内治疗比体外治疗更安全，无任何风险 D. 基因治疗已经可以完全治愈所有遗传病 2、某网络文章称："转基因奶牛生产的药物蛋白中混有外源基因片段，注射后会改变患者的 DNA."关于这一说法的评价，最合理的是( ) A、正确，因为转基因动物的所有细胞都含有外源基因 B、正确，因为注射的药物蛋白中确实可能混有DNA片段 C、错误，因为药物蛋白是纯化后的蛋白质，不含有DNA D、错误，因为即使有DNA片段进入人体也会被立即排出 3、某生物医药公司计划开发一种治疗乳腺癌的单克隆抗体药物。这种抗体是一种结构复杂的糖蛋白，需要精确的糖基化修饰才能发挥疗效。公司研发团队提出了三种生产方案： 。方案A：利用大肠杆菌发酵生产 (转基因山羊)生产 问题： (1)你认为哪种方案最合适?请说明理由。 (2)如果该公司为了降低成本、缩短研发周期，选择B方案，你认为可能有什么风险？ 【课堂收获与疑问】 收获: 疑惑： 学科网（北京）股份有限公司 $