《基因工程的原理》 学习任务单

《基因工程的原理》学习任务单
一、学习目标
1、理解基因工程的基本概念和重要性。

2、掌握基因工程的主要步骤和技术原理。

3、了解基因工程在农业、医学、工业等领域的应用。

二、学习内容
（一）基因工程的定义和发展历程
基因工程，又称基因拼接技术和 DNA 重组技术，是以分子遗传学
为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来
源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种 DNA 分子，然后导入活
细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。

基因工程的发展历程可以追溯到 20 世纪 70 年代。

1973 年，科恩
（S Cohen）和博耶（H Boyer）等科学家完成了将不同来源的 DNA 片
段连接成一个重组 DNA 分子，并将其导入大肠杆菌细胞中进行表达的
实验，标志着基因工程的诞生。

此后，基因工程技术不断发展和完善，在生命科学研究和实际应用中发挥了越来越重要的作用。

（二）基因工程的基本工具
1、限制性内切酶
限制性内切酶是一类能够识别特定核苷酸序列，并在特定位置切割DNA 分子的酶。

它们能够在 DNA 分子上产生粘性末端或平末端，为DNA 片段的连接提供了便利。

2、 DNA 连接酶
DNA 连接酶能够将两个具有互补粘性末端或平末端的 DNA 片段连
接起来，形成一个完整的 DNA 分子。

3、载体
载体是能够携带目的基因进入受体细胞的工具。

常用的载体有质粒、噬菌体和病毒等。

载体通常具有自我复制能力、多个限制性内切酶切
割位点和标记基因等特点。

（三）基因工程的基本步骤
1、目的基因的获取
目的基因的获取方法主要有从基因文库中获取、利用 PCR 技术扩
增和通过化学方法人工合成等。

2、基因表达载体的构建
将目的基因与载体连接，构建成基因表达载体。

这一步骤需要使用
限制性内切酶和 DNA 连接酶，确保目的基因能够在受体细胞中正确表达。

3、将目的基因导入受体细胞
将构建好的基因表达载体导入受体细胞，常用的方法有转化法（用
于细菌等微生物）、农杆菌转化法（用于植物细胞）和显微注射法
（用于动物细胞）等。

4、目的基因的检测与鉴定
导入受体细胞的目的基因是否成功表达，需要进行检测和鉴定。

常
用的方法有分子水平的检测（如 DNA 分子杂交、核酸分子杂交等）和
个体水平的鉴定（如抗虫或抗病的接种实验等）。

（四）基因工程的应用
1、农业领域
基因工程在农业领域的应用主要包括培育抗虫、抗病、抗逆的农作
物新品种，提高农作物的产量和品质，以及改良农作物的营养成分等。

2、医学领域
在医学领域，基因工程可以用于生产药物（如胰岛素、生长激素等）、基因治疗（治疗某些遗传性疾病和恶性肿瘤等）、疾病诊断
（通过检测基因的突变来诊断疾病）等。

3、工业领域
基因工程在工业领域的应用主要有生产工业用酶、生物材料和生物
燃料等。

三、学习资源
1、教材：《分子生物学》、《基因工程原理》等。

2、在线课程：各大在线教育平台上的基因工程相关课程。

3、学术论文：在学术数据库中搜索基因工程相关的研究论文。

4、科普视频：在视频网站上搜索基因工程的科普视频。

四、学习方法
1、自主学习
认真阅读教材和相关资料，理解基因工程的基本原理和技术。

2、小组讨论
与同学组成学习小组，讨论学习过程中遇到的问题，共同解决。

3、实践操作
如果有条件，可以进行一些简单的基因工程实验，加深对理论知识的理解。

4、案例分析
通过分析基因工程在实际应用中的案例，了解其应用价值和潜在风险。

五、学习评价
1、在线测试
完成在线课程中的测试题目，检验对知识的掌握程度。

2、作业
完成老师布置的书面作业，包括简答题、论述题等。

3、项目报告
选择一个基因工程相关的课题，撰写项目报告，展示对知识的综合运用能力。

4、课堂表现
积极参与课堂讨论，回答老师的提问，展示学习成果。

六、拓展学习
1、了解基因编辑技术的原理和应用，比较其与基因工程的异同。

2、关注基因工程领域的最新研究进展和伦理问题，思考其对社会和人类未来的影响。