普通高中生物课程标准(实验)选修.ppt

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,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”,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。,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(12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?,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,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,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,？,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？,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：（）体外培养细胞时需要提供那些物质？（）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pH7.2-7.4无菌、无毒环境气体环境主要有O2、CO2,1、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,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,卵黄膜,透明带反应,产生,阻止其他精子进入,卵黄膜封闭作用,精子入卵,形成,雄原核,激活,卵子减分裂,受精卵,雌原核,例2受精阶段的教学,从流程中寻找重点问题：1、受精作用分为哪几步？2、顶体是由什么细胞器形成的？顶体酶的作用是什么？3、卵黄膜怎样阻止其他精子进入？4、精子进入卵细胞时卵细胞处于分裂的什么时期？,例3胚胎移植的基本程序P76,（三）淡化实践操作的细节，注重于基本原理和程序的理解,问题：为什么要进行胚胎移植？（意义）,专题4生物技术的安全性和伦理问题,让学生了解在生命科学发展过程中，所引出的种种伦理、社会和法律问题。在学生在已有的生命科学基础知识之上，引导学生对科技成果的应用进行正确的思考。要让学生了解，由于个人所处的社会在政治制度、经济发展水平、宗教信仰、历史背景、传统伦理观念等方面的差别，就会产生出不同价值观。这样，对于生命科学中同一个伦理、社会或法律问题，在不同社会中不仅会有不同的看法，而且还会引导出截然不同的社会措施、政策和法规。对于中国来说，所有的判断和所立的法规，都必须符合自己的国情，符合国家的最高利益：既要有利于中国科学家占领科学研究制高点、有利于国家科学技术的繁荣，又要有利于促进国家经济的发展。,设置本专题的意义：,本专题的教学目的要求,知识方面1.简述与生物技术安全性和伦理问题有关的生物学知识，能运用这些知识理解不同观点的内容和论据。2.举例说出生物武器对人类的威胁。情感态度与价值观方面1.关注转基因技术的安全性问题，认识到每一项生物技术的发展都有可能带来安全性和伦理问题。2.养成关注社会问题讨论的参与意识，形成质疑、求实的科学态度，并能以理性的、积极的态度关注问题的解决通过科技手段的进步、社会规范的建立等途径“趋利避害”。能力方面面对来自媒体和他人关于生物技术安全性和伦理问题的不同观点，能够运用已有的生物学知识进行辨析，初步形成客观的科学的评价能力。,4.1转基因生物的安全性,论坛1、2、3转基因生物与食品安全转基因生物与生物安全转基因生物与环境安全一方的观点、另一方的观点，你自己的观点，来理性看待转基因技术,教学目标1.关注转基因生物的安全性问题2.举例说出对转基因生物安全性问题的不同观点及论据3.形成对待转基因生物安全性问题的理性、求实的态度,举出事例，引出话题,讨论现象，发表看法,阅读教材，熟悉观点,分析观点，展开讨论,保留意见，形成共识,总的教学策略,转基因生物与食物安全,实质性等同原则：,1992年5月，美国政府宣布，只要基因工程产品中蛋白质组成与天然的一样，就没有必要再通过FDA（药物和食品管理局）批准，可以直接投放市场，这一政策可以视为“实质性等同原则”的雏形。2000年联合国粮农组织和世界卫生组织的定义：是指转基因生物与自然存在的传统生物在相同条件下进行性状表现的比较。比较的内容包括生理性状、分子特征、营养成分、毒素含量和过敏源等是否具有等同性。如果实质上是相同的，就应该将转基因生物与传统生物同样对待，视为安全。,转基因生物与生物安全,主要观点：对生物的多样性构成潜在的风险和威胁,转基因生物与环境安全,主要观点：转基因生物有可能会对生态系统的稳定性和人类生活环境造成破坏,专题5生态工程,科技探索之路生态工程的兴起5.1生态工程的基本原理5.2生态工程实例和发展前景,教学策略：阅读教材，分析资料，尝试应用,理解原理，,了解流程,拓展视野，,陶冶情操,发展能力,培养兴趣，,研读课标，把握难度,形成综合，构建网络,引导阅读，注重探究,本模块学习综合建议,科学和技术的概念,科学是关于自然界、人类社会和人自身的规律的事实、原理、方法和观念的知识体系以及创建这个知识体系的社会活动。科学的任务是发现规律，提出理论，认识世界，解释世界。科学是人们研究自然、社会、思维的本质及其规律所获得的一种知识体系；是产生知识体系的一种活动，一种过程；是一种社会事业。技术是根据生产实践或科学原理而发展成的各种工艺操作方法和技能，以及相应的材料、设备、工艺流程等等。技术的任务是发展或开发出新的方法、手段、措施或途径。技术则是人们为了变革自然和社会所采取的一切物质手段、工具和方法的总和；是由技术思想或技术方案设计向生产技术和工程技术转化的一个过程；是某一社会时代生产力发展水平的一个重要标志。,基因工程,概述基因工程的诞生简述基因工程的原理及技术举例说出基因工程的应用简述蛋白质工程,具体内容标准和教材的对应关系,专题1基因工程,科技探索之路基础理论和技术的发展催生了基因工程1.1DNA重组技术的基本工具1.2基因工程的基本操作程序1.3基因工程的应用1.4蛋白质工程的崛起,绪论课怎么上?设计教学时，如何充分运用教材资源？怎么上好专题4？什么形式的课堂组织教学比较有效？概念课如何上？讲述技术操作程序的课应该如何启发学生思考？如何处理思考与探究？如何改进对学生的评价？如何指导学生撰写文献综述？,科技探索之路,编年史的方法展示基因工程的发展历程：有利于学生认识基因工程的发展历程；有利于形成科学和技术是相互促进，不断发展的观点；有利于学生形成生物技术的发展离不开众多科学家的共同努力的观点；,