生物工程與人類健康的專題復習

1 設計意圖及設想解決辦法

為了有效緩解復習中學生對課堂形式的單調而造成課堂思維疲憊的狀況，教師在設計教學案例時可充分體現聯系生活、解釋現象、學以致用的原則。

任務是學生學習的直接動力，是問題提出的外在表現。從一個實際問題或某一個生活中實際現象出發提出學習任務，進而引發學生的認知沖突，激發學生的學習興趣，產生學習的內驅力。因此。在專題復習中教師可根據學生的學習水平、教學目標，將復習的知識分成許多塊，巧妙地隱含在一個個能引起學生興趣的任務之中，以激發學生探求知識的積極性。

本節課以解決一個生活中真實的病例為主線，讓學生用所學的知識積極地為一個患病幼兒小強找到解決問題的辦法，巧妙而又自然地把高考考綱要求的知識點和能力要求貫穿其中，注重情境和問題的設置。該節課重點在基因診斷的概念、方法、基因治療的問題解決上，而對單克隆抗體的制備、植物組織培養、發酵工程相對簡略些，為學生形成一個完整的知識網絡服務。

2 設計復習模式(圖1)

3 案例回放

課前屏幕展示：

生命是美麗的，對它的欣賞使我們產生接近它的強烈欲望；生命是復雜的，對它的探索可以滿足我們與生俱來的好奇心。也許今天，我們贊頌生命，是因為它的千姿百態與奇妙無比；而明天，我們會發現生命是最有規律的，也是最為簡潔、明快的；而將來，我們迎來的將是一個更為理智、和諧、美妙的生命世界!

(楊煥明)

通過這樣一段話，把學生的思維拉到接近課堂內容上來。

3．1 情景一

小強出生23個月就出現皮疹、便血等病狀，在各地醫院治療后都沒有明顯好轉。昆明兒童醫院給小強做過免疫功能檢查后，懷疑他患上了罕見的遺傳病——先天性免疫缺陷病。如果是，則可能是由于基因突變導致的。醫生建議用基因診斷的方法進行確診

3．1．1 任務設置

基因診斷內容指什么?(學生回憶敘述。)

基因診斷是用放射性同位(32P)、熒光分子等標記的DNA分子做探針，利用DNA分子雜交原理。鑒定被檢測標本上的遺傳信息，達到檢測疾病的目的。

教師簡述基因診斷的方法步驟(同時屏幕示圖片)：

(1)制作基因探針；

(2)將待測基因加熱成單鏈；

(3)兩者混合雜交。

這說明基因探針有2種情況：正常基因作探針；異?；蜃魈结?。

3．1．2 知識段落運用

【例1】 雞的輸卵管細胞能合成卵清蛋白、紅細胞能合成β-珠蛋白、胰島細胞能合成胰島素，用編碼上述蛋白質的基因分別做探針，對3種細胞中提取的總DNA的限制酶切片片段進行雜交實驗；用同樣的3種基因片段做探針，對上述3種細胞中提取的總RNA進行雜交實驗，上述實驗結果如表1。

“＋”表示雜交過程中有雜合雙鏈，“－”表示雜交過程有游離的單鏈，根據上述事實。下列敘述正確的是( )

A．胰島細胞中只有胰島素基因

B．上述三種細胞的分化是由于細胞在發育過程中某些基因被丟失所致

C．在紅細胞成熟過程中有選擇性地表達了6一珠蛋白基因

D．在輸卵管細胞中無β-珠蛋白基因和胰島素基因

總結：個體發育的過程。

3．2 情景二

小強的DNA被兒童醫院的楊錫強教授送往香港大學醫學院的劉宇隆教授處。經香港大學瑪麗醫院作DNA序列分析，證實了小強的WAS蛋白(WASP)基因的1388位核苷酸由G突變為T，使編碼谷氨酸(WASP的第452位氨基酸)的密碼GAG突變為終止密碼TAG。原本由502個氨基酸組成的WAS蛋白突變為只有451個氨基酸的無功能的WAS蛋白，導致患兒血小板減少，淋巴細胞形態和功能異常。最后的診斷結果為：伴血小板減少、濕疹的免疫缺陷病，他們的希望破滅了。他們該怎么辦?(學生激烈的討論后回答。)

這樣使學生進一步復習基因治療的原理：基因治療——向有功能缺陷的細胞補充相應功能基因，以糾正或補償其基因缺陷，從而達到治療的目的。

3．2．1 任務設置

將正常(WAS蛋白)基因通過哪些步驟才能導入患者體細胞(生殖細胞)?

3．2．2 知識段落運用

【例2】 如圖2所示，將人的生長激素基因導入細菌A細胞內生產“工程菌”，所用運載體為質粒B。已知細菌A內不含質粒B，也不含質粒B上的基因，質粒B導入細菌A后，其上的基因能得到表達。請回答下列問題：

(1)基因操作的基本步驟是：_________；_________；_________；_________。

(2)圖中目的基因是通過 _________的方法來獲取，此方法是以RNA為模板，先形成_________，再進一步合成_________。如果你已經知道了生長激素的多肽鏈的氨基酸序列。你能否確定其基因編碼區的DNA序列?為什么?_________(寫出一點)。

(3)質粒的化學本質是_________。把質粒B斷開時所使用的工具是_________。通過_________酶可以把目的基因與斷開的質粒B連接在一起，實際上這就實現了不同來源的DNA重新組合的過程。從概念上分析，這種基因重組與孟德爾基因自由組合所產生的基因重組有何不同?(寫出一點)：____________________________________

(4)如果要檢測細菌A是否已經成功地導入了重組質粒，需要用選擇性培養基來培養。那么選擇性培養基中應該加入_________。最終可以作為工程菌，目的基因成功導入的標志應該是能夠_________。

(5)導人重組質粒的細菌放在四環素的培養基上培養能正常生長?_________原因是：_________

【例3】如果科學家通過轉基因工程，成功地把一位女性血友病患者的造血細胞進行改造，使其凝血功能恢復正常。那么，她后來所生的兒子中( )

A．全部正常 B．一半正常

C．全部有病 D．不能確定

教師進一步總結：

(1)步驟：獲——合——導——測，目的基因導入人體細胞往往用注射法：

(2)轉基因工程對于動物體的受體細胞為受精卵；

(3)基因的表達一定要保證基因的完整性。

3．3 情景三(過渡)

基因治療對于小強目前的狀況雖然是最根本的辦法，但并不是最好最直接的辦法。

3．3．1 任務設置

怎樣才能生產出小強所需的藥物?需要哪些工具?如何操作?

3．3．2 教師總結

教師進一步引導學生復習基因工程藥物治療：用人工方法，把生物的遺傳物質DNA(WAS基因)分離出來，在體外進行切割、拼接和重組，然后將重組的DNA導入適當的宿主細胞或個體，從而改變它們的遺傳性質，或者使新的遺傳信息在新的細胞或個體中大量表達，以獲得基因產物(蛋白質、多肽、酶)。學生表述具體過程。

3．4 情景四

小強的血樣表明各種抗體的水平較正常兒童低一些。

3．4．1 任務設置

除了基因治療和基因工程藥物治療外，還有什么方法可以提高小強的免疫力，以應對春季的流感?(學生討論得出：補充相應的抗體。)

3．4．2 制備單克隆抗體

【例4】 圖3是某個同學根據雜交瘤技術的方法，設計的生產某流感病毒抗體的實驗方案。

(1)A是從鼠脾臟中取的_____細胞，該細胞能夠產生_____。

(2)圖中的B是_____過程，常用_____作為誘導劑，該細胞繼承了雙親的遺傳特性，既能_____又能_____。

(3)這里用到了哪些細胞工程的技術?_____。

3．5 情景五

小強由于免疫缺陷，導致他的抵抗力差，經常出現消化不良，某醫生建議服用：合生元兒童益生菌沖劑。

任務設置：生產合生元兒童益生菌沖劑應包括哪些過程?

3．6 情景六

能否考慮用中藥來改善小強的體質?

早在唐代開元年間的《道藏》把石斛、天山雪蓮、三兩重的人參、百二十年的首烏、花甲之茯苓、蓯蓉、深山靈芝、海底珍珠、冬蟲夏草并稱為“中華九大仙草”?！爸腥A九大仙草”大都是高度瀕危植物。

3．6．1 任務設置

為了保護它們的多樣性及加以應用，可建議有關部門該怎么辦?

3．6．2 復習植物組織培養知識

學生板書植物組織培養過程過程。

教師總結：本節課我們用6種方法為小強的健康出謀劃策。愿小強能健康成長!

4 案例反思

在本節課中，學生通過關心并解決他人的健康而展開學習，理論聯系實際，綜合運用所學知識解決自然界和社會生活中的有關生物學問題。學生更有了一份責任感和使命感，使課堂積極性提高的同時也注重了培養學生的科學素質。本節課在設計上能較好體現“教育即生活”的教育思想。

本節設置一系列的情境引導學生將學到的知識運用到實踐中去，充分發揮了學生的主觀能動作用，讓學生從不同角度去解決同個問題，培養了學生對事物利弊的分辨能力，學會選擇性的運用知識，體現了以學生的發展為中心的教學思想。

本次課的復習能較好體現專題復習的特點，能闡述所學知識的要點，使學生把握知識間的內在聯系，形成知識的網絡結構，會鑒別、選擇給出的相關生物學信息，并能運用這些信息，結合所學知識解決相關的生物學問題。

不過，本次課堂容量偏大，基礎差的同學反映跟不上。課后對效果調查統計表明每個班只有25％的學生認為效果好，有75％的學生認為形式是好。但節奏太快了。所以暴露的問題是：專題復習中應當如何解決課堂容量和課堂效率的矛盾，關注學生整體和個體的矛盾。