2.6.2基因工程及其应用

§6.2 基因工程及其应用

【学习目标】

(1)简述基因工程的基本原理。

(2)知道基因工程最基本的工具。

(3)简述基因工程的基本步骤。

【温故知新】

1、DNA分子的结构有何特点？不同生物之间的DNA分子差异是什么?

2、什么是基因？同一基因在不同生物细胞中表达产物是否相同？为什么？

3、什么是中心法则？用图解表示中心法则的内容。

4、酶有哪些特性？DNA解旋酶的作用部位是什么？在哪些过程中需要？

DNA聚合酶的作用部位是什么？在哪些过程中需要？

5、杂交育种的原理是什么？杂交育种的不足有哪些？杂交育种能够将同种生物不同个体的优良性状

集于一身，我们能否将一种生物的优良性状移植到另一种生物身上呢？

【自主学习导航】

（一）基因工程的原理

1. 基因工程的概念：基因工程又叫技术或技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的提取出来，加以，然后放到另一种生物的细胞里，地改造生物的。基因工程是在上进行的水平的设计施工，需要有专门的工具。

基因工程最基本的工具有：“”、“”、“”。

2.基因工程的工具：（1）、基因的“剪刀”：__________（简称__________）

（2）、基因的“针线”：__________

（3）、基因的：基因工程中，目前常用的运载体有________、________和__________等。

3. 基因工程的操作步骤：基因工程操作的一般步骤为：__________________、目的基因与___________结合、将目的基因导入______________、目的基因的________和________。

（二）、基因工程的应用

1、抗虫基因作物的使用，不仅减少了_________，大大降低了生产成本，而且还减少了__________。

2、基因工程生产药品有__________、__________、__________等。

3、目前关于转基因生物和转基因产品的安全性，有两种观点，一种观点是转因生物和转基因食

品不安全，____________________；另一种观点____________________。

【自主学习检测】

1．要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是

①限制酶②连接酶③解旋酶④还原酶

A．①② B．③④ C．①④ D．②③

2．基因工程的正确操作步骤是

①使目的基因与运载体结合②将目的基因导入受体细胞

③目的基因的表达和检测④提取目的基因

A．③②④①B．②④①③ C．④①②③ D．③④①②

3．下列哪项不是基因工程中经常使用的用来运载目的基因的载体

A．细菌质粒 B．噬菌体 C．动植物病毒 D．细菌核区的DNA

4、不属于基因工程方法生产的药物是

A、干扰素

B、白细胞介素

C、青霉素

D、乙肝疫苗

5、下列哪一组生物都是通过基因工程方法培育成功的

A、转基因奶牛与无籽西瓜

B、超级小鼠与高产青霉菌

C、超级绵羊与无籽番茄

D、超级绵羊与抗虫棉

6．中国青年科学家陈大炬成功地把人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的DNA分子上，使烟草获得了抗病毒的能力，试分析回答：

(1)人的基因之所以能接到植物体上，原因是_____________________________

(2)烟草具有抗病毒能力，说明烟草体内产生了____________________________。

(3)不同生物间的基因移植成功，说明生物共有一套_______，从进化的角度来看，这些生物具有_____。

(4)烟草DNA分子被“嫁接”上或“切割”掉某个基因，实际上并不影响遗传信息的表达功能。

这说明_________________。

【合作探究问题】

一、探究基因的“剪刀”的工作原理。

1、限制性酶的特点是什么？其作用部位在哪？

2、实例：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。

练习使用EcoR I 剪切目的基因：画出切割后的片段。

3、DNA解旋酶和限制酶的作用部位有什么不同。在右图中标出。

4、限制酶在基因工程中有哪些作用？2、限制性酸内切酶的作用是利用了酶的什么特性？

二、探究基因的“针线”的工作原理。

1、DNA连接酶的作用部位在哪？连接的是碱基对吗？

2、DNA聚合酶、DNA连接酶的作用有什么不同？

限制酶、DNA连接酶的作用有什么不同？

4、DNA连接酶在基因工程中有哪些作用？

三、探究基因的运载体的特点：

1、常用的运载体有哪些？

2、质粒存在于哪些生物的细胞中？位于细胞的什么位置？质粒的实质是什么？

3、运载体在基因工程中的作用是什么？

四、探究基因工程的步骤：

苏云金杆菌细胞具有Bt基因，该基因控制Bt蛋白质合成，Bt蛋白质能与某些昆虫肠道细胞上的一种受体结合，从而杀死某些昆虫，该蛋白质对人、畜没有危害。如何将Bt基因转移到农作物细胞中，是农作物获取抗虫特性。以此为例分析探究基因工程的步骤。

1、步骤1：提取目的基因

抗虫农作物培育过程中目的基因是哪个基因？从哪种生物的细胞中分离提出目的基因？

2、步骤2：目的基因与运载体结合

用同一种限制酶处理目的基因和运载体，利用DNA连接酶，使目的基因与运载体结合在一起，形成重组DNA。

思考1：限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶Ⅰ的切点。

①请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后形成的黏性未端

②请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后形成的黏性未端。

思考:2：目的基因与运载体结合的结构基础是什么？

思考3：为什么要用同一种限制酶处理目的基因和运载体？

思考4：将目的基因与用限制性内切酶处理后的运载体混合，用DNA连接酶处理会出现几种结果？

3、步骤3、将目的基因导入受体细胞：重组DNA导入受体细胞，

思考1：抗虫农作物培育过程中受体细胞是哪种生物的细胞？

思考2：目的基因能否直接导入受体细胞？

4、步骤4、目的基因的表达与检测

思考1：目的基因表达的含义是什么？

思考2：检测什么项目可以知道目的基因在受体细胞是否表达？

5、基因工程原理的分析：基因工程所依据的生物学原理(理论基础)是什么？通过基因工程可以将供