第六章第二节基因工程及其应用
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高中生物2创新思维讲义第6章 从杂交育种到基因工程 第2节 基因工程及其应用 含解析
1. 概述基因工程的原理和应用.（重、难点)2. 了解转基因生物和转基因食品的安全性。
，）一、基因工程的原理（阅读教材P102~P103）1．含义错误!2．操作工具(1）(2)(3）运载体①作用:将外源基因导入受体细胞。
②3．基因工程的步骤（1）提取目的基因;(2)目的基因与运载体结合；（3）将目的基因导入受体细胞；（4)目的基因的检测与鉴定。
二、基因工程的应用及安全性（阅读教材P104～P106)1．基因工程与作物育种（1）目的:获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种。
（2）实例:抗棉铃虫的转基因抗虫棉。
2．基因工程与药物研制(1)实例:用基因工程方法生产胰岛素。
(2）过程:胰岛素基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内获得成功的表达。
3．基因工程的安全性判断(1)基因工程的原理是基因突变。
(×）分析：基因工程的原理是基因重组.（2)基因工程能够定向的改变生物的性状。
（√)分析：基因工程可以向受体细胞中导入目的基因,让其表达,定向地改变生物的性状。
(3）(2016·济宁市期末)所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列。
（×）分析：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列。
(4）基因工程中的运载体只有质粒。
（×）分析：基因工程中常见的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒。
（5）只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达。
(×)分析：目的基因进入受体细胞不一定能进行转录、翻译。
(6）转基因生物和转基因食品都是不安全的。
(×)分析：对于转基因生物和转基因食品的安全性问题不能片面地一概而论.主题一基因工程的操作工具限制酶的特点限制性核酸内切酶的作用特点是：(1）识别特定核苷酸序列。
（2）在特定的切点上切割DNA分子，形成2个黏性末端。
DNA连接酶的特点同种限制酶切割不同DNA分子后形成的黏性末端是可以通过氢键连接起来的，但是脱氧核糖和磷酸之间的缺口要靠DNA连接酶进行连接。
基因工程及其应用教学设计(优秀7篇)
基因工程及其应用教学设计(优秀7篇)6.2基因工程及其应用教学设计案例篇一一、教学目标的确定课程标准中与本节内容相对应的具体内容标准是：关注转基因生物和转基因食品的安全性，这也是本节要达成的主要教学目标。
课程标准并未明确指出本章要讲述基因工程的内容，考虑到本章教材知识体系的完整性，以及学生达成上述目标所需要的知识基础，本节还将简述基因工程的基本原理，举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用作为教学目标。
二、--思路第一课时--流程图如下。
第二课时--流程图如下。
三、教学实施的程序教师组织引导学生活动教学意图教师通过图片和音像资料展示基因工程产品，如种子、水果、疫苗或药物等，引入课题。
教师利用问题探讨，提出问题，组织学生讨论、交流看法。
·为什么能把一种生物的基因嫁接到另一种生物上？·推测这种嫁接怎样才能实现？·这种嫁接对品种的改良有什么意义？教师小结：从杂交育种的局限性切入，人类可以利用基因工程技术按照自己的意愿直接定向改变生物。
说明本节教学目标。
教师肯定学生合理的想法，引发思考。
你的想法很好，可是用什么样的方法才能实现你的设想呢？教师用类比的方法引导学生思考基因工程的大致步骤和所需要的工具：剪刀、针线、运载体等。
并用问题启发学生：你能想像这种‘剪刀加浆糊’式的‘嫁接’工作在分子水平的操作，其难度会有多大吗？用同一种限制性内切酶切割后的dna片断其末端可以用连接酶来缝合（参考教科书插图6?4）。
这样剪切拼接就可以形成重组的dna分子。
将学生分成4个人一组，发给所需材料，可将构建模型的文字指导（参见选修3《现代生物科技专题》p.6重组dna分子的模拟操作），复印后发给各组。
教师提出问题：1.在制作模型时用到的工具（剪刀和不干胶）各代表什么？比较剪切后的dna片断的末端切片，你发现有什么特点呢？2.回顾在模型构建过程中，每一步的操作和所用到的工具以及形成的产品，你对重组dna 的操作有什么新的理解？教师启发学生思考重组后的dna分子还需要特殊的搬运工具运载到受体细胞（如大肠杆菌、动植物细胞）中。
6.2基因工程及其应用
我国生产的部分基因 工程疫苗和药物 微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生 产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞 内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还 能大大降低生产成本。
(三)基因工程与环境保护：“超级细菌”
通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基 因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多 种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属， 分解DDT等毒害物质。
转黄瓜抗青枯病基 转鱼抗寒基因的番 因的甜椒 茄
生长快、肉质好的转 基因鱼(中国)
乳汁中含有人生长 激素的转基因牛(阿 根廷)
(二)基因工程与药物研制：干扰素、白细胞介素、溶 血栓剂、凝血因子，以及乙肝、霍乱、伤寒、疟疾的 疫苗等等。
许多药品的生产是从生物 组织中提取的。受材料来源限 制产量有限,其价格往往十分 昂贵
(三)基因的运输工具——运载体
要让一个从甲生物细胞内取出来的目的基因 (如抗虫基因),送入受体细胞(如棉细胞),还需要有 运输工具,这就是运载体。为什么需要？ 1、作为运载体必须具备的条件 ① 能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 ② 具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。
③ 具有某些标记基因，便于进行筛选。 如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基 因等。 ④ 对宿主细胞无毒害作用。
三、基因工程操作的基本步骤
(一)获取目的基因
基因工程的第一步，是取得人们所需要的特定基 因，也就是目的基因。(如抗虫基因，抗病基因、种 子的贮存蛋白基因，以及人的胰岛素基因、干扰素基 因等) 获取目的基因的途径主要有两条： 一是从供体细胞的DNA中直接分离基因；
二是人工合成目的基因。(包括反转录法和根据蛋白 质中的氨基酸序列推测出核苷酸序列再经化学方法合 成DNA)
2728学高中生物第6章第2节基因工程及其应用[可修改版ppt]
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3．运载体是将外源基因送入受体细胞，常用的运载体有 质粒、噬菌体和动植物病毒等。
4．基因工程的四个步骤是：提取目的基因、目的基因与 运载体结合，将目的基因导入受体细胞、目的基因程的操作工具
某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基 因a，通过基因工程的方法，将基因a与载体结合后导入马铃薯 植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。下列有关这 一过程的叙述错误的是( )
A．获取基因a的限制酶其作用部位是图中的① B．连接基因a与载体的DNA连接酶其作用部位是图中的 ② C．一般采用同一种限制酶分别处理载体和含目的基因a 的DNA D．通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状 [自主解答] ________
解析： 由题图可知①②分别为磷酸二酯键和氢键，限制 酶和DNA连接酶均作用于①；一般采用同一种限制酶分别处理 载体和含目的基因的DNA，以形成相同的黏性末端；基因工程 的结果是将目的基因导入受体细胞中并遗传给后代，由此实现 了定向改造马铃薯遗传性状的目的。
2．基因工程的应用 基因工程与作物育种： ①目的：获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育 出具有各种抗逆性的作物新品种。 ②实例：抗棉铃虫的转基因抗虫棉。 ③意义：抗虫转基因作物的使用，不仅减少了农药的用 量、大大降低了生产成本，而且还减少了农药对环境的污染。
3．基因工程与药物研制 (1)实例：用基因工程方法生产胰岛素。 (2)过程：胰岛素基因与大肠杆菌的DNA分子重组并且在 __大__肠__杆__菌__内获得成功的表达。
3.运载体 (1)作用： ①作为运载工具，将目的基因送入受体细胞中； ②通过它在宿主细胞内的复制对目的基因进行大量复制。 (2)运载体必须具备的条件： ①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制——这是保证目的 基因能在细胞分裂过程中复制并传递给子细胞。 ②有多个限制酶切点——这是运载体能够接入多种目的基 因所必备的条件。 ③有标记基因——这是检测目的基因是否导入受体细胞中 的重要判断依据。
6-2基因工程及其应用
第6章· 第2节
红对勾系列丛书
养基上，能够生长的就是导入了质粒或重组质粒的，
反之则没有。使用这种方法鉴别的依据是 ________________________________________________ __________________________。
第6章· 第2节
红对勾系列丛书
个核苷酸 之间切开。
专一性 。 (3)作用特点：
第6章· 第2节
红对勾系列丛书
2．基因的运载体 (1)概念： 能将 外源基因 送入受体细胞的专门运输工具。 (2)条件： ①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。 ②有 多个限制酶切位点，以便于外源基因连接。③有标记基因， 以便进行筛选。 (3)常用的运载体： 质粒、噬菌体、动植物病毒。
有高效性、专一性和活性受温度、酸碱度影响等特点。 限制性内切酶能识别和切割DNA而不是RNA。 答案：C
第6章· 第2节
红对勾系列丛书
12．下列关于基因工程安全性的说法中不正确的是
( ) A．转基因作物的外源基因可通过花粉扩散到它的 近亲作物上，可能出现对农业不利的“超级植物” B．导入的目的基因或运载体所携带的基因所表达 的产物可能会对人畜有害
第6章· 第2节
红对勾系列丛书
二、简答题(共26分)
13．(10分)番茄在运输和储藏过程中，由于过早成
熟而易腐烂。应用基因工程技术，通过抑制某种促进果
实成熟激素的合成能力，可使番茄储藏时间延长，培育 成耐储藏的番茄新品种，这种转基因番茄于1993年在美 国上市。请回答： (1)促进果实成熟的重要激素是________。
第6章· 第2节
红对勾系列丛书
↓
将目的基因导入受体细胞：重组 DNA 分子导入受体细胞
生物高中必修2第六章第二节课件2
二、基因工程的应用
1、基因工程与作物育种： 转基因抗虫棉、耐贮存番茄、耐盐碱棉花、抗 除草作物、转基因奶牛、超级绵羊等等 2、基因工程与药物研制： 干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、 疫苗 3、基因工程与环境保护： 如：“超级菌”——几小时就降解自然菌种需 一年才能讲解的水上浮油
三、转基因生物和转基因食品的安全性 （P 105）转基因生物及转基因食品的优缺点
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术 操作环境 生物体外
操作对象 操作水平 基本过程 基 因 DNA分子水平 剪切→拼接→导入→表达
结果
人类需要的基因产物
（一）基因工程操作的工具
将目的基因片断从人体细胞内提取
1.基因的“剪刀”:—限制性核酸内切酶 (限制酶) 2.基因的“针线”——DNA连接酶
优点： ①解决粮食短缺问题；
②减少农药使用，从而减少环境污染； ③节省生产成本，降低粮食售价； ④增加食物营养，提高附加价值； ⑤增加食物种类，提升食物品质； ⑥促进生产效率，带动相关产业发展。
缺点： ①可能产生新毒素和新过敏原；
②可能产生抗除草剂的杂草； ③可能使疾病的散播跨越物种障碍； ④可能会损害农作物的生物多样性； ⑤可能干扰生态系统的稳定性。
其它基因工程药物
• 人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工 程实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高 人类的健康水平发挥了重大的作用。
人 造 血 液 及 其 生 产
基因诊断与基因治疗
• 运用基因工程设计制造 的“DNA探针”检测肝 炎病毒等病毒感染及遗
传缺陷，不但准确而且
迅速。通过基因工程给 患有遗传病的人体内导 入正常基因可“一次性” 解除病人的疾苦。
基因治疗SCID的过程
高中生物 第六章 第2节 基因工程及其应用 新人教版必修2
(一)问题探讨 提示：此节“问题探讨”以基因工程菌的实例，引导学生 思考基因工程的原理。为启发学生思考，教师可引导学生回忆 前 面 学 过 的 遗 传 学 知 识 ， 如 不 同 生 物 的 DNA 在 结 构 上 的 统 一 性，几乎所有的生物都共用一套遗传密码等。 (二)练习 基础题 1．基因工程的操作通常包括以下4步：(1)获得目的基因 (外源基因)；(2)目的基因与运载体结合，形成重组DNA分子； (3) 将 重 组 DNA 分 子 导 入 受 体 细 胞 ； (4) 目 的 基 因 的 检 测 与 鉴 定。
二、基因工程的应用及转基因生物和转基因食品的安全性 1．基因工程的应用
实例
意义
作物育 抗棉铃虫的 种方面 __转__基__因__抗__虫__棉__
药物研 利用大肠杆菌生产 制方面 _胰__岛__素___
减少了_农__药__的__用__量___，降低 了生产成本，减少了 __农__药__对__环__境__的__污__染
高效率地生产高___质__量___、 低___成__本___的药品
环境保 利用转基因细菌
吸收环境中的重金属，分解
护方面 _降__解__有__毒__有__害__化__合_ 物 泄漏石油，处理工业废水
2.转基因生物和转基因食品的安全性 (1)两种观点： ①转基因生物和转基因食品不安全，要__严__格__控__制___； ②转基因生物和转基因食品是安全的，应该 ____大__范__围__推__广__________。 (2)我国的态度：十分重视转基因生物及其食品的安全性 问题。
b．在下图中标出剪切位点：
(2)基因的“针线” ①名称：___D_N_A_连__接__酶__________。 ②作用：连接___脱__氧__核__糖_____和___磷__酸___之间的缺口。 (3)基因的运载体 ①作用：将外源基因送入___受__体__细__胞_____。 ②种类：____质__粒______、噬菌体、动植物病毒等。 ③质粒 a．分布：__细__菌____及酵母菌等生物的细胞中。 b．特点：能够___自__主__复__制_____。 c．本质：环_状__D_N_A_分__子__________。 3．基因工程的步骤：提__取__目__的__基__因__→目的基因与__运__载__体_ 结合→将目的基因导入__受__体__细__胞___→目的基因的检__测__与__鉴__定_。
人教版必修2课件 第6章 第2节 基因工程及其应用
[特别提醒] (1)目的基因与运载体结合的过程中，形成的重组分子中不 只有目的基因和运载体的结合物，还有目的基因之间或运载体 之间的结合物。 (2)对目的基因的检测和鉴定虽然是分子水平上的，但都是 在体外进行的。
以图示为依托，考查基因工程的操作工具
[例 1] 下图为 DNA 分子的某一片段，其中①②③分别表
位点上切割 DNA 分子。 4．DNA 连接酶的作用是将目的基因和运载体连接成重组 DNA 分子。 5．常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。 6．基因工程的四个步骤是：提取目的基因、目的基因与运载体结合、将
目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。 7．基因工程在医药卫生、农牧业、食品工业、环境保护等方面具有美好的应用前景。
示某种酶的作用部位，则相应的酶依次为
()
A．DNA 连接酶、限制酶、解旋酶 B．限制酶、解旋酶、DNA 连接酶 C．限制酶、DNA 连接酶、解旋酶 D．解旋酶、限制酶、DNA 连接酶
[思路点拨]
[精讲精析] ①处是碱基对之间的氢键，对此处起作用的酶 是解旋酶；②处是磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，对此处 起作用的酶是限制酶；③处也表示磷酸和脱氧核糖之间的磷酸 二酯键，该处表示将断开此键连接起来，故对此处起作用的酶 是 DNA 连接酶。
环境
利用_转__基__因__细__菌__降解有毒有害的化合物，吸收环境中
实例
保护
的重金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等
(2)安全性：
1．若用 DNA 连接酶将目的基因与运载体两两结合时， 可能有哪些产物？
提示：目的基因—目的基因、目的基因—运载体、运载体 —运载体。
2．将目的基因与运载体结合时为什么用同一种限制酶对 两者进行切割？两者结合的原理是什么？
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将合成的胰岛 素基因导入大肠杆 菌，每2000L培养液 就能产生100g胰岛 素！使其价格降低 了30%-50%!
如何让大肠杆菌生产人胰岛素？
①从细胞中分 离出DNA
① ②③ ④②限Fra bibliotek酶截取 DNA片断
③分离大肠杆 菌中的质粒
⑤ ⑥
④ DNA重组
⑤用重组质粒 转入大肠杆菌
⑥培养大肠杆菌 克隆大量基因
能发光的水母
不能发光的热带斑马鱼
能否让热带斑马鱼也发光?
能发光的热带斑马鱼
思考：这是怎么培育而来的？
（提示：实现种间的基因交流。）
---基因“嫁接”
思考：
1.为什么能把一种生 物的基因“嫁接”到 另一种生物上？
图：产生人胰岛素的大肠杆菌
物质基础与结构基础 2.推测这种“嫁接” 怎样才能实现？
基因工程
2、基因工程与药物研制
①目的：能够高效地生产出各种 高质量 、低成本的 药品。
②实例：利用大肠杆菌生产人的 胰岛素 。
3、基因工程与环境保护
①基因工程做成的“超级细菌”能吞食和 分解多种污染环境的物质。
②利用基因工程培育的“指示生物”能十
分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境 污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染 物。
§6.2 基因工程及其应用
一、基因工程的原理
---分子水平改变生命
概念
基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。 通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某 种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种 生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
一、基因工程的原理
1.原理： 基因重组
2.操作水平：DNA分子水平 3.结果：
思考2：切割目的基因的限制酶与切割 运载体的限制酶是不是一致？
一致。因为只有这样才能有相同的黏性末端， 目的基因和运载体才能重组。
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
用同种限制酶切割
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
3.基因的“针线”---DNA连接酶 磷酸二酯键
质粒： 存在于许多细菌和酵
母菌等生物中，是拟核或 细胞核外能够自主复制的 很小的环状DNA分子。
思考1：作为运载体必须具备哪些条件？
1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 2）具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。 3）具有某些标记基因，便于进行筛选。
如抗生素抗性基因、产物具有颜色反应的基因等 。
第一步：获取目的基因
第二步：目的基因与运载体结合
所需酶： （与切割目的基因 相同的）限制酶、 DNA连接酶。
第三步：将目的基因导入受体细胞
导入 扩增
常用的受体细胞： 菌类和动植物细胞
导入动物细胞： 显微注射技术
导入植物细胞： 农杆菌转化法
第四步：目的基因的表达和检测
将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落 中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的 菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。
思考：
磷酸二酯键
作用对象 两个具有相同黏性末端的DNA片段
作用位置 脱氧核糖与磷酸之间的缺口（磷酸二酯键） 作用结果 两个相同的黏性末端连接，形成重组DNA分子。
【归纳提升---与DNA相关的几种酶】
1.解旋酶：使氢键断裂。 2.限制酶：切割磷酸二酯键。 3.DNA连接酶：形成磷酸二酯键。
在基因工程中，即通过形成磷酸二酯键把两个 DNA片段连接起来。 4.DNA聚合酶：形成磷酸二酯键。
在DNA复制时，在两个脱氧核苷酸之间形成磷 酸二酯键。
目的基因 G AA TT C
运载体 G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
用同种限制酶切割
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
基因的针线：DNA连接酶
C TT AA G
G AA TT C
C TT AA G
三、基因工程操作的步骤
具有优良品质的农作物，培育出具有各种 抗逆性 的 作物新品种。
②实例：抗棉铃虫的转基因抗虫棉，抗虫基因来自
苏云金杆菌 。
③改良畜产品
生长快、肉质好的转基因 乳汁中含有人生长激素的
鱼(中国)
转基因牛(阿根廷)
2、基因工程与药物研制
我国生产的部分基因 工程疫苗和药物
胰岛素从猪、牛等动物的胰 腺中提取，100Kg胰腺只能提取 4-5g的胰岛素，其产量之低和价 格之高可想而知。
（识别特定核苷酸序列，切割特定位点）
限制酶有500多种。以下是几种常用的限制酶 识别序列及切割位点。
切割：磷酸二酯键
磷酸二酯键
结果：
类型
a：错位切 b：平切
相关限制酶 EcoRI SmaI
结果 黏性末端
平末端
限制性核酸内切酶（EcoRⅠ）作用过程
点击播放
模型建构
练习使用EcoRI 剪切目的基因
无表达产物 无表达产物 有表达产物 无表达产物
三、基因工程操作的步骤
第一步：获取目的基因 第二步：目的基因与运载体结合 第三步：将目的基因导入受体细胞 第四步：目的基因的表达和检测
跟踪训练
下列能说明目的基因完成了表达的是 （ D）
A.棉株中含有杀虫蛋白基因 B.大肠杆菌中具有胰岛素基因 C.土豆含有抗病毒的基因 D.从酵母菌中提取到了干扰素
定向地改造生物的遗传性状，获得人类 所需要的品种。
4.过程：
供体细胞
目的基因
受体细胞
（一种生物）
（另一种生物）
二、基因操作的工具
基因的“剪刀”---限制性核酸内切酶（限制酶） 基因的运输工具---运载体 基因的“针线”---DNA连接酶
1.基因的“剪刀”---限制性核酸内切酶（限制酶）
分布：主要在微生物中 特点专：一性
四、基因工程的应用
1、基因工程与作物育种 2、基因工程与药物研制 3、基因工程与环境保护
1、基因工程与作物育种
图：转基因高产赖氨酸的玉米 图：转荧光基因的烟草植株
抗虫
抗病
抗逆性
•抗旱 • 抗冻（寒） • 抗除草剂
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
转鱼抗寒基 因的番茄
1、基因工程与作物育种
①目的：改善动植物的品质，获得 高产 、 稳产 和
CTTCATG AATTCCGTAG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGCATCTTAAGGGATT
CTTCATG GAAGTACTTAA
AATTCCCTAA GGGATT
目的基因 AATTCCGTAG GGCATCTTAA
2.基因的运输工具---运载体 作用：将外源基因导入受体细胞。 种类：质粒（常用）、噬菌体、动植物病毒
如何让大肠杆菌生产人胰岛素？
①从细胞中分 离出DNA
① ②③ ④②限Fra bibliotek酶截取 DNA片断
③分离大肠杆 菌中的质粒
⑤ ⑥
④ DNA重组
⑤用重组质粒 转入大肠杆菌
⑥培养大肠杆菌 克隆大量基因
能发光的水母
不能发光的热带斑马鱼
能否让热带斑马鱼也发光?
能发光的热带斑马鱼
思考：这是怎么培育而来的？
（提示：实现种间的基因交流。）
---基因“嫁接”
思考：
1.为什么能把一种生 物的基因“嫁接”到 另一种生物上？
图：产生人胰岛素的大肠杆菌
物质基础与结构基础 2.推测这种“嫁接” 怎样才能实现？
基因工程
2、基因工程与药物研制
①目的：能够高效地生产出各种 高质量 、低成本的 药品。
②实例：利用大肠杆菌生产人的 胰岛素 。
3、基因工程与环境保护
①基因工程做成的“超级细菌”能吞食和 分解多种污染环境的物质。
②利用基因工程培育的“指示生物”能十
分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境 污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染 物。
§6.2 基因工程及其应用
一、基因工程的原理
---分子水平改变生命
概念
基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。 通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某 种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种 生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
一、基因工程的原理
1.原理： 基因重组
2.操作水平：DNA分子水平 3.结果：
思考2：切割目的基因的限制酶与切割 运载体的限制酶是不是一致？
一致。因为只有这样才能有相同的黏性末端， 目的基因和运载体才能重组。
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
用同种限制酶切割
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
3.基因的“针线”---DNA连接酶 磷酸二酯键
质粒： 存在于许多细菌和酵
母菌等生物中，是拟核或 细胞核外能够自主复制的 很小的环状DNA分子。
思考1：作为运载体必须具备哪些条件？
1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 2）具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。 3）具有某些标记基因，便于进行筛选。
如抗生素抗性基因、产物具有颜色反应的基因等 。
第一步：获取目的基因
第二步：目的基因与运载体结合
所需酶： （与切割目的基因 相同的）限制酶、 DNA连接酶。
第三步：将目的基因导入受体细胞
导入 扩增
常用的受体细胞： 菌类和动植物细胞
导入动物细胞： 显微注射技术
导入植物细胞： 农杆菌转化法
第四步：目的基因的表达和检测
将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落 中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的 菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。
思考：
磷酸二酯键
作用对象 两个具有相同黏性末端的DNA片段
作用位置 脱氧核糖与磷酸之间的缺口（磷酸二酯键） 作用结果 两个相同的黏性末端连接，形成重组DNA分子。
【归纳提升---与DNA相关的几种酶】
1.解旋酶：使氢键断裂。 2.限制酶：切割磷酸二酯键。 3.DNA连接酶：形成磷酸二酯键。
在基因工程中，即通过形成磷酸二酯键把两个 DNA片段连接起来。 4.DNA聚合酶：形成磷酸二酯键。
在DNA复制时，在两个脱氧核苷酸之间形成磷 酸二酯键。
目的基因 G AA TT C
运载体 G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
用同种限制酶切割
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
基因的针线：DNA连接酶
C TT AA G
G AA TT C
C TT AA G
三、基因工程操作的步骤
具有优良品质的农作物，培育出具有各种 抗逆性 的 作物新品种。
②实例：抗棉铃虫的转基因抗虫棉，抗虫基因来自
苏云金杆菌 。
③改良畜产品
生长快、肉质好的转基因 乳汁中含有人生长激素的
鱼(中国)
转基因牛(阿根廷)
2、基因工程与药物研制
我国生产的部分基因 工程疫苗和药物
胰岛素从猪、牛等动物的胰 腺中提取，100Kg胰腺只能提取 4-5g的胰岛素，其产量之低和价 格之高可想而知。
（识别特定核苷酸序列，切割特定位点）
限制酶有500多种。以下是几种常用的限制酶 识别序列及切割位点。
切割：磷酸二酯键
磷酸二酯键
结果：
类型
a：错位切 b：平切
相关限制酶 EcoRI SmaI
结果 黏性末端
平末端
限制性核酸内切酶（EcoRⅠ）作用过程
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模型建构
练习使用EcoRI 剪切目的基因
无表达产物 无表达产物 有表达产物 无表达产物
三、基因工程操作的步骤
第一步：获取目的基因 第二步：目的基因与运载体结合 第三步：将目的基因导入受体细胞 第四步：目的基因的表达和检测
跟踪训练
下列能说明目的基因完成了表达的是 （ D）
A.棉株中含有杀虫蛋白基因 B.大肠杆菌中具有胰岛素基因 C.土豆含有抗病毒的基因 D.从酵母菌中提取到了干扰素
定向地改造生物的遗传性状，获得人类 所需要的品种。
4.过程：
供体细胞
目的基因
受体细胞
（一种生物）
（另一种生物）
二、基因操作的工具
基因的“剪刀”---限制性核酸内切酶（限制酶） 基因的运输工具---运载体 基因的“针线”---DNA连接酶
1.基因的“剪刀”---限制性核酸内切酶（限制酶）
分布：主要在微生物中 特点专：一性
四、基因工程的应用
1、基因工程与作物育种 2、基因工程与药物研制 3、基因工程与环境保护
1、基因工程与作物育种
图：转基因高产赖氨酸的玉米 图：转荧光基因的烟草植株
抗虫
抗病
抗逆性
•抗旱 • 抗冻（寒） • 抗除草剂
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
转鱼抗寒基 因的番茄
1、基因工程与作物育种
①目的：改善动植物的品质，获得 高产 、 稳产 和
CTTCATG AATTCCGTAG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGCATCTTAAGGGATT
CTTCATG GAAGTACTTAA
AATTCCCTAA GGGATT
目的基因 AATTCCGTAG GGCATCTTAA
2.基因的运输工具---运载体 作用：将外源基因导入受体细胞。 种类：质粒（常用）、噬菌体、动植物病毒