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

该高中生物学教学设计聚焦基因工程在农牧业、医药、食品工业等领域的应用，通过“从社会中来”的胰岛素生产案例导入，承接基因工程原理，搭建理论到实践的学习支架，引导学生理解技术应用价值。 资料以案例教学法为主，结合讨论与对比分析，通过转基因抗虫棉、乳腺生物反应器等实例突破重难点，融入技术伦理讨论，培养科学思维与态度责任，丰富的教学资源与清晰思路助力教师高效教学，提升学生应用分析能力。

教学课题 第3章第3节 基因工程的应用 课时安排 1 课时 主备人 参备人 教学班级 教学课型 新授课 备课 分备时间 集备时间 课标要求 举例说明基因工程在农牧业、医药、食品工业及环保中的应用，认识其价值与影响。 教材分析 本节承接基因工程原理，聚焦实际应用，从农业、医药、工业、环保多维度展示技术价值，是理论联系实际的关键章节。 学情分析 学生已掌握基因工程基本操作，但对实际应用案例了解较少，需结合实例理解技术价值与社会意义。 教学目标 1.举例说明基因工程在农牧业、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.关注基因工程的进展。 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 教学难点 乳腺生物反应器 教学方法 案例教学法、讨论法、对比分析法 教学准备 PPT课件、转基因实例图、乳腺生物反应器流程图、课堂检测题 教学思路 生活实例导入→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→巩固练习 教 学 过 程 教学环节 教学内容及教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 【从社会中来】 胰岛素是治疗糖尿病的特效药物。传统生产胰岛素的方法是从猪、牛等动物的胰腺中提取。曾经生产供一位糖尿病病人使用一年的胰岛素，需要上千头牛，生产的成本非常高。 1978年，科学家将编码人胰岛素的基因导入大肠杆菌细胞中，使大肠杆菌表达重组人胰岛素。我国拥有自主知识产权的基因工程药物—重组人胰岛素已经研制成功并得到广泛应用。除了生产胰岛素，基因工程还有哪些应用呢？ 结合生活经验交流转基因产品认知，思考技术优势与意义。 联系生活激发兴趣，快速切入基因工程应用主题。 新知探究：基因工程在农牧业方面的应用 【知识讲解】 基因工程在农牧业中的应用发展迅速。基因工程技术已被广泛用于改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等方面。 转基因抗虫植物：从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物，如转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。 转基因抗病植物：将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出了转基因抗病植物，如转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。 转基因抗除草剂植物：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品种。如转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。 改良植物的品质：我国科学家成功地将与植物花青素代谢相关的基因导入矮牵牛中，使它呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高了植物的观赏价值。 改良畜产品的品质：科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他营养成分不受影响。 提高动物的生长速率：由于外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得很快，科学家将其导入动物体内，以提高动物的生长速率，如转基因鲤鱼（冠鲤）。 讨论各类转基因作物/动物的改良目的与优势，总结应用价值。 培养案例分析能力，理解基因工程改良生物的优势。 新知探究：基因工程在医药卫生领域的应用 【知识讲解】 1.对微生物或动植物的细胞进行基因改造来生产药物 资料卡—干扰素 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。此外，干扰素对于治疗乳腺癌、淋巴癌、多发骨髓瘤和某些白血病等也有一定的疗效。传统生产干扰素的方法是从人血液中的白细胞内提取，每300L血液只能提取1mg干扰素。1980年-1982年，科学家用基因工程方法从大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，从1Kg培养物中可以得到20~40mg干扰素。1993年我国批准生产重组人干扰素α-1b，它是我国批准生产的第一个基因工程药物，目前主要用于治疗慢性乙型肝炎、慢性丙型肝炎等。 2.利用基因工程技术，让哺乳动物批量生产药物 ①实例：乳腺生物反应器或乳房生物反应器 ②培育过程： ③应用：目前已经在牛、山羊等动物的乳腺生物反应器中，获得了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等重要医药产品。 讨论：乳腺生物反应器和膀胱生物反应器的区别 ①乳腺生物反应器是利用转基因动物的乳汁生产药用蛋白，膀胱生物反应器是利用转基因动物的尿液生产药用蛋白。 ②乳腺生物反应器必须是处于生殖期的雌性动物才可以生产药用蛋白，而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均可生产。 二者的优点是产量高、质量好、成本低、易提取，且不会对动物造成伤害。 3.用转基因动物作为器官移植的供体 ①世界性的难题：人体移植器官短缺 ②解决途径：寻求可替代的移植器官，如用猪的器官来解决人类器官移植的来源问题。 猪的优点：a.猪的内脏构造、大小、血管分布与人的极为相似。 b.猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物。 最大难题：免疫排斥 ③改造方法：a.在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达。 b.设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。 假如某位心脏病病人换上经过改造的猪心脏后，过上了健康人的生活，在生活中，他会遭到歧视吗？对此你怎么看？ 提示：生命和健康是人最宝贵的东西，如果一个病人换上了经过改造的猪心脏重获了生命，我们不仅不能歧视他，还应该从他身上看到现代生物技术在维持人体健康、治疗疾病等方面的应用价值。 绘制乳腺生物反应器的流程，讨论技术优势与伦理思考。 理解医药应用原理，培养科学思维与伦理意识。 新知探究：基因工程在食品工业方面的应用 【知识讲解】 基因工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类。 1.利用基因工程菌可以生产药物。 2.利用基因工程菌生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等 【归纳总结】乳腺生物反应器与基因工程菌生产药物比较 其他方面的应用：基因工程使人们更容易培育出具有优良性状的动植物品种，获得很多过去难以得到的生物制品，甚至还能培育出可以降解多种污染物的“超级细菌”来处理环境污染，利用经过基因改造的微生物来生产能源…… 对比基因工程菌与乳腺生物反应器差异，归纳工业应用优势。 拓展应用视野，提升对比归纳能力。 巩固新课 小结回顾 梳理：四大领域应用，总结技术优势与社会价值。 课堂检测 PPT 原题，当堂订正。 作业设计 基础性作业 完成教材课后练习与应用 拓展性作业 搜集1个转基因应用案例并简要分析 板书设计 3.3 基因工程的应用 1.农牧业：抗虫/抗病/抗除草剂作物、高产动物 2.医药：基因药物、乳腺生物反应器、器官供体 3.食品工业：工程菌、超级细菌 4.价值：高产、低成本、解决难题 教学反思 本节课围绕基因工程四大应用展开，案例丰富、贴近生活，学生参与度高。农牧业与医药应用实例清晰，学生能较好理解改良目的与技术优势。 乳腺生物反应器流程分析有效突破难点，多数学生掌握其原理。但部分学生对基因工程菌与乳腺生物反应器的区别理解不够透彻，对技术伦理思考深度不足。课堂节奏合理，讨论时间略紧。后续可增加更多真实案例，强化对比训练，引导学生辩证看待技术利弊，进一步提升科学思维与社会责任感。 学科网（北京）股份有限公司 $