基因工程包括把来自不同生物的基因同有自主复制能力的载体DNA在体外人工连接,构成新的重组的DNA,然后送到受体生物中去表达,从而产生遗传物质和状态的转移和重新组合。
基因工程要素:包括外源DNA,载体分子,工具酶和受体细胞等。
一个完整的、用于生产目的的基因工程技术程序包括的基本内容有:(1)外源目标基因的分离、克隆以及目标基因的结构与功能研究。这一部分的工作是整个基因工程的基础,因此又称为基因工程的上游部分。(2)适合转移、表达载体的构建或目标基因的表达调控结构重组。(3)外源基因的导入。(4)外源基因在宿主基因组上的整合、表达及检测与转基因生物的筛选。(5)外源基因表达产物的生理功能的核实。(6)转基因新品系的选育和建立,以及转基因新品系的效益分析。(7)生态与进化安全保障机制的建立。(8)消费安全评价。
狭义的遗传工程:
仅指基因工程。
是指将一种生物体(供体)的基因与载体在体外进行拼接重组,然后转入另一种生物体(受体)内,使之按照人们的意愿稳定遗传,表达出新产物或新性状。
重组DNA分子需在受体细胞中复制扩增,故还可将基因工程表征为分子克隆(Molecular Cloning)或基因克隆(Gene Cloning)。
广义的遗传工程:
包括传统遗传操作中的杂交技术、现代遗传操作中的基因工程和细胞工程。[1]
是指DNA重组技术的产业化设计与应用,包括上游技术和下游技术两大组成部分。
上游技术:基因重组、克隆和表达的设计与构建(即DNA重组技术);
下游技术:基因工程菌(细胞)的大规模培养、外源基因表达产物的分离纯化过程。
广义的基因工程概念更倾向于工程学的范畴。
广义的基因工程是一个高度的统一体:
上游重组DNA的设计必须以简化下游操作工艺和装备为指导思想;
下游过程则是上游重组蓝图的体现与保证。---基因工程产业化的基本原则。
基因工程的特征:
1)跨物种性:
外源基因到另一种不同的生物细胞内进行繁殖。
2)无性扩增:
外源DNA在宿主细胞内可大量扩增和高水平表达
基因工程的支撑技术
核酸凝胶电泳技术
核酸分子杂交技术
细菌转化转染技术
DNA序列分析技术
寡核苷酸合成技术
基因定点突变技术
聚合酶链反应技术
3、请对“细胞的生命历程”核心概念进行界定。
在普通高中《生物课程标准》的内容标准中,“分子与细胞”模块的第四学习单元是“细胞的增殖”,第五学习单元是“细胞的分化、衰老和凋亡”。同细胞代谢一样,细胞的增殖、分化、衰老和凋亡,也是细胞生命活动的具体表现。笔者根据这两个学习单元的具体内容标准和活动建议,对其教学内容、教学目标、教学策略的构思如下:
1)、具体内容标准及其地位和教育意义
1.1具体内容标准及地位
在高中生物新课程的标准中,“细胞的增殖”学习单元的具体内容标准是:简述细胞的生长和增殖的周期性;描述细胞的无丝分裂;观察细胞的有丝分裂并概述其过程。“细胞的分化、衰老和凋亡”学习单元的具体内容标准是:说明细胞的分化;举例说明细胞的全能性;探讨细胞的衰老和凋亡与人体健康的关系;说出癌细胞的主要特征、讨论恶性肿瘤的防治。
细胞的增殖、分化、衰老和凋亡等生命活动,对生物体的生存和发展具有重要意义。细胞增殖是生物体生长、发育、生殖和遗传的基础;细胞分化是个体发育的一个重要阶段,胚层细胞的分化导致组织形成、器官发生和系统建成,细胞的异常分化会导致癌变;细胞的衰老和凋亡与人体健康也有着极为密切的关系。因此,学生学习本单元知识,不仅有利于认识生命的本质,而且为继续学习生殖和发育、基因的表达和调控、基因突变和人类遗传病等知识打下必要的基础。
1.2 具体内容标准的教育意义
对照“标准”中的学习目标分类说明表可知,细胞的增殖、分化、衰老和凋亡的具体内容标准涉及8项具体要求,知识性目标有5项,其中的3项是了解层次,2项是理解层次,其他3项属于情感性目标的经历水平。在“分子与细胞”模块的所有学习单元中,只有“细胞的增殖”和“细胞的分化、衰老和凋亡”的具体内容标准中明确地提出了情感性目标要求,这是因为这部分知识与人体健康、疾病以及社会老龄化问题有关。珍爱生命、关注健康、尊重和爱护老人是现代公民的基本素养,因此,这部分知识对培养学生情感和提高社会公德有着深刻的教育意义。
我们知道,细胞代谢是生命实现自我更新的生理基础,细胞的增殖、分化、衰老和凋亡等生命活动与其代谢水平密切联系。细胞的增殖、分化、衰老和凋亡也必然有其遗传的基础。因此,正确地认识细胞的增殖、分化、衰老和凋亡之间的内在联系,以及与其代谢和遗传的关系,有助于学生形成生命是运动、辩证和发展的观点,学会学习问题的方法和提高解决问题的能力。
2)、具体内容及学习目标
2.1 细胞的增殖
分析“细胞的增殖”单元的具体内容标准看出,该单元知识的核心概念应该包括:细胞增殖、细胞周期、无丝分裂和有丝分裂等。单元知识的认知目标主要是:说出细胞增殖的方式和意义;概述细胞周期的定义,识别一个细胞周期经历的两个阶段,简述间期细胞的主要特征;列举细胞分裂的主要方式,描述细胞进行无丝分裂的大致过程和特征;用显微镜观察植物根尖装片和马蛔虫卵细胞分裂的制片,根据染色体形态概述细胞有丝分裂过程及其各个时期的分裂相,说明动植物细胞有丝分裂过程的主要区别;根据细胞有丝分裂过程中染色体和纺锤丝的动态变化,阐明动植物细胞有丝分裂的特征和意义。
本单元的具体内容标准要求观察细胞的有丝分裂过程,并建议组织学生模拟探究细胞表面积与体积的关系。因此,能力目标包括:在明确制作根尖压片的动作要领的基础上,独立完成制作装片的操作过程;用显微镜观察根尖装片和马蛔虫卵细胞的分裂制片,用琼脂块或豆腐模拟探究细胞表面积与体积的关系,培养实验观察和科学探究的能力;用比较的表格整理细胞有丝分裂过程中不同时期的分裂相,用图示呈现细胞有丝分裂过程中DNA和染色体的数量动态,培养处理信息(属于形象思维范畴)的能力;分析说明有丝分裂过程中不同时期细胞之间的结构联系及发展变化,培养辨证思维的能力。此外,制作和观察植物根尖细胞装片的学习活动,不仅为学生提供了接受科学方法训练的机会,而且有利于学生形成实事求是的科学态度。
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