輔導(dǎo)教案
基礎(chǔ)鏈接•溫故知新
一、光合作用
1．光合作用的光反應(yīng)在葉綠體的________上進行，碳反應(yīng)是一系列的________反應(yīng)，在________進行，二氧化碳被還原為糖的過程為________循環(huán)，此循環(huán)所需要的能量自于光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和________。
2．光合作用速率受溫度、光強度和________濃度的影響。
3．C4植物與C3植物相比，最大的特點是能利用較低濃度的________。
二、蛋白質(zhì)
1．蛋白質(zhì)和核酸共有的化學元素是________，糖類中只含有C、H、O三種元素。蛋白質(zhì)是由若干________經(jīng)脫水縮合而形成的。
2．蛋白質(zhì)是生物體性狀的______________者。其合成過程可用“中心法則”，表現(xiàn)為：______________________________。
一、1. 類囊體膜 酶促 類囊體基質(zhì) 卡爾 ATP
2．二氧化碳 3.CO2
二、1.C、H、O、N 氨基酸 2.體現(xiàn)
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基因工程雖然取得了一定的成就，但科學是無止境的�？茖W家正致力于其他領(lǐng)域，如蛋白質(zhì)工程、人類基因組科學和發(fā)育生物學、神經(jīng)生物學，相信生物技術(shù)的未是美好的。
一、科學家在基因工程方面的最新嘗試
1．光合作用(photosynthesis)
能進行光合作用的生物不一定有葉綠體，如光合細菌。
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(1)概念：植物細胞和某些細菌利用太陽能將無機物(CO2和H2O)合成有機物(C6H12O6)并釋放氧氣(O2)的過程。
(2)意義：是植物重要的生理活動，人類直接或間接地依賴于光合作用。
(3)提高光合作用效率的因素
①環(huán)境因素：光照、二氧化碳濃度、礦質(zhì)元素。
②內(nèi)在因素：葉綠體色素、酶等。
其中，通過基因工程可以改變酶的活性提高光合作用的效率。
(4)通過改變酶的活性提高光合作用效率的嘗試
①改良二磷酸核糖羧化酶。使它的反應(yīng)平衡偏向于對二氧化碳的固定(即提高其羧化酶活性，降低其加氧酶活力)，減少呼吸的浪費，增加對二氧化碳的固定速率，消除或減低光呼吸這一競爭性反應(yīng)，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。
②C3植物向C4植物的轉(zhuǎn)化。將二磷酸核糖羧化酶除去或滅活，引入這種基因改造過的葉綠體，同時增加導(dǎo)致C4固定的酶的活性。即使C3型葉綠體與C4型葉綠體共存于一個細胞內(nèi)。
③對光調(diào)節(jié)基因進行改造。光控制著葉綠體的發(fā)育和光合作用的許多基因，改造這些基因可提高光合作用的效率。
2．生物固氮(biological nitrogen fitation)
豆科植物本身不能固氮，而是與其共生的固氮菌具有固氮能力。
(1)概念：通過微生物將分子氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程。
雖然大氣中的氮氣含量非常多，但植物不能直接利用分子氮，必須利用含氮化合物，而固氮微生物就能實現(xiàn)這一目標。
(2)對作物的價值和意義
氮是生物生長發(fā)育和光合作用(光合酶、葉綠素成分中都含有氮元素)必需的礦質(zhì)元素；減少化肥的用量，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，增加糧食產(chǎn)量和保護生態(tài)環(huán)境等。
(3)應(yīng)用基因工程設(shè)計使非豆科植物具有固氮能力
(4)研究現(xiàn)狀
固氮能力是由許多固氮基因共同控制的，機理復(fù)雜，因此目前還沒有培育出具有固氮能力的非豆科農(nóng)作物。
3．生物反應(yīng)器(bioreactor)
(1)什么是生物反應(yīng)器：就是用生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物(包括疫苗)的動植物。
(2)基因工程構(gòu)建生物反應(yīng)器的程序。
反應(yīng)器的四大優(yōu)點：①產(chǎn)量高，易獲得目標產(chǎn)品； ②目標產(chǎn)品質(zhì)量好，因為乳腺組織具有一整套全面對蛋白質(zhì)進行合成和加工的能力；③產(chǎn)品成本低；④從奶牛中提取產(chǎn)品，操作簡單。
首先獲得需要生產(chǎn)的蛋白質(zhì)藥物的目的基因，然后選擇合適的運載體(多以病毒)并與運載體結(jié)合形成重組DNA分子，再將重組DNA分子轉(zhuǎn)入受體生物(動物或植物)內(nèi)，從而得到生物反應(yīng)器。
(3)實例：動物乳腺生物反應(yīng)器。
操作大致過程為：獲取目的基因→ 構(gòu)建基因表達載體→顯微注射導(dǎo)入哺乳動物受精卵中→形成胚胎→將胚胎送入母體動物→發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物(只有在產(chǎn)下的雌性個體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達)。
因為動物所有的體細胞都是由受精卵發(fā)育成的，故其乳腺細胞中含有重組基因并進行選擇性表達，產(chǎn)生出抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素等重要的醫(yī)藥產(chǎn)品。
4．蛋白質(zhì)工程(protein engineering)
(1)概念：利用基因工程的技術(shù)，對天然蛋白質(zhì)進行改造，以便獲得具有理想生物學功能的蛋白質(zhì)。
蛋白質(zhì)工程可以創(chuàng)造新的、自然界不存在的蛋白質(zhì)分子。
目前，蛋白質(zhì)工程主要是改造現(xiàn)有的蛋白質(zhì)，通過修改蛋白質(zhì)中的氨基酸序列改進蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象，提高蛋白質(zhì)的活性、穩(wěn)定性和產(chǎn)率。
也可以利用基因工程改造蛋白質(zhì)。如下方法：
預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有氨基酸序列→找到對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)。
(2)與基因工程的關(guān)系
蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上發(fā)展起的，是第二代基因工程。
基因工程的實質(zhì)：將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，產(chǎn)生本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，從而產(chǎn)生新性狀。原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。
蛋白質(zhì)工程的目的：生產(chǎn)符合人們生活需要的并非自然界已存在的蛋白質(zhì)。
二、基因工程的未
基因工程是一種新鮮的事物，也是一把“雙刃劍”，人們對此會有不同的看法。只要科學地、合理地加以利用，相信基因工程一定會使我們的生活更美好。
綱舉目張•理清結(jié)構(gòu)
基因工程的研究在動植物育種、人類疾病防治及生態(tài)保護方面取得了一定的成就，但科學家永不放棄研究，又致力于新的嘗試，努力使基因工程為人類提供更大的幫助。
突破難點•化解疑點
1．分析說明基因工程應(yīng)用研究的實質(zhì)。
探究發(fā)現(xiàn)：將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者可以生產(chǎn)它本不能生產(chǎn)的蛋白質(zhì)，進而表現(xiàn)出新的性狀。
基因工程可以發(fā)生在不同植物之間、不同動物之間以及微生物與動植物之間。目的基因位于微生物體內(nèi)，可以轉(zhuǎn)基因至植物或動物體內(nèi)，如植物的抗性基因大多于細菌或病毒；目的基因位于動物體內(nèi)，如動物的生長激素基因、胰島素基因等可轉(zhuǎn)移至細菌中大量生產(chǎn)；當然在植物與植物之間、動物與動物之間更容易發(fā)生。
不同的生物甚至親緣關(guān)系比較遠的生物之所以能發(fā)生基因重組，是由于各種生物基因的結(jié)構(gòu)基本相同，在遺傳上共用一套遺傳密碼。
我的發(fā)現(xiàn)
2．蛋白質(zhì)工程與基因工程有何關(guān)系？
探究發(fā)現(xiàn)：簡單地講，蛋白質(zhì)工程就是根據(jù)蛋白質(zhì)的精細結(jié)構(gòu)和生物活力的作用機制之間的關(guān)系，利用基因工程的手段，按照人類自身的需要，定向地改造天然的蛋白質(zhì)，甚至于創(chuàng)造新的、自然界本不存在的、具有優(yōu)良特性的蛋白質(zhì)分子。蛋白質(zhì)工程在誕生之日起就與基因工程密不可分�；蚬こ淌峭ㄟ^基因操作把外基因轉(zhuǎn)入適當?shù)纳矬w內(nèi)，并在其中進行表達，它的產(chǎn)品還是該基因編碼的天然存在的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程則更進一步根據(jù)分子設(shè)計的方案，通過對天然蛋白質(zhì)的基因進行改造，實現(xiàn)對其所編碼的蛋白質(zhì)的改造，它的產(chǎn)品已不再是天然的蛋白質(zhì)，而是經(jīng)過改造的，具有了人類所需要的優(yōu)點的蛋白質(zhì)。天然蛋白質(zhì)都是通過漫長的進化過程自然選擇而的，而蛋白質(zhì)工程對天然蛋白質(zhì)的改造，好比是在實驗室里加快了的進化過程，期望能更快、更有效地為人類的需要服務(wù)。
基因工程是遵循中心法則，從DNA→mRNA→蛋白質(zhì)→折疊產(chǎn)生功能，基本上是生產(chǎn)出自然界已有的蛋白質(zhì)。
蛋白質(zhì)工程是直接改造天然蛋白質(zhì)或按照以下思路進行：確定蛋白質(zhì)的功能→蛋白質(zhì)應(yīng)有的高級結(jié)構(gòu)→蛋白質(zhì)應(yīng)具備的折疊狀態(tài)→應(yīng)有的氨基酸序列→應(yīng)有的堿基排列，可以創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質(zhì)。
我的發(fā)現(xiàn)
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