2025高考生物備考教學(xué)設(shè)計(jì)：基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級(jí)授課地點(diǎn)教具教學(xué)內(nèi)容教材章節(jié)：人教版高中生物選修三《現(xiàn)代生物科技專題》

內(nèi)容：本章節(jié)主要涉及基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程。具體內(nèi)容包括：基因工程的基本原理，基因工程在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用；蛋白質(zhì)工程的基本原理，蛋白質(zhì)工程在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用。核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，通過基因工程和蛋白質(zhì)工程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠運(yùn)用科學(xué)思維分析問題，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作技能。增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，認(rèn)識(shí)到生物技術(shù)在解決實(shí)際問題中的重要性，激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)、服務(wù)社會(huì)的熱情。同時(shí)，提升學(xué)生的科學(xué)倫理意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生正確對(duì)待生物技術(shù)的應(yīng)用。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

學(xué)生在進(jìn)入本章節(jié)學(xué)習(xí)前，已經(jīng)對(duì)生物學(xué)的基本原理有了初步的了解，包括細(xì)胞結(jié)構(gòu)、遺傳規(guī)律、生物大分子的結(jié)構(gòu)等。此外，他們對(duì)分子生物學(xué)的一些基本概念，如DNA、RNA、蛋白質(zhì)等也有一定的認(rèn)識(shí)。然而，對(duì)于基因工程和蛋白質(zhì)工程的具體技術(shù)原理和應(yīng)用，學(xué)生的了解可能較為有限。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

學(xué)生對(duì)生物科技領(lǐng)域的應(yīng)用通常表現(xiàn)出較高的興趣，尤其是與生活密切相關(guān)的領(lǐng)域，如醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)。學(xué)生的學(xué)習(xí)能力因人而異，但普遍具備較強(qiáng)的觀察力和邏輯思維能力。他們的學(xué)習(xí)風(fēng)格多樣，有的學(xué)生喜歡通過實(shí)驗(yàn)操作來學(xué)習(xí)，有的則更傾向于理論學(xué)習(xí)和討論。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

學(xué)生在學(xué)習(xí)基因工程和蛋白質(zhì)工程時(shí)，可能會(huì)遇到以下困難和挑戰(zhàn)：首先，對(duì)復(fù)雜技術(shù)的理解可能存在困難，因?yàn)樯婕暗降母拍詈驮磔^為抽象；其次，實(shí)驗(yàn)操作技能可能不足，影響對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析；最后，學(xué)生在評(píng)價(jià)生物技術(shù)應(yīng)用時(shí)，可能缺乏批判性思維，難以全面考慮倫理和社會(huì)影響。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生擁有人教版高中生物選修三《現(xiàn)代生物科技專題》教材。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與基因工程和蛋白質(zhì)工程相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資源，以幫助學(xué)生直觀理解概念。

3.實(shí)驗(yàn)器材：如涉及實(shí)驗(yàn)操作，準(zhǔn)備DNA提取、PCR等實(shí)驗(yàn)所需的器材，并確保其安全性和完整性。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，方便學(xué)生進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí)，并布置實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，確保實(shí)驗(yàn)環(huán)境整潔。教學(xué)過程設(shè)計(jì)一、導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

1.創(chuàng)設(shè)情境：展示生活中常見的生物技術(shù)應(yīng)用案例，如轉(zhuǎn)基因食品、疫苗研發(fā)等，引導(dǎo)學(xué)生思考這些技術(shù)背后的科學(xué)原理。

2.提出問題：引導(dǎo)學(xué)生思考基因工程和蛋白質(zhì)工程在生活中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。

3.學(xué)生回答：邀請(qǐng)學(xué)生分享他們對(duì)基因工程和蛋白質(zhì)工程的理解，為后續(xù)學(xué)習(xí)做好鋪墊。

二、講授新課（20分鐘）

1.基因工程的基本原理：

-講解DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)、基因表達(dá)調(diào)控等基礎(chǔ)知識(shí)。

-介紹基因工程的基本步驟，如目的基因的獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建等。

-通過實(shí)例分析基因工程在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

2.蛋白質(zhì)工程的基本原理：

-講解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能與基因的關(guān)系。

-介紹蛋白質(zhì)工程的基本步驟，如蛋白質(zhì)序列設(shè)計(jì)、蛋白質(zhì)表達(dá)與純化等。

-通過實(shí)例分析蛋白質(zhì)工程在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

三、鞏固練習(xí)（10分鐘）

1.課堂練習(xí)：布置與基因工程和蛋白質(zhì)工程相關(guān)的練習(xí)題，讓學(xué)生在課堂上完成。

2.學(xué)生展示：邀請(qǐng)學(xué)生展示他們的練習(xí)成果，教師點(diǎn)評(píng)并給予指導(dǎo)。

四、課堂提問（5分鐘）

1.提問環(huán)節(jié)：針對(duì)本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，提出問題引導(dǎo)學(xué)生思考。

2.學(xué)生回答：邀請(qǐng)學(xué)生回答問題，教師點(diǎn)評(píng)并給予指導(dǎo)。

五、師生互動(dòng)環(huán)節(jié)（5分鐘）

1.小組討論：將學(xué)生分成小組，討論基因工程和蛋白質(zhì)工程在實(shí)際應(yīng)用中的倫理問題。

2.小組代表發(fā)言：每組選派代表分享討論成果，教師點(diǎn)評(píng)并給予指導(dǎo)。

六、核心素養(yǎng)拓展（5分鐘）

1.思考與討論：引導(dǎo)學(xué)生思考生物技術(shù)在解決實(shí)際問題時(shí)可能帶來的倫理和社會(huì)影響。

2.學(xué)生分享：邀請(qǐng)學(xué)生分享他們的觀點(diǎn)，教師點(diǎn)評(píng)并給予指導(dǎo)。

七、總結(jié)與反思（5分鐘）

1.總結(jié)本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)基因工程和蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用領(lǐng)域。

2.引導(dǎo)學(xué)生反思學(xué)習(xí)過程，鼓勵(lì)他們?cè)谌粘Ｉ钪嘘P(guān)注生物科技的發(fā)展。

教學(xué)時(shí)間分配：

導(dǎo)入環(huán)節(jié)：5分鐘

講授新課：20分鐘

鞏固練習(xí)：10分鐘

課堂提問：5分鐘

師生互動(dòng)環(huán)節(jié)：5分鐘

核心素養(yǎng)拓展：5分鐘

總計(jì)：45分鐘學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.知識(shí)掌握：

-學(xué)生能夠理解并描述基因工程的基本原理，包括DNA重組技術(shù)、基因表達(dá)載體的構(gòu)建等。

-學(xué)生能夠解釋蛋白質(zhì)工程的基本概念，包括蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能以及如何通過蛋白質(zhì)工程改造蛋白質(zhì)。

-學(xué)生能夠識(shí)別并分析基因工程和蛋白質(zhì)工程在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例。

2.技術(shù)理解：

-學(xué)生能夠理解基因工程和蛋白質(zhì)工程在分子水平上的操作，如基因克隆、蛋白質(zhì)純化等。

-學(xué)生能夠識(shí)別基因工程和蛋白質(zhì)工程中的關(guān)鍵步驟，如基因編輯、蛋白質(zhì)序列設(shè)計(jì)等。

3.思維能力：

-學(xué)生能夠運(yùn)用科學(xué)思維分析基因工程和蛋白質(zhì)工程中的倫理問題，如基因編輯的道德爭(zhēng)議、生物安全等。

-學(xué)生能夠批判性地評(píng)價(jià)生物技術(shù)的應(yīng)用，考慮其對(duì)社會(huì)和環(huán)境的影響。

4.實(shí)踐能力：

-學(xué)生能夠通過實(shí)驗(yàn)操作，如DNA提取、PCR等，理解基因工程的基本操作。

-學(xué)生能夠參與小組討論，通過合作學(xué)習(xí)，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作技能。

5.創(chuàng)新意識(shí)：

-學(xué)生能夠提出關(guān)于基因工程和蛋白質(zhì)工程的新想法，如設(shè)計(jì)新的生物技術(shù)應(yīng)用方案。

-學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，如設(shè)計(jì)基因編輯方案以改善作物抗病性。

6.倫理意識(shí)：

-學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到生物技術(shù)在倫理和社會(huì)層面的重要性，學(xué)會(huì)在應(yīng)用中權(quán)衡利弊。

-學(xué)生能夠理解并遵守生物技術(shù)研究和應(yīng)用的倫理規(guī)范。

7.綜合應(yīng)用：

-學(xué)生能夠?qū)⒒蚬こ毯偷鞍踪|(zhì)工程的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際案例分析，如評(píng)估轉(zhuǎn)基因作物的安全性。

-學(xué)生能夠結(jié)合所學(xué)知識(shí)，撰寫小論文或報(bào)告，展示對(duì)生物技術(shù)應(yīng)用的深入理解。內(nèi)容邏輯關(guān)系①基因工程的基本原理

-基因的概念和結(jié)構(gòu)

-DNA重組技術(shù)

-基因表達(dá)載體的構(gòu)建

-基因轉(zhuǎn)移和表達(dá)

②基因工程的應(yīng)用

-醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用：基因治療、疫苗研發(fā)、藥物生產(chǎn)等

-農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用：轉(zhuǎn)基因作物、抗蟲抗病育種等

-環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用：生物降解、生物修復(fù)等

③蛋白質(zhì)工程的基本原理

-蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能

-蛋白質(zhì)工程的基本步驟：蛋白質(zhì)序列設(shè)計(jì)、蛋白質(zhì)表達(dá)與純化等

④蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用

-藥物研發(fā)：設(shè)計(jì)新的藥物、提高現(xiàn)有藥物的效果

-工業(yè)生產(chǎn)：生產(chǎn)特定的工業(yè)酶、改善產(chǎn)品性能

-生物技術(shù)產(chǎn)品：生產(chǎn)酶、抗體等生物制品

⑤基因工程與蛋白質(zhì)工程的倫理問題

-倫理爭(zhēng)議：基因編輯、克隆技術(shù)等引發(fā)的倫理問題

-社會(huì)責(zé)任：生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)、食品安全等方面的社會(huì)責(zé)任

⑥基因工程與蛋白質(zhì)工程的發(fā)展趨勢(shì)

-技術(shù)進(jìn)步：基因編輯技術(shù)的突破、蛋白質(zhì)工程方法的改進(jìn)

-應(yīng)用拓展：生物技術(shù)在更多領(lǐng)域的應(yīng)用探索

-倫理規(guī)范：制定和完善生物技術(shù)應(yīng)用的倫理規(guī)范典型例題講解1.例題：

基因工程中，如何將一個(gè)目的基因插入到載體DNA中？

解答：

在基因工程中，通常使用限制性內(nèi)切酶來切割目的基因和載體DNA，產(chǎn)生相同的黏性末端。然后，通過DNA連接酶將目的基因與載體DNA連接起來，形成重組DNA分子。

2.例題：

蛋白質(zhì)工程中，如何設(shè)計(jì)一個(gè)能夠降解特定污染物的酶？

解答：

首先，通過計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)分析，確定污染物降解酶的關(guān)鍵氨基酸序列。然后，利用蛋白質(zhì)工程方法，如定點(diǎn)突變，對(duì)酶蛋白進(jìn)行改造，以增強(qiáng)其降解污染物的能力。

3.例題：

基因編輯技術(shù)CRISPR-Cas9如何應(yīng)用于疾病治療？

解答：

CRISPR-Cas9技術(shù)通過使用Cas9酶識(shí)別并切割目標(biāo)DNA序列，然后使用DNA修復(fù)機(jī)制插入或刪除特定的基因片段。在疾病治療中，CRISPR-Cas9可用于修復(fù)致病基因或抑制病毒基因的復(fù)制。

4.例題：

轉(zhuǎn)基因植物如何提高抗蟲性？

解答：

通過基因工程，將一種能夠產(chǎn)生抗蟲蛋白的基因（如Bt毒蛋白基因）導(dǎo)入植物基因組中。這樣，轉(zhuǎn)基因植物在受到害蟲侵害時(shí)，能夠產(chǎn)生抗蟲蛋白，從而提高抗蟲性。

5.例題：

蛋白質(zhì)工程在藥物生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)例。

解答：

在藥物生產(chǎn)中，通過蛋白質(zhì)工程可以改造酶蛋白，提高其催化活性或穩(wěn)定性。例如，將生產(chǎn)胰島素的酶蛋白進(jìn)行改造，使其在更廣的溫度和pH范圍內(nèi)保持活性，從而提高胰島素的生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性。

補(bǔ)充說明舉例：

1.針對(duì)例題1，可以進(jìn)一步說明不同類型的限制性內(nèi)切酶及其切割特點(diǎn)，以及如何選擇合適的酶進(jìn)行基因重組。

2.針對(duì)例題2，可以討論蛋白質(zhì)工程中常用的突變方法，如