基因工程的应用(浙科版)
高中生物选修3(浙科版)知识点总结
第一章基因工程一、工具酶的发觉和基因工程的诞生1、基因工程的概念：（1）广义的遗传工程：泛指把一种生物的遗传物质（细胞核、染色体脱氧核糖核酸等）移到另一种生物的细胞中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中表达。
（2）基因工程：就是把一种生物的基因转入另一种生物体中，使其产生我们须要的基因产物，或者让它获得新的遗传性状。
基因工程的核心是构建重组DNA分子。
由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA 重组技术。
（3）基因工程诞生的理论基础：DNA是遗传物质的发觉过程、DNA双螺旋结构的确立、遗传信息传递方式的认定。
2、基因工程的基本工具（1）“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）①来源：主要是从原核生物中分别纯化出来的。
②功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并能切割（使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开），因此具有专一性。
例如：某种限制性核酸内切酶能识别的序列是GAATTC,能在G和A之间切割DNA，如下图所示。
黏性末端黏性末端③结果：能将DNA分子切割成很多不同的片段。
备注：不同DNA分子用同一种限制性核酸内切酶切割形成的黏性末端都相同；同一个DNA分子用不同限制性核酸内切酶切割，产生的黏性末端一般不相同。
（2）“分子缝合针”——DNA连接酶①作用：将具有末端碱基互补的2个DNA片段连接在一起（缝合磷酸二酯键）形成的DNA分子称为重组DNA 分子。
因此，DNA连接酶具有缝合DNA片段的作用，可以将外源基因和载体DNA连接在一起。
（3）“分子运输车”——载体——质粒①载体具备的条件：1）能在受体细胞中复制并稳定保存。
2）具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。
3）具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
②最常用的载体——质粒：质粒在细菌中以独立于拟核之外的方式存在，是一种特殊的遗传物质，并具有自我复制实力的双链环状DNA分子。
基因工程技术在生物学中的应用
基因工程技术在生物学中的应用基因工程技术是一项重要的生物学技术，通过对生物体内的基因进行修改和操控，可以实现对生物体结构和功能的调控。
基因工程技术在生物学领域中有着广泛的应用，不仅为生物学研究提供了强大的工具，还为医学、农业和环境保护等领域带来了巨大的进展。
一、基因工程技术在医学中的应用基因工程技术在医学领域中具有重要的应用价值。
通过基因工程技术，科学家们可以研发新型的药物和治疗方法，对遗传性疾病进行基因治疗。
例如，针对某些遗传性疾病，科学家们通过基因工程技术将正常的基因导入患者体内，以修复或替代异常基因，从而实现治疗目的。
此外，基因工程技术还可以用于制备重组蛋白，如用重组人胰岛素治疗糖尿病。
二、基因工程技术在农业中的应用基因工程技术在农业领域中的应用有着广泛的意义。
通过基因工程技术，科学家们可以对农作物进行基因改良，使其具备抗病虫害、耐旱抗逆等性状，提高农作物的产量和质量。
例如，转基因作物的推广应用，使得农作物对于除草剂的耐受性增强，从而减少了农药的使用量，环境友好和农民受益。
此外，通过基因工程技术，科学家们还可研发新型的农药和肥料，提高农作物的生长速度和抗逆能力。
三、基因工程技术在环境保护中的应用基因工程技术在环境保护领域中扮演着重要的角色。
通过基因工程技术，科学家们可以利用微生物修复土壤和水体中的污染物，对于环境污染的治理起到了积极的作用。
例如，利用基因工程技术改造的微生物可以降解有机物和重金属，减少污染物的积累和毒性。
此外，基因工程技术还可以用于生物多样性保护，通过保护濒危物种的基因库，实现物种的保育和繁衍。
四、基因工程技术在生物学研究中的应用基因工程技术为生物学研究提供了强大的工具和方法。
通过基因工程技术，科学家们可以构建基因库，使得对目标基因的研究更加深入和精确。
例如，克隆技术可以用于扩增目标基因，进一步研究基因的表达调控和功能。
此外，基因敲除和基因编辑技术可以帮助科学家们研究基因在生命活动中的作用和机制，揭示生物体的发育和生理过程。
基因工程的应用
基因工程的应用基因工程是一项涉及生物学、遗传学和分子生物学等多个学科的跨学科领域，其研究内容主要是改变或操作生物体的遗传结构和功能。
随着科技的不断发展，基因工程已经在许多领域的应用中发挥了重要作用。
本文将探讨基因工程在药物研发、农业生产和环境治理等方面的应用。
一、基因工程在药物研发中的应用1. 重组蛋白药物的生产基因工程技术被广泛应用于生产重组蛋白药物，如胰岛素、生长激素和抗体等。
通过将需要表达的外源基因导入至目标细胞中，可以使细胞表达并产生大量的蛋白质药物。
这种方法不仅提高了药物的生产效率，还使得药物更加纯净和安全。
2. 基因治疗基因治疗是一种通过修复或替换异常基因来治疗遗传性疾病的方法。
通过基因工程技术，可以将正常的基因导入至患者的细胞中，使其恢复正常功能。
这种方法在一些遗传性疾病的治疗中已经取得了一定的成功，为患者带来了福音。
二、基因工程在农业生产中的应用1. 转基因作物的培育转基因作物是指通过基因工程技术对植物进行基因改造，使其获得新的性状或提高特定性状的表达。
这些性状可以包括抗病虫害能力的增强、耐逆性的提高以及产品质量的改良等。
转基因作物的出现有效解决了传统农业生产中所遇到的一系列问题，为粮食生产和生物资源的可持续利用提供了新途径。
2. 动物转基因技术基因工程技术也可以应用于动物的遗传改良。
一些转基因动物被用于生产药物，如转基因小鼠用于人类疾病的研究和药物的筛选。
此外，转基因动物在畜禽养殖中也可提高产品质量和产量，满足不同层次的市场需求。
三、基因工程在环境治理中的应用1. 污水处理通过基因工程技术，可以设计出一些具有特定代谢能力的微生物，用于处理工业和农业废水中的有机物。
这些微生物可以高效地降解废水中的有害物质，从而减少对环境的污染和危害。
2. 生物修复基因工程也可以应用于生物修复领域。
通过导入具有降解能力的基因到环境中存在污染物的微生物中，促使其对污染物进行生物降解。
这种方法可以有效地修复受到重金属、有机污染物等污染的土壤和水域，减少对生态环境的破坏。
高中生物选择性必修三 第3章 第3节 基因工程的应用
学习目标
1.举例说明基因工程在农牧业、医药卫生及食品工业 的应用。 2.举例说出日常生活中的转基因产品,理性看待基因工 程给我们的生产和生活带来的影响。
一、基因工程在农牧业方面的应用 1.转基因抗虫植物 (1)方法:从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因,将其导入作物 中。 (2)成果:转基因抗虫棉花、玉米、水稻等。 (3)意义:减少化学杀虫剂的使用,降低生产成本,减少环境污染。 2.转基因抗病植物 (1)方法:将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中。 (2)成果:转基因抗病毒甜椒、番木瓜等。 (3)意义:能获得用常规育种方法很难培育出的抗病的新品种。
答案D 解析萤火虫与烟草的遗传物质都是双链DNA,这是完成基因重组的 基础,①正确;自然界的所有生物几乎都共用一套遗传密码,②正确; 萤火虫的荧光素基因导入烟草细胞使得该转基因植株通体光亮,可 见荧光素基因在该植株中成功表达,即烟草体内合成了荧光素,③ 正确;萤火虫与烟草细胞合成蛋白质的方式基本相同,都是以mRNA 为模板,在核糖体上,经氨基酸脱水缩合形成蛋白质,④正确。
探究点一
探究点二
答案C 解析重组质粒形成后需要通过农杆菌转化法等方法导入棉花的叶 肉细胞;如果抗虫基因导入棉花叶肉细胞的细胞质中,转基因棉花 的花粉中不含该基因,如果导入细胞核基因中,该转基因植株相当 于杂合子,后代会发生性状分离;抗虫棉的选择作用使具有抗性突 变的棉铃虫生存下来,经过长时间积累,棉铃虫的抗性会增强。
2.科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞并获得高水平 的表达。长成的烟草植株通体光亮,堪称自然界的奇迹。这一研究 成果表明( ) ①萤火虫与烟草的DNA结构基本相同 ②萤火虫与烟草共用一套遗传密码 ③烟草体内合成了荧光素 ④萤火虫和烟草合成蛋白质的方式基本相同 A.①③ B.②③ C.①④ D.①②③④
基因工程的运用
3、检测目的基因是否翻译成蛋白质
从转基因生物中提取出蛋白质（抗原） 从转基因生物中提取出蛋白质（抗原） 用相应的抗体进行抗原抗体杂交 若有杂交带出现则表明目的基 因已经形成蛋白质产物
4、个体生物学水平上的鉴定
抗病、抗虫实验， 抗病、抗虫实验，以确定是否具有抗性 以及抗性的大小。 以及抗性的大小。
转基因生物与目的基因的关系
抗 虫 棉 Bt 毒 蛋 白 基 因 抗真菌 抗盐碱 耐寒 抗除 增强 降低 一枯丝 和干旱 的番 草剂 甜味 乳糖 茄 大豆 的水 的奶 核菌的 作物 果 烟草 牛
几丁质 酶基因 和抗毒 素合成 基因 调节细 胞渗透 压的基 因 抗冻 蛋白 基因 抗除 草剂 基因 甜味 基因 肠乳 糖酶 基因
单 子 叶 植 物 常 用
2、基因枪法
3、花粉管通道法：我国独创，简便经济。 花粉管通道法：我国独创，简便经济。
4、显微注射法
（１）将含有目的基因的表达载体提纯,并使DNA浓 将含有目的基因的表达载体提纯,并使DNA浓 表达载体提纯 DNA 度保持在1 度保持在1-3ug/ml; （２）从雌性动物体内取出卵或受精卵 从雌性动物体内取出卵 （３）用显微注射法进行体外注射入受精卵中 用显微注射法进行体外注射入受精卵中 体外注射 （４）将含目的基因的受精卵培养成早期胚胎，再 将含目的基因的受精卵培养成早期胚胎， 早期胚胎 移植到输卵管或子宫中发育成新个体 发育成新个体。 移植到输卵管或子宫中发育成新个体。
寻根问底—— 寻根问底 在抗病转基因植物中， 在抗病转基因植物中，为什么使用病毒外壳蛋 白基因可以抗病毒侵染？是否存在局限性？ 白基因可以抗病毒侵染？是否存在局限性？
一种假说认为：CP基因在植物细胞内表达积累后， 一种假说认为：CP基因在植物细胞内表达积累后， 基因在植物细胞内表达积累后 当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞后， 当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞后，会立即被 这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核酸分子的 这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核酸分子的 复制和翻译。另一种假说认为： 复制和翻译。另一种假说认为：植物细胞内积累的 病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳 抑制病毒脱除外壳， 病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分 子不能释放出来。然而最近的研究表明， 子不能释放出来。然而最近的研究表明，如果将病 毒的外壳蛋白的AUG起始密码缺失， AUG起始密码缺失 毒的外壳蛋白的AUG起始密码缺失，使之不能被翻 或者将外壳蛋白基因变成反义RNA基因， RNA基因 译，或者将外壳蛋白基因变成反义RNA基因，整合 到植物细胞染色体上，转基因植物则有很好的抗性。 到植物细胞染色体上，转基因植物则有很好的抗性。 因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用， 抗性机理不是外壳蛋白在起作用 因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用， 而是CP基因转录出RNA CP基因转录出RNA后 与入侵病毒RNA RNA之间的相 而是CP基因转录出RNA后，与入侵病毒RNA之间的相 互作用起到了抗性作用。 互作用起到了抗性作用。
基因工程技术应用
基因工程技术应用
基因工程技术是一种利用现代生物技术修改和操作生物体基因组的方法。
它已被广泛应用于医学、农业、环境保护、工业等领域，具有广阔的应用前景。
以下是基因工程技术的一些应用：
1.医学领域：基因工程技术可用于制造生物制品，如疫苗、生长因子、单克隆抗体等，并用于基因治疗、基因诊断和基因药物研发。
2. 农业领域：基因工程技术可用于转基因作物的研究和开发，使植物具有抗虫、抗病、耐旱等优良性状，提高作物产量和品质，并减少农药的使用。
3. 环境保护：基因工程技术可用于生物修复，通过改良微生物的代谢途径和生物降解能力，降解化学污染物和有机废弃物，达到环境保护的目的。
4. 工业生产：基因工程技术可用于大肠杆菌等微生物的发酵工业，生产多种化学物质和能源，在环保、生物技术、新材料等领域有广泛应用。
总的来说，基因工程技术的应用范围和前景非常广泛，可以改善人类生活品质和促进社会发展。
1.3 基因工程的应用
异想天开
二、动物基因工程前景广阔
1.用于提高动物生长速度
2.用于改善畜产品的品质
例如将 乳糖酶基因 导入奶牛基因组，使转基 因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大 减低 。
3.用转基因的动物生产药物
方法： 乳腺生物反应器
注意： 雌性个体才能生产药物
★为什么乳腺能成为基因药物最理想的表 达场所呢？ ⑴乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体 内循环，不会影响转基因动物本身的生理 代谢反应。 ⑵从乳汁中获取目的基因产物，产量高， 易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰 加工，具有稳定的生物活性。
一、植物基因工程硕果累累
转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,以及改 良农作物的品质和利用植物生产药物等方面.
1.抗虫转基因植物
主要杀虫基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基 因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等
Bt毒蛋白 我国的转基因抗虫棉就是转入了 基因培育 出来的。因为用化学农药防治害虫最大的危害是环境 污染，因此可将具有杀虫活性的基因导入到农作物中。
1990年9月14日，安德森对一例患ADA缺乏症 的4岁女孩进行基因治疗。这个4岁女孩由于遗 传基因有缺陷，自身不能生产ADA，先天性免 疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。他 们将这个女孩的白血球进行基因改造，使有缺 陷的基因被健康的基因替代，然后把含正常白 血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中。在 以后的10个月内她又接受了7次这样的治疗， 同时也接受酶治疗。后来，她的免疫功能日趋 健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活， 并进入普通小学上学。
2.抗病转基因植物
引起生物生病的微生 物，主要有病毒、真菌 和细菌等
抗病基因： 病毒外壳蛋白基因、 病毒的复制酶基因. 抗真菌基因： 几丁质酶基因、 抗毒素合成基因.
3.3 基因工程的应用
三 基因工程在食品工业方面的应用
2 实例
①阿斯巴甜：一种普遍使用的甜味剂， 主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成， ②凝乳酶： 这两种氨基酸可通过基因工程实现大规模生产。
应用：奶酪生产中用来凝聚固化奶中的蛋白质
制备方法：将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵 母菌的基因组中， 再通过工业发酵批量生产凝乳酶
3.为什么将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组能降低牛奶中的乳糖含量？ 肠乳糖酶基因在奶牛乳腺细胞中表达出乳糖酶， 可以分解乳汁中的乳糖。
二 基因工程在医药卫生领域的应用
医
基因改造微生物或动植物的细胞生产药物
药
卫
生
领
让转基因哺乳动物批量生产药物
域
的
应
用
用转基因动物作为器官移植的供体
二 基因工程在医药卫生领域的应用
牛奶中的乳糖，食用牛奶后会出现腹泻等不适症状， 称之为乳糖不耐受。 实 例：转基因牛(乳汁中乳糖的含量大大降低)。
目的基因：肠乳糖酶基因。
思考·讨论:
1.从环境保护角度出发， 分析转基因抗虫棉与普通棉相比在害虫防治方面的优 越性有哪些？ 减少了化学农药的使用量， 降低了环境污染；降低生产成本。 2.种植转基因抗虫棉若干年后， 害虫会不会对转基因抗虫棉产生抗性？为什么？ 会。害虫会因遗传物质发生改变产生对转基因抗虫棉的抗性。
二 基因工程在医药卫生领域的应用
比较项目 基因结构
基因产物 受体细胞 导入方式 生产条件 产物提取
乳腺（房）生物反应器 哺乳动物基因的结构与人类结 构基本相同 与天然蛋白质完全相同
哺乳动物的受精卵
基因工程菌生产药物
细菌或酵母菌等生物的基因结构与人 类基因结构有较大差异 细菌细胞内缺少内质网、高尔基体等 细胞器， 合成的蛋白质可能不具有生 物活性 微生物细胞
基因工程技术的原理与应用
基因工程技术的原理与应用基因工程技术是一种将基因从一个生物体中剪切并将其插入到另一个生物体中的技术。
这些技术可以用于改变或增强生物体的特定特征，例如使它具有抗病性、耐受性或产生特定药物或化学物质。
基因工程技术已经成为现代生物学领域中不可或缺的工具。
基因工程技术的原理基因工程技术的原理基于三个关键过程：剪切、黏合和转移。
这个过程可以通过多种不同的方法来实现，包括限制性酶切、DNA合成和PCR扩增等。
限制性酶切是一种能够切割DNA分子的酶。
每种限制性酶都有一种特定的DNA序列，称为它的“切点”。
当DNA分子中具有这种特定序列时，限制性酶就可以将DNA分子切成两段。
DNA合成也可以用于基因工程技术。
科学家们可以设计一小段符合特定要求的DNA序列，然后将其注入到宿主细胞，使其复制起来。
这种方法通常用于制造基因工程疫苗。
PCR扩增是一种利用酶催化反应，在较短时间内复制出许多目标基因序列的方法。
这种方法非常适合分析、研究和操作极小的DNA样本。
基因工程技术的应用基因工程技术已经成为现代生物学领域的一个重要工具，可以应用于许多领域。
以下是一些已知的基因工程应用：1. 生物制药：通过基因工程改造微生物，可以自然地生产药物和其他有用产品，而无需化学方法。
2. 农业：基因工程技术被用来改良作物，使其更加耐旱、耐盐、抗虫害等。
这有助于增加农作物的产量和改善农民的经济生活。
3. 环境：基因工程技术可以用于治疗有害化学物质和有毒废物的生物降解。
此外，基因工程还可用于生态恢复，帮助繁衍灭绝或危及物种。
4. 医学：基因工程技术可应用于药物研究、设备技术开发、基因治疗和现代医学的某些新型技术。
总体而言，基因工程技术已成为现代生物学领域的一个强大工具。
然而，需要注意的是，由于基因工程技术的使用通常涉及对生物体进行重大干预，因此需要小心管理和监管，以确保其安全和可持续性。
基因工程的原理和应用
基因工程的原理和应用基因工程是指通过对DNA分子进行操作，对一个细胞或一个生物进行改良或修饰的技术。
科学家们可以通过添加、删除或改变DNA分子的序列，进而实现对生物形态、生理和功能的改良和控制。
基因工程的原理基因工程的原理基于DNA结构与功能的深入研究和调控。
DNA分子由四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、鳞状细胞素）组成，这些碱基按照特定的顺序排列组成一段DNA序列，而每段DNA序列实际上指定了一个特定的蛋白质。
在细胞周期中，一个DNA分子会复制成两个相同的DNA分子，这个过程称为DNA复制。
细胞将一段特定的DNA序列转录成RNA分子，RNA分子再被翻译成对应的蛋白质。
这个过程称为基因表达。
基因工程的目标是改变细胞或生物的基因组，从而控制或增强目标特征。
基因工程可以通过三个基本步骤实现：1）研究和识别特定DNA序列， 2）设计和构建DNA分子， 3）将新DNA分子导入到细胞或生物中。
研究和识别特定DNA序列通过DNA测序和比对实现；设计和构建DNA分子则需要利用DNA合成和修饰技术；将新DNA分子导入到细胞或生物中可以通过细胞培养、转染或注射等技术完成。
基因工程的应用基因工程技术的应用范围非常广泛，可以应用于医学、农业、工业、环境等各个领域。
以下是基因工程的几个主要应用：1. 生物制药在生物制药领域，基因工程技术可以用来生产各种人类蛋白质激素、酶、抗体等生物大分子药物。
例如，糖尿病患者需要注射胰岛素来控制血糖水平，而基因工程技术可以用重组DNA技术生产大量高纯度的胰岛素。
2. 农业改良基因工程技术可以用于改良作物，让植物能够在恶劣环境中生存并提高产量和品质。
例如，科学家可以用基因工程技术来加强作物抗病，提高耐旱性和耐盐碱性，并增加营养价值。
3. 生物检测基因工程技术可以研制出高灵敏度、高特异性的生物检测方法。
例如，反转录聚合酶链反应（RT-PCR）技术可以检测和定量特定的核酸序列，因此被广泛应用于生物标记检测、药物筛选和疾病诊断等方面。
基因工程的应用
基因工程的应用基因工程是指通过改变生物体的遗传物质DNA序列，对其基因组进行修改和重组的技术手段。
它已经广泛应用于许多领域，包括农业、医学和工业等，为人类带来了许多益处和希望。
本文将探讨基因工程在这些领域的应用。
一、农业领域1.转基因植物基因工程技术使得科学家能够向植物中引入异源基因，使植物拥有抗虫、抗草甘膦等抗性能力，从而提高植物的产量和抵抗力。
例如，转基因玉米可以抵抗玉米螟的攻击，转基因大豆可以耐受除草剂的农药，这样可以减少农药的使用，提高农作物的质量和产量。
2.转基因动物基因工程还可以用于改良家禽、家畜等农业动物。
通过引入特定的基因，科学家可以使家禽生长更快、抵抗疾病能力更强，提高家畜的肉质和产量。
这有助于满足人们不断增长的食品需求，并提高食品的质量和安全性。
3.抗性育种基因工程技术可以用于改进常规育种方法，筛选出能够抵抗病虫害和逆境环境的作物品种。
通过定向的基因编辑或转基因技术，可以加强作物对病毒、真菌和昆虫等的抵抗能力。
这为农业生产提供了新的工具和途径。
二、医学领域1.基因治疗基因工程的一项重要应用是基因治疗。
科学家可以通过引入正常基因来修复或替换患者体内缺失或异常的基因。
这项技术为许多遗传性疾病的治疗提供了新的希望，例如囊性纤维化、血友病等。
2.生物制药基因工程技术使得人类能够利用重组DNA技术来生产大量的蛋白质和药物。
通过将目标基因转入快速繁殖的细胞中，科学家可以生产出例如胰岛素、人生长激素等重要药物。
这种方法比传统的化学合成药物更有效，并且避免了使用遗传工程技术的副作用。
三、工业领域1.生物能源基因工程技术可以改良微生物，使其具备高效合成生物能源的能力。
例如，通过改造细菌的代谢途径，可以使其在发酵过程中生产出醇类燃料，如乙醇和丁醇。
这种方式对于替代化石燃料和减少温室气体排放具有重要意义。
2.环境修复基因工程技术还可以应用于环境修复。
通过改造微生物的遗传物质，科学家可以使其具备降解有害物质的能力，如油污染物、有机化合物等。
基因工程的应用
基因工程的应用基因工程（英语：Genetic engineering）又称为遗传工程、转基因、基因修饰，是一种使用生物技术直接操纵有机体基因组、用于改变细胞的遗传物质的技术[1]。
包括了同一物种和跨物种的基因转移以产生改良的或新的生物体。
可以通过使用分子克隆技术分离和复制需要的遗传物质以产生DNA序列，或通过合成DNA，然后插入宿主生物体，以此将新的遗传物质插入宿主基因组中。
可以使用核酸酶除去或“敲除”基因。
基因靶向是使用同源重组来改变内源基因的不同技术，并且可以用于缺失基因，去除外显子，添加基因或引入点突变。
通过基因工程产生的生物体被认为是转基因生物体（GMO）。
第一种转基因生物是1973年产生的细菌和1974年的转基因小鼠。
利用细菌产生胰岛素在1982年商业化，转基因食品自1994年以来一直销售。
作为宠物设计的第一种转基因生物GloFish于2003年12月首先在美国销售。
遗传工程技术已经应用于许多领域，包括研究、农业、工业生物技术和医学。
用于洗衣洗涤剂和药物如胰岛素和人生长激素的酶现在在转基因（GM）细胞中制造，实验性转基因细胞系和转基因动物例如小鼠或斑马鱼正用于研究目的，并且转基因作物已经商业化。
基因工程是一种在分子水平上对基因进行操作的复杂技术原理遗传工程是改变生物的遗传组成使用的技术，包括了删除可遗传材料，和将生物体外直接制备的DNA导入宿主或细胞，然后与宿主融合或杂交。
这涉及使用重组核酸（DNA或RNA）技术来形成可遗传遗传材料的新组合，然后通过载体系统间接地或通过显微注射，大量注射和微囊化技术直接掺入该材料。
遗传工程通常不包括传统的动物和植物育种、体外受精、多倍体育种、人工诱变和细胞融合技术，因为在该过程中不使用经过重组核酸或遗传修饰的生物体。
然而，欧盟也将遗传工程广泛定义为包括选择育种和其他人工选择手段。
克隆和干细胞技术，虽然不被认为是遗传工程，但也是与基因工程密切相关的，可以在其中使用基因工程。
【优化方案】2012高考生物总复习 第一章第三节基因工程的应用课件 浙科版选修3
2．转基因动物 ． 指转入了__________的动物 的动物， 指转入了 外源基因 的动物 ， 解决了传统的杂交 育种方法费时费力的缺陷。 育种方法费时费力的缺陷。 二、基因工程与疾病治疗 1．基因工程药物 ． 如用工程菌生产人的胰岛素、 生长激素、 如用工程菌生产人的胰岛素 、 生长激素 、 干扰素 和乙型肝炎疫苗等。 和乙型肝炎疫苗等。 2．基因治疗 ． (1)原理 ： 利用正常基因纠正或补偿基因的缺陷的 原理： 原理 方案，即把_________导入患者体内 导入患者体内， 方案 ， 即把 正常基因 导入患者体内 ， 使该基因的 表达产物发挥功能， 从而达到治疗疾病的目的， 表达产物发挥功能 ， 从而达到治疗疾病的目的 ， 而原有缺陷基因一般不作处理。 而原有缺陷基因一般不作处理。
2．基因治疗 ．
3．基因工程药物 ． 药物 成分 用途 传统方法 基因工程
治疗胰岛 从猪和羊 通过基因工程 胰岛 蛋白 素依赖型 的胰腺中 技术利用大肠 素 质 提取 杆菌生产 糖尿病
基因工程 通过人白细胞 治疗病毒 干扰素基因在 干扰 糖蛋 从人血液 性肝炎和 受体细胞中的 中提取 素 白 肿瘤 克隆和表达获 取 通过基因工程 乙型 蛋白 预防乙型 技术利用酵母 肝炎 无 质 肝炎 菌或哺乳动物 疫苗 细胞生产
据图回答： 据图回答： (1) 图 中 将 人 乳 铁 蛋 白 基 因 插 入 载 体 ， 需 用 ______________限制酶同时酶切载体和人乳铁 限制酶同时酶切载体和人乳铁 蛋白基因。 蛋白基因 。 筛选含有重组载体的大肠杆菌首先 需要在含__________的培养基上进行。 的培养基上进行。 需要在含 的培养基上进行
(3)过程④由导入抗病基因的叶肉细胞培养成转 过程④ 过程 基因植株需要利用__________________技术 ， 技术， 基因植株需要利用 技术 依据的原理是__________________。 对获得的 依据的原理是 。 抗病基因常采用____________技术进行体外的 抗病基因常采用 技术进行体外的 大量扩增。构建抗病基因表达载体时， 大量扩增 。构建抗病基因表达载体时 ，必须使 两种工具酶。 用__________________________两种工具酶。 两种工具酶 (4)过程⑤“航天育种”方法中主要的变异类型 过程⑤ 航天育种” 过程 是________________________________。 。
基因工程的应用(1)
第二节基因工程的应用基因工程的应用(1)学习目标：1．举例说出基因工程在动物方面的应用。
2．举例说出基因工程在植物方面的应用。
课前导学:一、基因工程的应用(一)运用基因工程培育动植物新品种3.转基因生物的优点：(1)转基因生物的概念：转基因生物是指基因工程技术导入_____________培育出的、能将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。
(2)优点：能打破常规育种难以突破的____________________________，使生物之间的遗传物质相互重组和转移成为可能。
4．基因工程药物异军突起：一般用基因工程的方法，使药物蛋白基因在转基因的工程菌得到高效表达的菌类细胞株系。
成果有：大量生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等贵重药物。
质疑探究：1．“乳腺生物反应器”、“膀胱生物反应器”有何优点？2．如何通过基因工程技术获得“乳腺生物反应器”生物？3．常规育种方法有哪些？为什么会存在物种之间的界限？4．抗虫转基因植物的应用有何优点？例题精讲：1．采用基因工程技术将人的凝血因子基因导入山羊受精卵，培育出了转基因羊，但是，人凝血因子只存在与该转基因羊的乳汁中。
以下有关叙述中，正确的是（）A.人体细胞中凝血因子基因编码区的碱基对数目等于凝血因子氨基酸数目的3倍B.可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入羊的受精卵C.在该转基因羊中，人凝血因子基因只存在与乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中D.人凝血因子基因转录依赖于DNA连接酶以DNA分子中的一条链为模板合成mRNA2．下图表示科学家通过基因工程培育抗虫棉时，从苏云金芽孢杆菌中提取抗虫基因开始，到“放入”棉花细胞中与棉花的DNA分子整合起来而发挥作用的过程示意图。
请回答：(1)要产生图中的Ⅱ，首先应使用酶同时切割抗虫基因所在的DNA和运载体。
切割完成后，再采用酶将载体与该抗虫基因连接得到重组DNA(图中的Ⅱ)，该酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求？。
基因工程在生产中的应用
基因工程在生产中的应用近年来，基因工程技术得到了不断的发展和应用，这种技术被广泛地应用于农业、医疗、食品加工等各个领域。
基因工程技术的应用使得生产出来的产品质量得到了极大的提升，并且产量也有了极大的提升，基因工程技术的应用在生产中起到了非常重要的作用。
1. 基因工程在育种中的应用基因工程可以用于改变生物体的基因，使得生物体具有更好的性状，从而产生更优质的农产品。
比如，在水稻中加入一种抗虫基因，可以使得水稻对虫害的抵抗力更强，从而减少了对农药的需求。
这不仅提高了农作物的产量，而且也提高了农作物的质量。
2. 基因工程在医疗中的应用基因工程可以用于生产药品，使得药品的品质和效果得到了极大的提升。
例如，基因工程技术可以被用于生成生长激素，这种激素可以让儿童和青少年身高增加。
同时，基因工程技术也可以被用于制作疫苗和抗体，比传统的疫苗和抗体效果更好。
3. 基因工程在食品加工中的应用基因工程还可以被用于改进食品加工，从而提高食品的品质和质量。
例如，基因工程技术可以调整面包、酒类产品中的酵母基因，能够改善面包和啤酒的品质，并且提高产量。
4. 基因工程在能源生产中的应用基因工程技术可以被用于改变细菌的基因，使得其生产出的乙醇或生物柴油更加高效。
这种方法可以帮助我们解决能源危机，并且对环境没有负面影响。
5. 基因工程在环境保护中的应用基因工程技术可以用于生产质量更好的农产品，这可以减少对土地、水资源、化肥和农药的污染。
同时，基因工程技术还可以被应用于保护环境。
例如，生产出一种有益微生物，使其能够清除工业废水中的有害化学物质。
这种方法可以保护环境，减少水污染和空气污染。
基因工程技术带来了人类历史上的一次伟大革命。
虽然这项技术存在一些争议，但是我们不能否认基因工程技术在生产中的应用为我们带来的各种好处。
随着技术的不断发展，我们相信基因工程技术的应用将会越来越广泛，并且带来更加可观的效益。
基因工程技术的应用
基因工程技术的应用随着基因工程技术的逐渐成熟与普及，其在医疗、农业、工业等领域中引起了广泛的关注，已成为当今世界最受关注的科技领域之一。
医疗领域的应用基因工程技术在医疗领域的应用是最为广泛的之一。
基因工程技术通过对人体细胞基因信息的分析和改造，从而能够针对人体基因缺陷或突变导致的疾病进行治疗。
例如，遗传性疾病就是基因工程技术擅长治疗的领域之一。
比如说，血友病、先天性免疫缺陷病等遗传性疾病，这些疾病都是由于某些基因的缺陷或突变导致的。
基因工程技术通过页面创造健康的基因来替代异常的基因，以此来治疗这些疾病。
此外，基因工程技术还在研究新型的癌症治疗方法。
目前已经通过基因编辑技术实现了癌症细胞基因的修饰和改良，从而改善传统癌症治疗方法的效果。
这为癌症治疗提供了一个新的思路和方法。
农业领域的应用基因工程技术在农业领域的应用主要是改良农作物的品种和品质。
比如说，通过基因编辑技术来改善农作物的抗病能力和产量，以满足食品需求和农业生产效益。
此外，基因工程技术还可以将育种速度大大加快。
传统育种方法需要通过非常漫长的繁殖过程才能得到理想的品种，而基因编辑技术可以更加直接的修改基因序列，从而达到快速育种的目的。
工业领域的应用基因工程技术在工业领域的应用也日益增多。
比如说，基因工程技术可以应用于生物质燃料的生产，如将工业废弃物、植物残渣等转化成生物柴油、生物乙醇等产品，从而实现可持续发展。
与此同时，基因编辑技术还可以应用于纺织工业中的染色和加工过程，使得整个流程更加环保和经济高效。
总结由此可见，基因工程技术在多个领域内的应用前景十分广泛。
然而，在科技进步的同时，我们也需要注重技术伦理和道德等因素，确保技术的应用不会伤害人类的身体和精神健康，同时保护环境和生态平衡。
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诊断步骤： 诊断步骤：
→ 抽取待测组织样品 样品DNA DNA分离 → 样品DNA分离 → 化学方法或热处理使样品DNA解旋 化学方法或热处理使样品DNA解旋 使样品DNA 引入DNA DNA探针 → 引入DNA探针 → 洗脱 检测是否遗留DNA探针 杂合状态） 遗留DNA探针（ → 检测是否遗留DNA探针（杂合状态）
基因工程与环境保护
环境的净化 科学家正在尝试用转基因植物的方法来生产聚羟基 烷酯(可降解塑料） 烷酯(可降解塑料） 创造能同时分解四种烃类的“超级细菌”。 创造能同时分解四种烃类的“超级细菌” 培养出吞噬汞和降解土壤中DDT的细菌。 培养出吞噬汞和降解土壤中DDT的细菌。 DDT的细菌 能净化镉污染的植物。 能净化镉污染的植物。 努力构建新杀虫剂，取代生产过程中耗能多， 努力构建新杀虫剂，取代生产过程中耗能多，又易 造成环境污染的农药。 造成环境污染的农药。
1.我国科学家运用基因工程技术， 1.我国科学家运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆 我国科学家运用基因工程技术 菌的抗虫基因导入棉花细胞并成功表达， 菌的抗虫基因导入棉花细胞并成功表达，培育出 了抗虫棉。 了抗虫棉。下列叙述不正确的是 ( D ) A.RNA RNA聚合酶对于抗虫基因在棉花细胞中的表达 A.RNA聚合酶对于抗虫基因在棉花细胞中的表达 不可缺少 B.重组DNA分子中增加一个碱基对 重组DNA分子中增加一个碱基对， B.重组DNA分子中增加一个碱基对，不一定导致 毒蛋白的毒性丧失 C.抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作 C.抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作 物，从而造成基因污染 D.转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测棉花 D.转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测棉花 对抗生素抗性来确定的
Bubble Baby
15
基因治疗 1990年 1990年7月，美国国家卫生研究所首次批 SCID基因治疗方案。 基因治疗方案 一个年仅4 准SCID基因治疗方案。9月，一个年仅4岁的 小女孩艾姗蒂接受基因治疗并取得成功。 小女孩艾姗蒂接受基因治疗并取得成功。 艾姗蒂接受基因治疗并取得成功
腺苷脱氨酶 (ADA)基因 (ADA)基因
缺陷
严重联合免疫缺陷症 (SCID)
正常ADA基因 正常ADA基因 ADA
基因工程与环境保护
环境监测 基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环 基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环 DNA 境中的病毒、细菌等污染。 境中的病毒、细菌等污染。
1吨水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来 吨水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来 10个病毒也能被DNA
基因工程与基因治疗
生产基因工程药品 基因诊断 基因治疗
生产基因工程药品
胰岛素： 胰岛素：激素类药物 干扰素： 干扰素：免疫活性物质
乙型肝炎疫苗： 乙型肝炎疫苗：乙肝抗原
干扰素： 干扰素：
是由病毒侵入细胞后， 是由病毒侵入细胞后，刺激细胞产生的一种 糖蛋白。 糖蛋白。 具有抗病毒 抗肿瘤及免疫调节功能 抗病毒、 功能。 具有抗病毒、抗肿瘤及免疫调节功能。 干扰素与细胞表面受体结合， 干扰素与细胞表面受体结合，诱导细胞产生 多种抗病毒蛋白，抑制病毒在细胞内繁殖， 多种抗病毒蛋白，抑制病毒在细胞内繁殖，提高 免疫功能，包括增强巨噬细胞的吞噬功能， 免疫功能，包括增强巨噬细胞的吞噬功能，增强 淋巴细胞对靶细胞的细胞毒性和天然杀伤性细胞 的功能。 的功能。
第三节、 第三节、基因工程的应用
基因工程与遗传育种
转基因植物和转基因动物 转基因植物 目的基因的种类：抗除草剂基因，抗虫抗病毒基 目的基因的种类：抗除草剂基因，
抗逆性基因等。 因，抗逆性基因等。
原理：将特殊功能的基因转入到受体植物体内， 原理：将特殊功能的基因转入到受体植物体内， 使之获得优良的性状。 技术手段：转基因技术、 技术手段：转基因技术、植物组织培养技术
用福尔马林和Al(OH)3 用福尔马林和 吸附，即制成疫苗 吸附，
基因诊断 用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA 用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA 标记的 分子做探针（一般为单链） 利用DNA DNA分子杂 分子做探针（一般为单链） ，利用DNA分子杂 原理，鉴定被检测标本上遗传信息， 交原理，鉴定被检测标本上遗传信息，达到检 测疾病的目的。 测疾病的目的。
转基因动物 转基因动物在操作上具有更大的难度， 转基因动物在操作上具有更大的难度，其成 功率也较转基因植物要低。 功率也较转基因植物要低。 同转基因植物的过程类似，也要用到动物细 同转基因植物的过程类似，也要用到动物细 胞培养技术
基因工程育种与杂交育种、诱变育种比较， 基因工程育种与杂交育种、诱变育种比较， 有哪些优点？ 有哪些优点？ 杂交育种：周期长，只限于同种生物之间。 杂交育种：周期长，只限于同种生物之间。 诱变育种：有很大的盲目性。 诱变育种：有很大的盲目性。 基因工程：周期短，目的性强， 基因工程：周期短，目的性强，能定向改变生物 遗传特性，克服远缘亲本难以杂交的障碍。 遗传特性，克服远缘亲本难以杂交的障碍。
基因治疗 向目标细胞中引入正常功能的基因， 向目标细胞中引入正常功能的基因，以纠 正或补偿基因缺陷，达到治疗的目的。 正或补偿基因缺陷，达到治疗的目的。 基因缺陷 患者体内的缺陷基因还存在吗？ 患者体内的缺陷基因还存在吗？
SCID的基因治疗 SCID的基因治疗
重症联合免疫缺陷症（SCID） 重症联合免疫缺陷症（SCID） 患者缺乏正常的人体免疫功能， 患者缺乏正常的人体免疫功能， 只要稍被细菌或者病毒感染， 只要稍被细菌或者病毒感染，就会发 病死亡。 病死亡。 这个病的机理是细胞的一个常染 色体上编码腺苷酸脱氨酶（ 色体上编码腺苷酸脱氨酶（ADA） 腺苷酸脱氨酶 ） 的基因（ 的基因（ada）发生了突变。 ）发生了突变。
转基因植物产生的过程和转基因微生物的产 生过程有所不同 • 目的基因的载体不同： 目的基因的载体不同：
受体细胞是植物细胞时，通常使用农杆菌中的 质粒 受体细胞是植物细胞时，通常使用农杆菌中的Ti质粒
• 重组质粒导入受体细胞过程不同： 重组质粒导入受体细胞过程不同：
利用农杆菌的转化
• 一般要进行植物细胞培养
乙肝苗
——第一个使用的基因工程疫苗 利用基因工程技术，将病原体的某个或某几 个抗原基因转入适当的宿主细胞，进行表达， 获得的表达产物就可以作为疫苗使用。
乙肝疫苗
乙型肝炎病毒疫苗的生产方法： 将乙肝病毒表面抗原基因 转移到酵母细胞 酵母细胞中 转移到酵母细胞中，构建 工程菌 分离纯化得到 分离纯化得到 表面抗原蛋白 在发酵罐中 大规模培养
DNA杂交原理： DNA杂交原理： 杂交原理
不同的DNA探针具有不同的核苷酸序列， 不同的DNA探针具有不同的核苷酸序列，用其 DNA探针具有不同的核苷酸序列 杂合分子双链的程度确定 与被测样品杂交，根据杂合分子双链的程度 与被测样品杂交，根据杂合分子双链的程度确定 被测样品与探针碱基序列的相似程度
利用基因工程培育一些指示生物， 利用基因工程培育一些指示生物，能十分灵敏地 指示生物 反映环境污染的情况， 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。 死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。
基因工程的负面影响
安全性问题 用基因工程方法生产产品，特别是农产品，对人 用基因工程方法生产产品，特别是农产品， 体有无不良影响？重组DNA是否会使细菌、 体有无不良影响？重组DNA是否会使细菌、病毒发 DNA是否会使细菌 生突变而成为“超级细菌”，“超级病毒”？ 超级病毒” 生突变而成为“超级细菌” 生态环境影响 当某种基因被转移到作物或杂草中， 当某种基因被转移到作物或杂草中，是否会破坏 生态环境（出现“超级杂草”）。 生态环境（出现“超级杂草”
2.下列关于基因工程应用的叙述, 2.下列关于基因工程应用的叙述,错误的是 下列关于基因工程应用的叙述
( D )
A.基因治疗需要将正常基因导入有基因缺陷的细胞 A.基因治疗需要将正常基因导入有基因缺陷的细胞 B.基因诊断的基本原理是DNA分子杂交 B.基因诊断的基本原理是DNA分子杂交 基因诊断的基本原理是DNA C.一种基因探针只能检测水体中的一种病毒 C.一种基因探针只能检测水体中的一种病毒 D.原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良 D.原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良
继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后, 继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后,膀胱生物 反应器的研究也取得了一定进展。最近, 反应器的研究也取得了一定进展。最近,科学家培 育出一种转基因小鼠, 育出一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人 的生长激素并分泌到尿液中。请回答： 的生长激素并分泌到尿液中。请回答： (1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞中 将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞中, (1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞中,常用方 法是 显微注射 。 受精卵(或早期胚胎细胞 或早期胚胎细胞) 受精卵 或早期胚胎细胞 (2)进行基因转移时 进行基因转移时, (2)进行基因转移时,通常要将外源基因转入 细胞 受精卵具有全能性,可使外源基因在相应组织细胞中表达 受精卵具有全能性 可使外源基因在相应组织细胞中表达 中,原因是 。 分子杂交 (3)通常采用 (3)通常采用 DNA分子杂交 技术检测外源基因是否插 入了小鼠的基因组。 入了小鼠的基因组。 (4)在研制膀胱生物反应器时 在研制膀胱生物反应器时, (4)在研制膀胱生物反应器时,应使外源基因在小 膀胱上皮 鼠的 细胞中特异表达。 细胞中特异表达。