普通高中课程标准实验教科书选修 3

现代生物科技专题

选修模块设计的指导思想

“ 选修模块是为了满足学生多样化发展的需要而设计的，有助于拓展学生的生物科技视野、增进学生对生物科技与社会关系的理解、提高学生的实践和探究能力。”（课标中“课程设计思路”）

选修 1 生物技术实践 选修模块 选修 2 生物科学与社会 选修 3 现代生物科技专题

本模块设计的指导思想

让学生进一步了解现代生物科学和技术中一些重要领域的研究热点、发展趋势和应用前景，以开拓视野，增强科技意识，为学生进一步学习现代生物科学类专业奠定基础。

一、本模块的内容范围

基因工程 细胞工程 胚胎工程 生物技术的安全性和伦理问题 生态工程

现代现代生物生物科技科技专题专题

科学

技术现代

基因工程

克隆技术

胚胎工程

生态工程

基本概念和基本原理

技术流程、操作和应用

伦理问题生物技术的安全性与伦理问题

社会社会

交流、讨论、辩论

具体内容标准——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——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——胚胎工程

简述动物胚胎发育的基本过程 简述胚胎工程的理论基础 举例说出胚胎干细胞的移植 举例说出胚胎工程的应用

具体内容标准——生物技术的安全性和伦理问题

关注转基因生物的安全性问题 举例说出生物武器对人类的威胁 讨论生物技术中的伦理问题

生 态 工 程

关注生态工程的建设 简述生态工程的原理 举例说出生态工程的实例

二、本模块的特点

1. 具体内容标准的特点（课标 P28 ） 共 17 项，其中简述 8 项，举例说出 6 项，关注 2 项，讨论 1 项。① 知识性目标以了解水平为主；② 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；

③ 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。

二、本模块的特点

2. 以专题形式介绍现代生物科学和技术中一些重要领域的研究热点、发展趋势与应用前景（不是全面介绍生物科技在社会中的应用）；

3. 生物科技的原理和过程介绍较为详细；4. 同样需要学生关注生物科技对社会产生的各种

影响。

三、教材的设计思路和呈现方式

1.1. 以学习专题方式呈现，以学习专题方式呈现，各个专题相对各个专题相对独立，但又相互联系。独立，但又相互联系。

本模块知识内容的构建顺序：从微观到宏观的顺序（分子水平、细胞水平、个体水平、群体水平）。

2.2. 突出基本原理的介绍突出基本原理的介绍

从基因文库中获取目的基因的基本原理

生态工程所遵循的基本原理 :

物质循环再生原理

物种多样性原理

协调与平衡原理

整体性原理

系统学和工程学原理

3.3. 较多地采用较多地采用技术流程技术流程的方式来代替文字的方式来代替文字叙述叙述

① 讲到生物科技工程时必须讲到技术，技术可以促进科学和社会的进步，特别是当代中国加强对科学技术的学习是社会进步和发展的要求 ,它可以进一步提高学生的科学素养

② 教材不是技术的读本③ 技术本身是艰深的④ 简化的技术流程有助于理解技术的基本原理、

技术的价值及意义

牛体外受精胚胎工厂化生产流程图

技术流程图可以帮助学生认识到这门技术不是纸上谈兵，是已经成为现实的技术体细胞核移植过程流程图 ( 帮助理解原理 )

a)a) 直观、形象、简炼、美直观、形象、简炼、美观，避免文字叙述的繁观，避免文字叙述的繁琐，有利于激发学生学琐，有利于激发学生学习的积极性；习的积极性；

b)b) 有利于理解和掌握技术有利于理解和掌握技术操作的要点，同时加深操作的要点，同时加深对相关原理的学习和理对相关原理的学习和理解；解；

c)c) 有利于教师的“教”和有利于教师的“教”和学生的“学”。学生的“学”。胚胎移植繁育良种奶牛的

技术流程图

4.4. 尽量引导学生亲身感受生物科学技尽量引导学生亲身感受生物科学技术与社会之间的关系术与社会之间的关系

讨论、调查、搜集资料、撰写专题综述报告以及口头交流、辩论等

热点讨论 1 、 2 、 3

克隆人

设计试管婴儿

基因“身份证”

背景资料

争论焦点

讨论

科学、理性地看待这些问题，做到趋利避害

专题 1 “ 基因工程”新旧教材比较

与旧教材相比删减的内容1. 细胞质遗传2. 基因的结构3. 鸟枪法 .逆转录法获取目的基因新增的内容或不同的提法1 、基因工程的诞生——基础理论 、技术发明2 、限制性核酸内切酶：平末端、黏性末端3、 DNA连接酶： E.coliDNA连接酶、 T4 DNA连接酶

4. （运）载体：质粒——目的基因插入位点、复制原点5. 基因工程的基本操作程序：（ 1 ）目的基因的获取——人工 合成、基因文库、 PCR 技术（ 2 ）基因表达载体构建——启 动子、终止子等（ 3 ）将目的基因导入受体细胞—— 转化的概念；导入动物、植物、微 生物细胞的方法；重组 DNA 整合 到染色体 DNA 的过程。

专题 1 “ 基因工程”新旧教材比较

专题 2 “ 细胞工程”新旧教材比较新增内容或不同提法 实验：胡萝卜的组织培养——对营养、激素、光照等条件的要求（ p34 ）

植物细胞工程的实际应用（ 1 ）植物繁殖新途径：微型繁殖、作物脱毒、人

工种子（ 2 ）作物新品种培育：单倍体育种、突变体利用（ 3 ）细胞产物的工厂化生产

动物细胞培养（ 1 ）处理动物组织块：胰蛋白酶、胶原蛋白酶（ 2 ）细胞贴壁、接触抑制（ 3 ）未明确提出“细胞株”、“细胞系”概念 动物细胞培养条件——无毒、无菌；营养；温度和

pH ；气体环境（ p46 ） 动物细胞核移植技术和克隆动物——使用减Ⅱ分裂中期细胞、整个供体细胞注入

单克隆抗体制备（无明显变化）

专题 2 “ 细胞工程”新旧教材比较

老师的反映：

1. 内容较多，考分较少，不知谁是重点

2.部分内容较深，技术细节较多，不好把握深浅

四、本模块的教学建议

一、加强必修与选修，选修一、加强必修与选修，选修 11 与选修与选修 33之间之间的共有知识的教学，并注意加强必修和选修的共有知识的教学，并注意加强必修和选修知识的系统化知识的系统化二、强化基本原理和专有名词的教学三、注意必修与选修知识内容的联系，弱化技术细节的介绍四、注意把握好知识的度，既不可深挖知识，也不可进行泛泛的科普介绍五、注重培养学生以辩证的观点看待生物技术

五、 教 材 内 容 答 疑

1 、有少数限制酶的识别序列由 5 个核苷酸组成 , 这样的限制酶是如何切割 DNA片段的 ? （教材第 5页） 这种类型的限制酶是不可能识别严格意义上的回文结构序列的，即其识别序列并不唯一，识别序列中间的那个核苷酸通常并不要求是某种特定的核苷酸 。例如：① 限制酶 Hinf I 的识别序列为 GANTC ，中间的核苷酸 N可以是 A、 T、 C、 G 中的任何一个，即该限制酶有四种识别序列；

② 又如 Sfi I限制酶的识别序列为GGCCNNNNNCCGG ，共 13 个核苷酸，中间的五个核苷酸 NNNNN也没有特定的要求，该酶可以识别并切割多种 DNA 分子。

2 、目的基因的检测与鉴定——分子杂交技术（教材第 14

页） 探针标记种类

放射性同位素、荧光、生物素（一种维生素）检测基因工程是否成功

检测转基因生物染色体的 DNA 是否插入了目的基因： DNA 分子杂交技术

检测目的基因是否转录出了 mRNA ：（探针是 DNA或 RNA ）

检测目的基因是否翻译成蛋白质：用免疫组织化学技术，原理都是抗原和抗体反应

3 、基因治疗 （教材第 23 页）

纠正或替代引发疾病基因的技术（从根源上解决问题）

途径 插入正常基因 修复突变基因 关闭引发疾病的基因

基因治疗进展缓慢的原因 基因治疗有效时间短，需多次治疗 重复将外源载体导入体内，可引发免疫排斥反应 经改造的病毒载体仍有一定毒性，非病毒载体效率低 基因疗法最适合治疗单基因疾病，多基因疾病困难

4 、原代培养和传代培养（教材 45页）

从机体上获取的组织，通过酶或机械方法分散成单个细胞进行培养，在首次传代前的培养一般称为原代培养（初代培养）。

原代培养的最大优点是：组织细胞刚脱离机体，生物性状尚未发生较大变化，在一定程度上能够反映体内的状态。

原代培养的细胞在生长、繁殖一定时间后，由于空间不足或细胞密度过大导致营养枯竭，会影响细胞的生长，因此需要进行扩大培养，即传代或称为传代培养（继带培养），也就是将细胞按 1:2～ 1:4 的比例传代。

但严格说来，不论在进行传代时稀释与否，将细胞从一个培养瓶转移到另一个培养瓶即称为传代培养。

5 、传代代数与细胞的世代

传代代数与细胞的世代（增殖代数）并不是同一个概念。在细胞培养时，所说的“第 10 代细胞”，仅指该细胞已经传代10次；细胞传一代后，一般能倍增 3～6次，经过三个阶段，即潜伏期、指数生长期和平台期。当细胞达到平台期时，需要进行传代培养，否则细胞会中毒，发生形态改变，甚至死亡。

6、胰蛋白酶会消化细胞吗？

胰蛋白酶除了可以消化细胞间的蛋白质外，长时间作用也会消化细胞膜蛋白，对细胞有损伤作用；作用时间太短，细胞不容易脱落，因此必须控制好作用时间。

实际应用中的处理：做预实验，摸清效果最好时胰蛋白酶的用量和作用时间。

7 、 CO2 培养箱（教材 46页） 细胞培养中所用的培养箱一般称为 CO2 培养箱，它的气体环境是

95% 的空气和 5%的 CO2 。 CO2 的作用： CO2既是细胞代谢产物，也是细胞所需成分，它主要

与维持培养液的 pH 有直接关系。动物细胞多数需要微碱性环境， pH为 7.2～ 7.4 ，以不超出 6.8～ 7.6 为宜。在细胞培养过程中，随着 CO2释放量的增多，培养基会变酸，因此常加入 NaHCO3

（ 与 CO2溶于 水后所 形成的 H2CO3 构成一 个缓冲对 ）来调节pH。 NaHCO3 具有释放 CO2 的倾向，加入 CO2可以抑制这个反应的进行。培养箱中 CO2浓度应与培养液中 NaHCO3浓度相平衡，如果培养箱中 CO2浓度设定在 5% ，培养液中 NaHCO3 的加入量应为1.97 g/L ；如果 CO2浓度维持在 10% ，则 NaHCO3 的加入量应为3.95 g/L 。

气体环境改为 95%氧气和 5%的 CO2 ，行不行？显然是不行的。氧气是一种氧化剂，浓度太高，会损伤细胞的。

8 、在体细胞核移植中，为什么注入去核卵母细胞的是供体细胞而不是供体细胞的细胞核？（教材 48页）

体细胞核移植技术最初是用玻璃微型吸管将供体细胞的细胞核吸出，再注入到去核卵母细胞内，后来通过实验的不断摸索发展出了另外一种方法，即直接将供体细胞注入到去核卵母细胞透明带内，然后用病毒介导或者电脉冲等方式使两个细胞融合，因为这种方法操作简便，对卵母细胞损伤较小，现在较为常用。

9 、供体细胞的细胞质中的遗传物质是否也能表达出相应性状？

两种来源的线粒体有三种可能的命运 ① 供体来源的线粒体被降解 ，只剩下受体来源的线粒体；② 两种来源的线粒体同时存在，核移植个体的线粒体呈异

质性； ③ 受体来源的线粒体被选择性降解，供体来源的线粒体占

主导。 据研究发现，线粒体呈异质性的情况主要存在于核移植

个体胚胎发育早期，大部分核移植个体后代中主要存留的是受体来源的线粒体，如多莉羊的线粒体中的 DNA就来自于受体卵母细胞，只有少部分保留的是供体来源的线粒体。

目前，供体和受体来源的线粒体的命运如何还没有完全一致的规律，还有待于进一步深入的研究。

10 、判断卵子受精以观察到两个极体为标志，卵母细胞减数分裂不是形成三个极体吗？（教材 63页）

在人类以及大部分哺乳动物中，第一极体很少再进行第二次分裂，只有少部分哺乳动物的第一极体才会分裂形成两个第二极体 ；

即使分裂，在实际操作中也不容易三个都同时观察到，但只要能看到两个，就足以说明问题。

11 、为什么要讨论生物技术的安全性和伦理问题？

向公众传播正确的科学知识，造就正确的伦理舆论导向

建立起科学研究的道德规范，使科学家能够理性地进行科学研究

为国家制定相关的法规和政策提供哲学和社会学基础

12 、对于任何一个生物技术安全性和伦理问题，公众都有截然不同的见解，那么我们讨论它还有什么意义？

生活在不同社会中的人类群体，其价值观取向存在差异，对同一个生物技术安全性和伦理问题都有不同的看法

科学家和媒体责无旁贷地要引导正确的社会舆论

正确的社会舆论将引导出正确的法规、政策和社会效果，有利于科学技术的发展

中学生学习这部分内容有什么用？

学习这部分内容最终目的是要能理性地看待生物技术的安全和伦理问题，将来能运用包括这些知识在内的科学背景改善自己的工作

这部分知识采用讨论方式，就是要告诉学生，他们不是知识的被动接受者，而应该积极参与学习的全过程，培养学生分担社会责任的意识

许多社会问题在不同的条件下，由不同的解，培养学生要用辩证的眼光看待复杂的社会问题

38． [生物——选修模块 3：现代生物科技专题 ](15分 )请回答：（ 1）植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品

种的 ，繁殖种苗的速度 。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部 。

(2)把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免 ____ 的污染。（ 3）微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗 ，而与 配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促使愈伤组织产生和生长，需尊使用的生长调节剂是 (脱落酸、 2， 4-D)。（ 4）将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作

用强度的变化趋势是 ，单株鲜重的变化趋势是 。据图判断，培养基中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量 (能、不能 )满足自身最佳生长的需要。 (5)据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应 (降低，增加 ) 培养基中蔗糖浓度，以便提高试管苗的自养能力。

谢谢大家！有不妥之处请批评指正！