基因工程及其应用

基因工程及其应用一．学习目标（1）能简述基因工程的基本原理及操作步骤。

（2）能举例说明基因工程在农业、医药等领域的应用。

（3）了解转基因生物及转基因食品安全性。

二．自主学习（一）基因工程1.概念：基因工程，又叫做或。

通俗地说，就是，把一种生物的某种基因，加以，然后放到，地改造生物的。

2.原理：_____________________。

3.基本工具（1）基因的“剪刀”：指______________（简称_ _____），具有特异性，即一种限制酶只能识别一种_________的核苷酸序列，并在_______的位点上切割DNA分子，露出。

（2）基因的“针线”：指________ ，它能在__________与________之间形成一定的化学键，将两条DNA片段连接起来，而互补的碱基之间通过_________连接的。

（3）基因的运载体：常用的运载体有质粒、______ 、______ 等。

质粒主要存在于许多____ 和_______ 等生物中，其作用是将______送入受体细胞。

质粒：是或外，能的状DNA分子，通常含有，如大肠杆菌中的质粒。

4. 基本步骤（1）过程：__________→目的基因与运载体结合→将目的基因导入受体细胞→___________。

（2）成功的标志：获得_______________。

（二）基因工程的应用1.作物育种人们利用基因工程的方法，获得了___ ___、稳产和具有____ __的农作物，培育出了具有各种__ ____的作物新品种。

如：转基因抗虫棉、转基因奶牛等。

2.药物研制利用基因巩固才方法，能够地生产出、的药品，如、、、、、等等。

3.环境保护可利用转基因细菌降解______化合物，吸收环境中的______，分解泄漏的_____，处理__ ____等。

（三）转基因生物和转基因食品的安全性1. 认为转基因生物和转基因食品安全的理由：从化学本质上看，转基因食品的构成与非转基因食品一样，都由___ _、____ 和____ 组成。

2. 我国2001年5月公布了 ，对 的研究和试验、生产和加工、经营和出口等作了具体规定。

三．合作探究与展示1.若下图是某种限制性核酸内切酶或某种DNA 连接酶对某一特定DNA 序列的切割或连接点示意图，试着析限制性核酸内切酶在脱氧核苷酸链上的切点、切断的化学键名称、切割后得到的黏性末端序列；DNA 连接酶的连接点、连接的化学键名称。

2. 仔细理解课本P103基因工程操作的步骤及图6-6，根据课本P104举例的转基因抗虫棉的相关知识，画出转基因抗虫棉的育种流程图。

3 如2小题所示，实际操作过程中，如何检测目的基因是否成功导入受体细胞？如何检测导入受体细胞的基因是否成功表达？【课堂训练】例1 质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是（）①能自主复制②不能自主复制③结构很小④蛋白质⑤环状RNA ⑥环状DNA ⑦一些类型含有抗生素抗性基因A.①③⑤⑦B.②④⑥C.①③⑥⑦D.②③⑥⑦解析：质粒是存在于细菌及酵母菌等生物的细胞中，除拟核或细胞核外，能够自主复制的环状DNA分子。

目前，最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其基因组中常含有青霉素抗性或四环素抗性基因，可作为检测目的基因是否成功导入受体细胞的标记基因。

答案：C例2 下列关于基因工程应用的叙述，正确的是( )A、基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因B．基因诊断的基本原理是DNA分子杂交C．一种基因探针能检测水体中的各种病毒D．原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良解析：基因治疗是指将健康的外源基因导入有缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的，不是处理缺陷基因的。

基因探针利用的是DNA分子杂交原理，所以具有专一性，一种基因探针只能检测一种疾病或病毒。

基因工程可以实现用原核基因改良真核生物的遗传性状，如抗虫棉的培育。

原核生物的基因也可以在真核生物体内起作用，如抗虫棉。

答案：B变式训练质粒是基因工程中最常用的运载体，它存在于许多细菌体内。

质粒上的标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因（目的基因）是否转移成功。

外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，下表是外源基因的插入位置（插入点有a、b、c），请根据表中提供细菌的生长情况推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是( )A.①是c；②是b；③是aB.①是a和b；②是a；③是bC.①是a 和b ；②是b ；③是aD.①是c ；②是a ；③是b四．拓展训练A1.下列关于限制酶的说法不正确的是（ ）A ．限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布B ．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C ．不同限制酶切割DNA 的切点不同D ．限制酶的作用之一可用来提取目的基因2.DNA 连接酶的作用是（ ）A ．子链和母链间形成氢键B ．黏性末端之间形成氢键C ．两个DNA 末端间的缝隙连接D ．ABC 都对3.下列是由限制酶切割形成的DNA 片段，能用相应的DNA 连接酶恢复连接的组合是 （ ）A ．①③；②④B ．①②；③④C ．①④；②③D ．以上都对4.下列正确表示基因操作“四部曲”的是（ ）A ．提取目的基因→目的基因导入受体细胞→目的基因与运载体结合→目的基因表达和检测B ．目的基因表达和检测→提取目的基因→目的基因与运载体结合→目的基因导入受体细胞C ．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→目的基因表达和检测D ．目的基因与运载体结合→提取目的基因→将目的基因导入受体细胞→目的基因表达和检测5.下列与基因工程无关的是（ ）A ．生产胰岛素B ．生产干扰素C ．生产乙肝疫苗D ．生产青霉素6.如果科学家通过转基因技术成功地把一位女性血友病患者的造血细胞进行改造，使其凝血功能恢复正常。

那么她后来所生的儿子中（ ）A ．全部正常B ．一半正常C ．全部有病D ．不能确定7. 下图示限制酶切割某DNA 分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点是A ．CTTAAG ，切点在C 和T 之间B ．CTTAAG ，切点在G 和A 之间C ．GAATTC ，切点在G 和A 之间D ．GAATTC ，切点在C 和T 之间8.利用基因工程，将人的基因转入细菌细胞或活的动物体细胞内，生产药物蛋白质。

（1）在基因工程操作中所用的基因“剪刀”是____ ___ ，基因“针线”是__ ，①···CTGCA ②···G ③ G ··· ④AATTC ··· ···G ··· ···CTTAA ACGTC ··· G ···基因“运载工具”是________ 。

（2）人的基因和异种生物的基因拼接在一起，是因为它们的基本组成单位都是________，空间结构均为___________，且都遵循__________原则。

（3）人的基因在异种生物细胞中表达成蛋白质时同样需要经过__ _____和____ ____两个步骤。

（4）人的基因在异种生物细胞内能够同样表达，说明______________________。

五．拓展训练B1．科学家通过基因工程培育抗虫棉时，需要从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，“放入”棉花的细胞中与棉花的DNA结合起来并发挥作用，请回答下列有关问题：（1）从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是_______，此工具的特点是__ __。

（2）与杂交育种，通过基因工程来培育新品种的主要优点是（多选）（）A．目的性强，能定向改造生物性状 B．育种周期短C．容易获得目的基因 D．打破物种界限、实现基因交流（3）转基因抗虫棉的应用在环境保护上有何价值？。

（4）基因工程技术在造福人类的同时，有可能带来哪些风险？(5)苏云金芽孢杆菌的基因能在棉花体内表达：从遗传角度看，说明了细菌和棉花共用一套；从进化角度看，说明了细菌和棉花有共同的；从细胞结构角度看，说明了细菌和棉花都有合成蛋白质的。

2．下图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”示意图，所用载体为质粒A。

已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒A导入细菌B后，其上的基因能得到表达。

请回答下列问题：（1）图中的目的基因是指：_________________________。

（2）人工合成目的基因的途径一般有哪两条？___________________________ ___________________________ _____________________（3）如何将目的基因和质粒结合成重组质粒（重组DNA分子）？______ ___________________________ _____________________（4）目前把重组质粒导入细菌细胞时，效率还不高，导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入的是普通质粒A，只有少数导入的是重组质粒。

以下步骤可鉴别得到的细菌是否导入了质粒A或重组质粒：将得到的细菌涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的就导入了质粒A或重组质粒；反之则没有。

使用这种方法鉴别的原因是______ __________________________________________ __________________________。

（5）若把通过鉴定证明导入了普通质粒A或重组质粒的细菌放在含有四环素的培养基上培养，会发生的现象是____ _，原因是_____ __ _。

（6）导入细菌B细胞中的目的基因成功表达的标志是什么？______ ___________________________ 。