基因工程及其应用
基因工程及其应用图解
生燃料生产
利用转基因微生物转化生物质， 生产可再生的生物燃料，减少化 石燃料消耗。
生物修复
利用基因工程技术改造微生物， 用于清除污染物，修复环境污染。
基因工程的伦理和风险问题
1 伦理问题
包括基因改良是否符合道德原则，个体权益和公众利益的平衡。
2 风险评估
需要对基因工程技术的长期影响、安全性和环境风险进行全面评估。
3 透明度和监管
建立透明的监管和管理体系，确保基因工程的安全与可持续发展。
基因工程未来的发展趋势和前景
精准医学
基因工程将在个性化医疗方面发挥重要作用，根据 个体基因信息提供定制化的治疗方案。
可持续农业
基因工程将继续提高农作物的适应性和产量，推动 可持续农业的发展。
基因工程及其应用图解
基因工程是一种革命性的科学技术，可以通过改变生物的遗传信息来创造新 的特性和功能。本演示将介绍基因工程的定义、原理、技术以及在农业、医 学和环境保护领域的应用。
基因工程的基本原理和技术
基本原理
通过定向改变生物的遗传物质， 如 DNA 序列，来改变其性状和 表现。
主要技术
包括基因克隆、DNA 合成、基 因编辑和基因传递等技术，可 精确操控生物的基因。
应用案例
例如，利用 CRISPR-Cas9 技术可 以精确编辑人类基因，治疗某 些遗传病。
基因工程在农业中的应用
作物改良
通过转基因技术可使作物具 有较高的产量、抗病性和耐 逆性，提升农业生产效益。
生物农药
利用基因工程技术培育具有 杀虫或杀菌功能的生物农药， 减少化学农药对环境的污染。
缺陷改良
利用基因编辑技术可修复作 物中的基因缺陷，提高其品 质和营养价值。
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。
人教版高中生物必修二第六章第2节《基因工程及其应用》 课件 (共38张PPT)
A.同种限制酶
B.两种限制酶
C.同种连接酶
D.两种连接酶
2、DNA连接酶的主要功能是
（）
A.DNA复制时母链与子链之间形成的氢键
B.粘性末端碱基之间形成的氢键
C.将两条DNA末端之间的缝隙连接起来
D.将碱基、脱氧核糖、磷酸之间的键连接起来
3、下列有关质粒的叙述，正确的是（ A.质粒是广泛存在于细菌细胞内的一种颗粒状
DNA聚合酶：DNA复制时分别以DNA的两 条链为模板形成磷酸二酯键合成新的脱氧 核苷酸链。
逆转录酶：以RNA为模板形成磷酸二酯键 合成新的脱氧核苷酸链
限制酶：切割DNA，断开磷酸二酯键
DNA连接酶：连接两个DNA片段，形成磷 酸二酯键。
（三）基因的运载体
常见种类：质粒、噬菌体和动植物病毒等
质粒
存在于许多细菌以及酵母菌 等生物的细胞中，是拟核或 细胞核外能够自主复制的很 小的环状DNA分子。
运载体特点： 1、能自主复制并能够转移到
受体细胞并稳定保存 2、有限制酶切位点 3、有标记基因 4、对受体细胞无害
三、基因工程的“四步曲”
提取目的基因
三、基因工程的“四步曲”
提取目的基因 目的基因与运载体结合
B.质粒是仅存于细菌细胞中能自我复制的小型 环状DNA C. D.质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立地 进行
4下列有关基因工程技术的叙述，正确的是（） A.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、DNA
连接酶和运载体
B.所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷 酸序列
C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细 菌繁殖快
A.① B.
C.①②③ D.②③④
再见！
C.DNA
D.RNA
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)
第2节 基因工程及其应用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
P103
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。
无表达产物
无表达产物
有表达产物
无表达产物
三、基因工程的操作步骤
4：目的基因的检测与鉴定
P103
分子水平检测 ：DNA分子杂交；mRNA分子杂交 ；抗原-抗体杂交 个体水平鉴定：抗虫或抗病的接种试验
转基因食品
安全吗?
P105
转基因植物的安全性争论
P105
• 支持派认为：如果转基因农业生物技术得 不到社会支持，这一研究将被扼杀，并且 强调，迄今为止并没有发现转基因食品危 害人体健康和环境的确切证据。
反对派的观点
P105
• 一英国科学家声称，转基因马铃薯会减 弱老鼠免疫系统功能；
• 美国康乃尔大学也发现，转基因玉米会 危害蝴蝶幼虫及其相关生态环境。
标记基 因，便 于进行 检测。
作为运载体必须具备哪些条件？
（1）一个或多个限制酶的切割位点（以便目的基因的插入）
P103
（2）具备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的复制而 同步复制（以便目的基因的复制保留）。 （3） 带有标记基因（鉴别受体细胞中是否含有目的基因） （4） 安全（不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞 中去） （5）分子大小适合（以便提取和在体外进行操作，太大就不便操作） 实际上自然存在的质粒DNA分子并不完全具备上述条件，都要进行人工改造后 才能用于基因工程操作
制酶） 专一性： 一种限制酶只能
→ 并在特定的切点上切割DNA →
6.2 基因工程及其应用
能生产胰岛素的大肠杆菌
转基因超级小鼠
荧光小猪
导入人基因的小鼠(长出人的耳朵)——器官移植
荧光小鱼
个头特别大的转基因鲤鱼
日 本 生 产 的 转 基 因 方 形 西 瓜
日本转基因蓝色玫瑰
未来会不会出现这样的香蕉？
一、基因工程的概念——分子水平改变生物
标准概念——在生物体外，通过对DNA分子进行人工 “切割”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新 组合，然后导入受体细胞内，使重组基因在受体细胞 内表达，产生出人类所需要的产物。 基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。 通俗概念——按照人们的意愿，把一种生物的个别基 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。
富含赖氨酸的转基因玉米
（二）动物基因工程——提高动物生长速度
转生长激素 基因鲤鱼
（二）动物基因工程——生产药物
转有人α-抗胰蛋白酶 基因的转基因羊
（三）基因工程药物
我国生产的部分基因工程药物
（三）基因工程药物
以候云德院士(右)为首的研究 人员，成功地研制出我国第一 个基因工程药物——干扰素
干扰素的生产车间
（四）基因治疗
我国研究人员正在制备用 于治疗的基因工程细胞
为病人注射基因工程细胞
六、转基因生物和转基因食品的安全性
目前，转基因生物和转基因食品的安全性还 没有证实，国际上对于转基因食品的管理主要有 两种态度，即欧洲国家的严格管理的态度和美国 相对宽松的态度。
三、基因操作的基本步骤
细菌 取出质粒 用相同的限制酶切出黏性末端 供体细胞 取出DNA分子 用限制酶切取目的基因
将目的基因插入质粒切口 用DNA连接酶将目的基因与质粒相连 基因工程的 将重组DNA分子导入受体细胞 遗传学原理： 基因重组 重组DNA分子增殖、表达 检测目的基因产物
医学中的基因工程及其应用
医学中的基因工程及其应用基因工程是指利用生物技术手段，对生物体的基因进行修改、操作和调控的过程。
近年来，随着生物技术的不断进步和发展，基因工程技术在医学领域中的应用也越来越广泛。
本文将探讨基因工程在医学中的应用，包括基因治疗、基因诊断以及生物药物的生产等方面。
一、基因治疗基因治疗是指通过将正常的基因导入病患体内，从而达到治疗疾病的目的。
比如，某些疾病是由于基因突变所导致，这时候科学家可以通过基因编辑技术来修复这些基因，从而治愈患病的人。
目前，该技术已经应用于多种疾病的治疗中。
例如，基因治疗在癌症的治疗中应用得较为广泛。
科学家们利用基因编辑技术，将治疗相关的基因导入人体，然后通过体内产生的蛋白质与癌细胞进行作用，达到治疗癌症的目的。
此外，基因治疗还可以用于治疗其他一些疾病，如先天性遗传病、免疫缺陷病等。
二、基因诊断基因诊断是指通过检测个体的基因信息，进而进行疾病的预测、诊断、鉴定和治疗的手段。
随着基因测序技术的发展，基因诊断正逐渐成为一种主流的医学诊断手段。
目前，基因诊断在肿瘤、心血管疾病、遗传病等多种疾病的诊断中得到了广泛的应用。
对于肿瘤的诊断而言，基因诊断可以通过检测病人的DNA或RNA得到其具体的肿瘤类型，然后进一步做出更为精确的治疗方案。
同时，基因诊断技术还可以预测肿瘤的发生、转移及复发的风险等。
对于遗传病而言，基因诊断可以辅助医生进行疾病的早期预测和诊断，使患者通过早期知晓疾病早期进行针对性的治疗。
这对于患者及其家族人员，尤其是在家族中具有遗传基础的人群，是非常重要和有益的。
三、生物药物的生产生物药物是指利用生物技术手段生产出来的药物，因为其具有较高的特异性和生物活性，逐渐成为临床医学的重要药物。
基因工程技术在生物药物的生产过程中发挥着至关重要的作用。
通过基因编辑技术将人体需要的蛋白质基因插入到大肠杆菌、酵母等微生物体内，实现对蛋白质的大规模生产。
这种基因工程技术被称为“蛋白质表达系统”。
基因工程及其应用
基因工程及其应用
基因工程是一种涉及改变生物体基因组的技术，它包括对
基因进行分离、修改和重新组合，以创建具有特定性状的
生物体。
这项技术的出现已经改变了许多领域，包括医学、农业、工业等。
以下是基因工程的一些应用：
1. 医学应用：基因工程在医学领域有广泛应用。
它可以用
于生产重要的药物，例如人胰岛素、生长激素和抗体等。
此外，基因工程还用于研究和治疗基因相关的疾病，如癌症、遗传性疾病等。
2. 农业应用：基因工程在农业领域被用来改良植物和动物
品种，以提高产量、抗病性和耐逆性等。
例如，基因工程
可以将外源基因导入作物，使其具有耐虫、耐病和抗草甘
膦等特性。
3. 工业应用：基因工程可以生产大量的酶和蛋白质，用于
工业生产中的各种过程。
这些酶和蛋白质可以用于生产纤
维素、纸浆、生物燃料和工业化学品等。
4. 环境应用：基因工程还可以用于改变微生物的代谢途径，以提高污水处理、生物修复和废物处理等环境应用的效率。
5. 法医学应用：基因工程可以用于DNA分析，例如在刑事犯罪的调查中用于鉴定嫌疑人和受害者的身份。
尽管基因工程的应用广泛且有潜力，但其发展也面临伦理
和安全的挑战和争议。
因此，在使用基因工程技术时，需
要进行严格的监管，并谨慎权衡其风险和利益。
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基因工程及其应用
1. 概述
基因工程是一种利用人工方法对生物体的基因进行修改和
操作的技术。
其主要目的是通过对基因的改变和重组，来改变生物体的特性和功能。
基因工程技术的应用领域非常广泛，包括医学、农业、食品科学等等。
本文将介绍基因工程的基本原理、常见的应用领域以及相关的伦理和安全问题。
2. 基因工程的原理
基因工程的核心原理是通过DNA重组技术对生物体的基因进行改变和操作。
DNA重组技术主要包括以下几个步骤：
•DNA提取：从生物体中提取出所需的DNA。
•DNA剪切：使用限制酶将DNA切割成特定的片段。
•DNA连接：将所需的DNA片段与目标DNA片段连接在一起。
•DNA转化：将重组后的DNA导入到目标生物体中。
通过这些步骤，基因工程技术可以实现对生物体基因的精
确操作和改变。
3. 应用领域
3.1 医学应用
基因工程在医学领域有着广泛的应用。
例如，基因工程技
术可以用于生产人类重要的药物。
通过将目标基因导入到细菌或哺乳动物细胞中，可以大规模生产一些重要的蛋白质药物，如胰岛素、生长激素等。
此外，基因工程还可以用于基因治疗，即通过修复或替换患者身体中缺失或异常的基因，来治疗遗传性疾病。
3.2 农业应用
基因工程技术在农业领域的应用非常广泛。
通过对农作物
的基因进行改变和重组，可以提高农作物的产量、抗病性和耐逆性。
例如，转基因作物可以通过添加抗虫基因来提高农作物的抗虫能力，减少农药的使用。
此外，基因工程技术还可以用于改良畜禽的品种，提高其生产性能和抗病能力。
3.3 食品科学应用
基因工程技术在食品科学领域也有着重要的应用。
通过对食物中的基因进行改变和重组，可以改善食物的营养价值和品质。
例如，转基因作物可以通过添加维生素A基因来增加食物的维生素A含量，从而解决全球维生素A不足的问题。
此外，基因工程技术还可以用于提高食物的抗氧化性能，延长其保存期限。
4. 伦理和安全问题
基因工程技术的迅猛发展也引发了一系列的伦理和安全问题。
其中最主要的问题之一是转基因食品的安全性问题。
虽然相关研究表明转基因食品的消费并没有明显的危害，但仍有一部分人对其安全性表示担忧。
此外，基因工程技术的滥用可能导致人类基因组的不可逆变化，引起一系列不可预测的后果。
因此，在推进基因工程技术的发展和应用时，必须加强伦理监管和风险评估。
5. 总结
基因工程是一种通过对基因的改变和重组来改变生物体特性和功能的技术。
其在医学、农业、食品科学等领域有着广泛的应用。
然而，基因工程技术的发展也引发了一系列的伦理和
安全问题。
因此，在推进基因工程的发展和应用时，必须加强相关的伦理监管和风险评估，确保其安全性和可持续发展。