基因工程的诞生和发展
基因工程的诞生于
基因
基因工程可用于处理废水、清除污染物和修复受损生态系统。
基因工程的工作原理
基因表达
基因工程通过调控基因的表达， 使其产生特定的蛋白质或功能。
基因转移
基因工程使用载体将目标基因转 移到特定的宿主生物中。
基因编辑
基因工程利用基因编辑技术，对 特定基因进行精确的修改和修饰。
基因工程的起源和发展
1
技术突破
2
随着DNA测序和基因克隆技术的发展，
基因工程得以实施和应用。
3
科学发现
基因工程的起源可以追溯到科学家对基 因结构和遗传材料的研究，如DNA的发 现和理解。
重要里程碑
重要里程碑包括基因工程技术的应用于 农业、医学和环境领域。
基因工程的应用领域
农业
基因工程用于改良作物，提高产量、抗病性和抗虫性。
基因工程的伦理与道德问题
• 人类基因编辑的道德考量 • 基因工程对自然生态系统的影响 • 基因隐私和知情同意的问题
基因工程的挑战和前景
基因工程面临着伦理、法律和社会等多方面的挑战。然而，它也带来了许多前景，如治疗疾病的新方法和改善 农作物产量的可能性。
结论和总结
基因工程是一项具有重大潜力和深远影响的技术，它将继续推动科学和生物技术的发展，为人类的健康和生活 带来更多的可能性。
基因工程的诞生于
基因工程是一种运用生物技术手段将基因从一种生物体移到另一种生物体中， 并使其表达出特定的性状或功能的方法。它是现代生物技术的重要组成部分。
基因工程的定义和背景
基因工程是指利用生物技术从生物体中提取、克隆和改变基因，以改变生物体的遗传特性。它起源于20世纪 70年代，是生物科学领域的一项革命性进展。
基因工程的诞生和发展
基因工程的诞生和发展基因工程（Genetic engineering）是一门综合性的科学技术，它是指通过改变生物体的遗传物质DNA的结构和功能，来获得新的生物种类或改造现有生物种类的一种技术。
基因工程的诞生与发展离不开科学家们长期以来对生物遗传学和分子生物学的研究和发现。
20世纪50年代，科学家们开始对DNA的结构和功能进行深入研究，发现DNA是一种可以编码生物体遗传信息的物质。
随后，Watson和Crick 于1953年发现了DNA的双螺旋结构，这一发现为现代基因工程的诞生提供了重要的理论基础。
随后几十年间，科学家们陆续发现了DNA的复制过程、转录和翻译过程等一系列重要的分子生物学过程，为基因工程的研究奠定了基础。
1960年代，爱德华·塔图姆尔（Edward Tatum）和乌斯彭·利德尔（Uspenskii L）等科学家在真菌中实现了DNA的横向转移，开创了外源DNA在生物体中的应用。
这一发现激发了科学家们进一步研究外源DNA途径的兴趣。
1970年，科学家们首次成功地在细菌中插入外源DNA，这一过程被称为基因转化。
此后，基因转化逐渐成为基因工程的核心技术之一1973年，斯坦利·科恩（Stanley Cohen）和赫伯特·沃里克（Herbert Boyer）首次成功实现了DNA的重组组装，这一技术被称为重组DNA技术。
重组DNA技术的出现，使得科学家们能够将不同生物种类的DNA重新组合，创造出全新的生物种类，或者利用外源DNA来改变生物体的遗传特征。
重组DNA技术的突破性发现，被认为是基因工程领域的里程碑事件。
随后的几十年间，重组DNA技术得到了广泛的应用和发展，并带来了革命性的变革。
基因工程的发展经历了多个阶段。
上世纪80年代，通过基因工程技术，科学家们成功地制备出了第一个重组人胰岛素，开创了生物制药的新时代。
此后，利用基因工程技术制备的重组蛋白和重组抗体等治疗药物相继问世，为医学领域带来了革命性的进展。
基因工程的发展演变及其特点
基因工程的发展演变及其特点基因工程是一门利用DNA技术改变生物基因组的科学和技术。
它的发展演变可以追溯到20世纪初，随着科学技术的不断突破和发展，基因工程的应用范围也越来越广泛，带来了许多革命性的改变。
本文将介绍基因工程的发展演变及其特点。
基因工程的发展可以分为三个阶段：早期的分子生物学研究，中期的基因克隆和基因表达研究，以及现代基因组学和基因编辑技术的发展。
早期的基因工程起源于20世纪50年代，在这个阶段，科学家们开始理解DNA的结构和功能，并发现基因是生物遗传信息的基本单位。
他们通过限制性内切酶的发现和利用，开创了基因工程的先河。
该技术使得科学家能够将DNA片段从一个生物体中剪切出来并插入到另一个生物体中，实现基因的转移和改变。
这个阶段的焦点是理解生物遗传信息的传递和操作原理。
中期的基因工程研究发生在20世纪70和80年代，此时科学家们已经能够在细胞培养中复制大量的DNA片段，并将其放入其他细胞中。
随着基因工程技术的发展，人类基因组计划施行，基因克隆和基因表达的研究也相继展开。
通过基因克隆，科学家们可以精确地制备大量不同的DNA片段，并将其插入不同的细胞中进行进一步研究。
同时，利用基因表达技术，科学家们可以在细胞中大量产生目标蛋白质，并研究其结构和功能。
现代基因组学和基因编辑技术的发展可以追溯到21世纪初。
基因组学是研究整个基因组的结构和功能的科学，而基因编辑则是通过改变个体的基因组以治疗疾病和改善特定特征的技术。
近年来，利用CRISPR-Cas9技术进行基因编辑在基因工程领域取得了重大突破，这一技术可以精确地编辑人类基因组中的DNA序列，并在细胞和整个生物体中实现精确的基因改变。
这为疾病治疗和农作物改良等方面提供了新的可能性。
基因工程具有以下几个特点。
首先，基因工程与其他科学技术相结合，推动了其他学科的发展。
基因工程的发展需要借鉴分子生物学、细胞生物学、生物信息学等多个学科的知识，提高了这些学科的研究水平和技术手段，推动了科学的进步。
人类基因工程技术的发展史
人类基因工程技术的发展史随着人类社会的发展，科技更迭，人类的认知和技能水平也不断提升，基因工程技术作为其中的重要组成部分，在人类历史上展现了其重要的意义和价值。
本文将从基因工程技术的起源、发展、应用和未来四个方面进行探讨，以期带给读者更广阔的视野和知识。
一、基因工程技术的起源基因工程技术是通过对生物体的基因进行人工修改和重组，来达到创造新物种、修改现有物种、修复有缺陷的基因等目的的一门技术。
基因工程技术的起源可以追溯到20世纪50年代，美国科学家Watson和Crick通过对DNA二级结构的研究，揭示了生命世界的奥秘，这为基因工程技术的诞生奠定了基础。
20世纪60年代，科学家Har Gobind Khorana首次合成人工基因序列，并成功翻译编码难题，实现了从基因到蛋白质的转化。
70年代到80年代，基因工程技术又陆续出现了DNA重组技术、遗传工程等技术，对生物技术、医学界、饲料业、种业等领域产生了重要影响，为现代医学提供了新的治疗方案，并为农业、畜牧业提供了更有效的途径，成为21世纪科技领域中不可或缺的一部分。
二、基因工程技术的发展随着基因工程技术的不断发展，其应用领域也不断扩大。
在农业领域，基因工程技术为粮食安全、植物防病、生态环境治理等带来了方便和效益。
例如，转基因玉米、大豆等作物具有良好的防虫能力和较高的产量，能够增加农民的收益和推动粮食生产的可持续性。
在医学领域，基因工程技术的出现为疾病治疗、基因诊断等提供了更加高效和精准的手段。
例如，基因治疗是一种通过将健康基因导入体内达到修复有缺陷的基因的治疗方法，常在癌症、免疫系统缺陷病、遗传疾病等方面应用，可以使患者达到治愈、预防或缓解的效果。
此外，基因工程技术在环境治理、新能源和新材料研究等领域也展现了良好的前景。
例如，通过基因工程技术可以制造出更加高效的催化剂，从而加速化学反应的速度和效率，实现能源的可持续利用。
三、基因工程技术的应用随着技术的不断进步，基因工程技术的应用也在不断深入和推广。
基因工程的诞生和发展历程
基因工程的诞生和发展历程今天咱们来聊一聊特别神奇的基因工程呀。
在很久很久以前呢，人们对生物的认识还很简单。
就像我们看到一朵花，只知道它很漂亮，有各种颜色。
但是慢慢地，科学家们开始好奇，为什么花会有不同的颜色呢？这背后一定有什么秘密。
后来呀，有一些聪明的科学家发现了一个很有趣的东西，他们发现生物的各种特征是由一种很小很小的东西决定的，这个东西就藏在我们的细胞里，就像一个个小小的密码，这就是基因啦。
这就好比每个生物都有一本独特的小本子，上面写着这个生物会长成什么样子，是高是矮，是胖是瘦，是红是绿，这些都被写在基因这个小本子里呢。
然后呢，就有一些超级勇敢的科学家想，我们能不能改变这个小本子里的内容呀？这就像是想给一幅已经画好的画重新修改颜色一样。
最开始的时候，他们做了很多很多的尝试，就像小朋友们做实验一样，有时候成功一点点，有时候又失败了。
有一个特别有名的例子呢，是关于一种植物的。
科学家们想让这种植物能够抵抗害虫的侵害。
他们就开始在基因这个小本子里找办法。
他们发现有一些其他的植物有抵抗害虫的特殊能力，就像有的植物天生就有一身“盔甲”，害虫不敢靠近。
于是科学家们就想把这种能抵抗害虫的基因，放到那种容易被害虫吃的植物里。
这就像给那个容易被欺负的植物也穿上了“盔甲”。
刚开始的时候，大家都觉得这可能做不到，但是科学家们没有放弃，经过了好多次的努力，终于成功了。
这个成功就像是打开了一扇神奇的大门。
从那以后呀，基因工程就像坐上了火箭一样快速发展。
现在我们能看到很多基因工程带来的成果呢。
比如说，有一些水果变得更大更甜了，这可能就是科学家们对它们的基因做了一点点小改变。
还有一些药品也是通过基因工程制造出来的，这些药品可以帮助生病的人更快地好起来。
再讲讲那些可爱的小动物吧。
有一种小老鼠，本来是很容易得一种病的，但是科学家通过基因工程，让这种小老鼠变得健康起来，就像给小老鼠施了魔法一样。
基因工程的发展历程就像是一场超级精彩的冒险。
基因工程技术的发展历史
基因工程技术的发展历史基因工程技术是一门涉及生物学、化学和工程学的交叉学科，旨在通过改变生物体的基因组来创造新的生物体或改变已有生物体的性状。
基因工程技术的发展可以追溯到20世纪初的基因突变研究，以下将详细介绍基因工程技术的发展历史。
1.基因突变与选择育种（1920-1950年代）基因突变是指基因组中发生的可遗传变异。
1927年，赫尔曼·J·穆勒发现暴露在辐射下的果蝇会产生突变，从而启发了科学家对基因突变的研究。
1930年代，尤金·罗杰斯通过选择育种法培育出了多个具有突变性状的果蝇品系，进一步推动了基因突变的研究。
2.转化和质粒研究（1950-1970年代）1952年，阿尔弗雷德·赛尔夫·赫尔修斯利和玛瑞恩·默丁兹在细菌中首次观察到基因转化现象。
随后，詹姆斯·沃森、弗朗西斯·克里克等科学家发现了DNA结构的双螺旋模型，为基因工程打下了理论基础。
1973年，斯坦利·诺曼·科恩和赫伯特·沃勒斯坦成功地将青霉素分解酶基因导入大肠杆菌中，这是第一次利用质粒（ small circular piece of DNA）构建重组DNA技术。
3.限制酶与重组DNA技术（1970年代）4.基因克隆技术（1980-2000年代）基因克隆是指将特定基因从一个生物体中分离出来，并插入到另一个生物体中。
1983年，凯瑟琳·大卫和理查德·罗伯茨首次成功地从大肠杆菌中分离出人类胰岛素基因，并将其转入真核细胞中表达。
这一技术的成功标志着基因克隆技术进入实际应用阶段。
随后，利用基因克隆技术，科学家们成功地克隆了多个基因，包括人类生长激素、溶血素等重要基因。
总结：。
基因工程
二 DNA或RNA浓度、纯度和相对分子质量的测定
常用的方法有紫外分光光度计和琼脂糖凝胶电泳法。
（一）紫外分光光度计法测定DNA、RNA的浓度和纯度
分子量在1-200kb之间 。
生命科学学院
一、 质粒载体
同一质粒尽管分子量相同，不同的构型电泳迁移率不同：
超螺旋DNA最快、线形DNA次之、开环DNA最慢。
OC
SC
Lห้องสมุดไป่ตู้
生命科学学院
一、质粒载体
质粒的不相容性(incompatibility,又称质粒的不亲和性)
两个质粒在同一宿主中不能共存的现象称质粒的不相容性。
生命科学学院
四、人工染色体及其应用
(一)酵母人工染色体
酵母人工染色体(yeast artificial chromosome，YAC)是一类酵母穿梭 载体。
YAC具有自主复制序列、克隆位点 以及可在细菌和酵母菌中选择的标记 基因。可以接受350-400kb的外源DNA 片段。
生命科学学院
一、质粒表达载体
二、Klenow片段 （一）基本性质 大肠杆菌DNA聚合酶I经枯草杆菌蛋白酶处理，获得N 端三分之二的大肽段，即Klenow片段。
Klenow片段仍拥有5`→3`的DNA聚合酶活性和3`→5` 的核酸外切酶活性，但失去了5`→ 3`的核酸外切酶活性。
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载体的概念
载体（vector) • 是由在细胞中能够自主复制的DNA分子构成的一 种遗传成分；基因工程中，携带目的基因进入宿 主细胞进行扩增和表达的工具称为载体。 目的基因能否有效转入受体细胞，并在其中维持 高效表达，在很大程度上决定于载体 。
基因工程定义
基因工程定义基因工程是一种人类利用先进的生物技术手段，对基因进行人为干预、改造和调控的科学技术。
其目的是通过对生物体DNA序列的直接操作，以达到改变生物性状、增强生物功能、提高生产效率等目的。
基因工程可以应用于农业、医学、环境保护等领域，被广泛认为是21世纪最具前景和潜力的科学技术之一。
一、基因工程的背景和历史1.1 基因发现20世纪初期，孟德尔遗传学理论得到了广泛应用，但其机制并未被完全揭示。
1953年，沃森和克里克发现了DNA分子结构，并提出了“双螺旋模型”，揭示了遗传信息在DNA中的存储方式。
1.2 基因工程起源1972年，美国科学家保罗·伯格首次成功地将外源DNA导入细菌中，并使其在宿主细胞内繁殖。
这标志着基因工程技术正式诞生。
二、基因工程技术原理2.1 基本原理基因工程技术主要包括三个步骤：DNA分离、DNA重组和DNA转化。
其中，DNA分离是指将目标生物的DNA从细胞中提取出来；DNA重组是指将所需的基因片段插入到载体DNA中，形成重组DNA；DNA 转化是指将重组后的DNA导入宿主细胞中。
2.2 基因工程技术分类基因工程技术可以分为两类：直接改变基因序列和间接改变基因表达。
直接改变基因序列包括基因敲除、点突变、插入和替换等技术，可以精确地修改目标基因序列。
间接改变基因表达包括RNA干扰、CRISPR/Cas9等技术，可以通过调控目标基因的转录和翻译过程来实现对生物性状的控制。
三、应用领域3.1 农业基因工程技术在农业领域的应用主要包括抗虫、抗病、耐旱、耐盐等方面。
通过对植物进行遗传改造，可以增强其抗性和适应性，提高农作物产量和质量。
3.2 医学在医学领域，基因工程技术被广泛应用于药物研发、基因诊断和基因治疗等方面。
通过对人类基因进行修饰和调控，可以有效地治疗遗传性疾病和癌症等重大疾病。
3.3 环境保护基因工程技术在环境保护领域的应用主要包括生物降解、污染物检测和生态修复等方面。
高中生物人教版选修三教学案：专题1 1.1 DNA重组技术的基本工具 Word版含答案
1.基因工程的基本原理是基因重组，外源DNA能在受体细胞表达的理论基础是密码子的通用性。
2．DNA重组技术的基本工具有限制性核酸内切酶、DNA连接酶和使目的基因进入受体细胞的载体。
3．限制性核酸内切酶可识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并在特定位点上切割。
4．E·coli DNA连接酶只能连接黏性末端，而T4DNA连接酶既能连接黏性末端也能连接平末端。
5．质粒作为基因工程的载体需具备的条件有：能在宿主细胞内稳定保存并自我复制；具有一个或多个限制酶切割位点；具有标记基因。
6．在基因工程中使用的载体除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
一、基因工程的概念及其诞生与发展1．基因工程的概念[填表]别名DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平结果创造出人类需要的新的生物类型和生物产品2．基因工程的诞生和发展(1)基础理论的突破：DNA是遗传物质的证明；DNA双螺旋结构和中心法则的确立；遗传密码的破译。
(2)技术的发明：基因转移载体和工具酶的相继发现；DNA合成和测序技术的发明；DNA体外重组的实现及重组DNA表达实验的成功；第一例转基因动物的问世及PCR技术的发明。
二、DNA重组技术的基本工具1．限制性核酸内切酶(又称限制酶)(1)来源：主要来自原核生物。
(2)功能：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并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。
(3)结果：产生黏性末端或平末端。
(4)应用：已知限制酶Eco RⅠ和SmaⅠ识别的碱基序列和酶切位点分别为G↓AATTC和CCC↓GGG，在图中写出两种限制酶切割DNA后产生的末端并写出末端的种类。
Eco RⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶识别的碱基序列不同，切割位点不同(填“相同”或“不同”)，说明限制酶具有专一性。
2．DNA连接酶(1)作用：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
基因工程的发展
基因工程的发展引言基因工程是一门研究基因组序列和基因功能等相关内容的学科，它通过改变生物体的基因组来实现对生物体的调控和改造。
随着科技的飞速发展，基因工程在农业、医药、环境保护等领域发挥着越来越重要的作用。
本文将介绍基因工程的发展历程、应用领域以及未来的发展趋势。
历史回顾基因工程的起源可以追溯到20世纪70年代。
1973年，科学家赫伯特·博耶从大肠杆菌中提取了重组DNA，成功地将它们转移到病毒细胞内。
这一突破性的实验成果被认为是基因工程研究的开端。
在随后的几十年里，基因工程领域取得了许多重要的进展，包括DNA测序技术的发展、基因编辑技术的出现等。
农业基因工程在农业领域的应用主要集中在作物改良和畜禽养殖方面。
通过基因工程技术，科学家们可以将优良基因导入作物中，使其具备抗病虫害、抗旱、抗逆境等特性，提高农作物的产量和质量。
此外，基因工程还可以改良家禽和畜牧业动物的性状，使其更具经济价值。
医药基因工程技术在医药领域的应用十分广泛。
通过基因工程，科学家们可以生产出大量的重组蛋白，用于制造药物、疫苗和抗体等生物制剂。
此外，基因工程还为个体化医疗提供了新的思路，通过分析个体的基因组信息，可以为患者提供更加精准的治疗方案。
基因工程在环境保护领域的应用主要集中在生物修复和生物降解等方面。
通过基因工程技术，科学家们可以将具有降解能力的基因导入微生物中，使其能够分解有害的化学物质，减少环境污染。
此外，基因工程还可以改造植物，使其具备吸附和转化重金属等能力，用于处理污染土壤和水体。
发展趋势基因工程在近几年发展迅速，但仍面临一些挑战。
首先，基因工程技术的安全性和伦理性问题仍然存在争议，科学家们需要加强科普宣传，增加公众对基因工程的了解和接受程度。
其次，基因工程领域需要更加完善的法律法规和伦理准则，以保护人类和环境的利益。
另外，随着技术的不断发展，基因工程领域将进一步拓宽应用领域，例如基因组编辑技术的出现将为人类基因组的研究和治疗提供更多可能。
基因工程的诞生和发展
第一章基因工程概述第一节基因工程的诞生和发展一、基因1．Mendel的遗传因子阶段Mendel . (1822-1884). 1856-1864豌豆杂交实验。
1866年发表论文，提出分离规律和独立分配规律1900年Mendel遗传规律被重新发现遗传学的元年Mendel提出：生物的某种性状是由遗传因子负责传递的。
是颗粒性的，体细胞内成双存在，生殖细胞内成单存在。
遗传因子是决定性状的抽象符号。
2．Morgan的基因阶段1909年丹麦遗传学家Yohannsen (1859-1927)发表了“纯系学说”首先提出了“基因”的概念，代替了Mendel “遗传因子”的概念。
但没有提出基因的物质概念。
1910年以后，Morgan .等提出了基因的连锁遗传规律。
说明了基因是在染色体上占有一定空间的实体。
基因不再是抽象符号，被赋予物质内涵。
3．顺反子阶段1957年，本泽尔（Seymour Benzer）以T4噬菌体为材料，在DNA分子水平上研究基因内部的精细结构，提出了顺反子（cistron）概念：顺反子是1个遗传功能单位，1个顺反子决定1条多肽链。
4.现代基因阶段（1）操纵子启动基因＋操纵基因＋结构基因（2）跳跃基因指DNA能在有机体的染色体组内从1个地方跳到另一个地方，它们能从1个位点切除，然后插入同一或不同染色体上的另一个位置。
（3）断裂基因1个基因被间隔区分成不连续的若干区段，这种编码序列不连续的间断基因被称为断裂基因。
（4）假基因不能合成出功能蛋白质的失活基因。
（5）重叠基因不同基因的核苷酸序列有时是可以共用的即重叠的。
现代对基因的定义是DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。
二、基因工程的诞生一般认为1973年是基因工程诞生的元年（S. Cohen等获得了卡那霉素和四环素双抗性的转化子菌落)理论上的三大发现和技术上的三大发明对于基因工程的诞生起到了决定性的作用。
（一）DNA是遗传物质被证实1944年，Avery .利用肺炎双球菌转化实验1944年，美国洛克菲勒研究所的Oswald Avery等公开发表了改进的肺炎双球菌实验结果。
植物基因工程的发展与应用
植物基因工程的发展与应用随着生物技术的不断发展，植物基因工程已经成为一种重要的研究领域，它不仅对植物的生长发育、生理生化等方面提供了更精细的研究手段，也为实现植物遗传改良和农业生产的可持续发展提供了无限可能。
本文将从基因工程的发展历程、技术特点及当前应用等方面探讨植物基因工程的发展与应用。
一、基因工程的发展历程20世纪50年代，人类首次揭示了遗传信息的分子基础DNA分子结构，从而推动了基因工程技术的诞生。
1960年代至1970年代，科学家们逐步实现了外源基因的克隆与转移，开创了基因工程的研究新纪元。
1973年，科学家柯恩与鲍耶利使用了基因重组技术，成功将两种不同来源的DNA片段连接在一起，形成了第一个人工重组DNA分子，标志着基因重组技术的诞生和开发。
之后，PCR技术的发明和引进，进一步加速了基因工程技术的发展和应用，DNA测序、基因突变和基因治疗等重要技术层出不穷。
二、技术特点植物基因工程是将人工合成的DNA分子导入植物细胞中，从而实现对植物的基因组重组、编辑和调控等操作，进而改变甚至创新植物的性状、性能和抗性等特性。
基因工程技术主要有以下几个特点：1、基因重组技术基因重组是将不同来源的DNA分子拼接到一起，形成新的DNA分子，进而转移到宿主细胞或生物体中。
通过基因重组技术，科学家们可非常精细地操作和调控植物的DNA序列和基因组结构。
2、基因突变技术基因突变是将植物DNA序列中的某些核苷酸进行替换、插入或删除，以改变其编码蛋白质中某些氨基酸残基的组成结构，从而改变蛋白质性质和功能。
例如，基因突变技术可使作物品种耐逆性增强、产量提高等。
3、外源基因导入技术外源基因导入技术是将来源于其他生物体的DNA片段导入植物体内，以实现外源性状的表达和功能的增强。
例如，研究人员将一种名为BTX的杀虫蛋白基因转移到作物基因组中，从而使作物对部分害虫具有抗性。
三、应用前景目前，植物基因工程技术已经取得了很多重要的成果和应用前景。
1基因工程发展史
实践证明，利用重组DNA技术，可以对不同生物的基因进行新的组合，得到性状发生改变的新生物。
这意味着人类可以根据自己的意愿设计新的生物，并把它构建出来。
人的创造性有一次性得到生动的体现。
从此，生物科学完全超越了经验科学的阶段，第一次具备了工程学科的性质，以至于我们今天把基于重组DNA技术的新的学科分支，称为目前众所周知的“基因工程”。
第一节基因工程的诞生与发展一、基因工程的定义基因工程（Gene engineering）原称遗传工程（Genetic engineering）。
从狭义上讲，基因工程是指将一种或多种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿遗传并表达出新的性状甚至创造新的物种。
因此，供体、受体和载体称为基因工程的三大要素，其中相对于受体而言，来自供体的基因属于外源基因。
除了少数RNA病毒外，几乎所有生物的基因都存在于DNA结构中，而用于外源基因重组拼接的载体也都是DNA分子，因此基因工程亦称为重组DNA技术（DNA recombination technique）。
另外，DNA重组分子大都需在受体细胞中复制扩增，故还可将基因工程表征为分子克隆或基因的无性繁殖（Molecular cloning）。
广义的基因工程定义为DNA重组技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。
上游技术指的是外源基因重组、克隆和表达的设计与构建（即狭义的基因工程）；而下游技术则涉及到含有重组外源基因的生物细胞（基因工程菌或细胞）的大规模培养以及外源基因表达产物的分离纯化过程。
因此，广义的基因工程概念更倾向于工程学的范畴。
二、基因工程诞生的理论基础（一）DNA是遗传物质1944年，Avery进行的肺炎双球菌转化实验，证明了基因的分子载体是DNA，而不是蛋白质；1952年，Alfred Hershy和Marsha Chase通过噬菌体转染实验证明了遗传物质是DNA。
基因工程的基本概念
基因工程的基本概念一、基因工程的定义基因工程，又称为遗传工程，是一门通过人工操作来改变生物遗传物质的科学。
它利用现代分子生物学技术，通过对DNA的精确剪切、拼接和重组，实现对生物遗传特性的改造和优化。
基因工程在生物医学、农业、工业和环保等领域有着广泛的应用。
二、基因工程的历史背景基因工程的起源可以追溯到20世纪70年代初期，当时科学家们开始探索DNA的分子结构和功能。
随着限制性内切核酸酶的发现和DNA体外重组技术的建立，基因工程开始得以实现。
1973年，美国斯坦福大学的伯格（Paul Berg）等人成功实现了第一次DNA体外重组实验，标志着基因工程的诞生。
三、基因工程的基本操作流程1.目的基因的获取：基因工程的第一步是获取所需的目的基因。
目的基因可以通过多种方法获得，如从生物体内直接分离、利用聚合酶链式反应（PCR）扩增或者通过化学合成等方法。
2.载体的构建：获取目的基因后，需要构建一个载体，以便将目的基因导入受体细胞。
载体通常是一种质粒或病毒，经过改造后能够携带外源基因并稳定表达。
3.基因的转移：将目的基因导入受体细胞是基因工程的另一个关键步骤。
常用的转移方法包括转化、转导、显微注射和基因枪等。
4.重组与筛选：在目的基因成功导入受体细胞后，需要通过重组技术将外源基因整合到受体细胞的染色体上。
随后，通过特定的筛选方法，如抗性筛选、Southern印迹杂交等，从众多的受体细胞中选育出含有目的基因的克隆。
5.表达与鉴定：最后，通过分子生物学技术和生物化学分析方法，检测目的基因的表达水平，并对重组蛋白进行鉴定和表征。
这一步对于验证基因工程的成功实施以及评估目的基因的功能至关重要。
四、基因工程的应用领域1.生物医学：在生物医学领域，基因工程被广泛应用于疾病诊断、治疗和预防。
例如，利用基因工程技术生产重组蛋白药物、抗体药物和细胞治疗等；同时，基因工程也为遗传病和传染病的研究和治疗提供了有力工具。
2.农业领域：基因工程在农业上的应用主要涉及作物改良、病虫害防治和产量提高等方面。
基因工程发展过程及流程
基因工程发展过程及流程基因工程（Genetic Engineering），也称为基因改造、遗传改良、基因技术等，是一门研究生物基因结构、功能及其应用的综合学科。
基因工程的发展过程是一个持续演化的历史过程，涉及到许多科学家的贡献以及技术的不断改进。
下面将以1200字以上的篇幅来介绍基因工程的发展过程及流程。
基因工程的发展过程基因工程的发展可以追溯到1953年克里克和沃森提出的DNA双螺旋结构模型，这一发现为基因工程的发展打下了坚实的基础。
随后，逐渐发展起来的基因克隆技术为基因工程的应用奠定了基础。
1965年，Hostmarker和Smith首次将基因从一个细菌转移到了另一个细菌上，实现了外源DNA的克隆。
此后，引入了供体DNA与受体DNA进行杂交的杂交技术，也为基因工程的发展带来了新的方法。
到了1970年代，随着基因克隆技术的成熟，科学家们开始研究基因在生物体内的表达与调控。
1973年斯坦利·科恩、赛德纳·博伊尔和赫伯特·泰布尔提出了基因工程的一个重要技术工具，即重组DNA技术。
该技术通过将不同物种的基因拼接在一起，使得新组装的基因能够在宿主细胞中正常表达。
1980年代是基因工程发展的黄金时期。
1980年，美国政府批准了第一次基因工程相关专利，标志着基因工程进入实际应用阶段。
此后，一系列重要的技术突破相继出现。
例如，1985年褐藻酸醚酶（Alginate Lyase）基因首次从褐藻中分离出来，并进行了克隆；1989年乳酸菌中偶联羧酸还原酶（CDD）基因被成功克隆。
1990年代以来，随着DNA测序、基因组学以及分子生物学等方面的快速发展，基因工程进一步加快了发展速度。
人类基因组计划的启动以及与之相伴的测序技术革命，使得人类对基因的认识进一步加深。
2003年，人类基因组计划圆满完成，人类基因组序列全面揭示，为后续基因工程技术的发展奠定了坚实基础。
基因工程的流程1.基因克隆：基因克隆是指将感兴趣的DNA片段从一个生物体中复制并将其引入到另一个生物体中的过程。
基因工程发展
基因工程发展基因工程是一门改变生物体基因组的科学技术，通过在DNA分子中直接插入、删除或修改基因序列，实现对生物体遗传性状的精确调控。
自20世纪初以来，基因工程领域取得了长足的发展，为人类社会带来了巨大的科学进步和生产力提升。
本文将从基因工程的起源、发展、应用和前景等方面进行探讨，展示基因工程对人类社会的深远影响。
1. 基因工程的起源基因工程的起源可以追溯到20世纪初人们对遗传和基因的认识。
莫尔根的果蝇实验和沃森、克里克等科学家的DNA双螺旋结构发现掀起了基因研究的热潮。
随着人们对基因序列的了解加深，基因工程的概念逐渐形成并得到了实践。
1973年，科学家首次成功实现了基因的重组技术，即将来自不同生物体的DNA片段重新组合，为基因工程的发展奠定了基础。
2. 基因工程的发展基因工程经过多年的发展，已经成为一个独立而庞大的学科体系。
基因工程技术的不断突破和创新，使得科学家们可以精确地操作基因，实现从植物、动物到微生物各个生物体的基因改造。
随着技术的成熟，基因工程在农业、医学、环境保护等领域得到了广泛应用。
3. 基因工程的应用3.1 农业领域基因工程为农业生产带来了革命性变革。
通过转基因技术，科学家可以向作物中导入特定基因，使其获得抗虫、耐旱、耐病等特点，提高农作物的产量和质量。
转基因作物的广泛种植，为全球粮食安全问题提供了新的解决方案。
3.2 医学领域基因工程在医学领域的应用具有巨大的潜力。
通过基因治疗技术，科学家可以修复患者体内缺陷基因，治疗遗传性疾病。
基因工程在药物研发、疫苗生产、疾病诊断等方面也起到了重要作用。
例如，利用基因工程技术生产重组人胰岛素，为糖尿病患者提供了有效的治疗药物。
3.3 环境保护领域基因工程在环境保护领域的应用也日益增多。
科学家们利用转基因技术研发出了具有吸附、分解污染物能力的植物和微生物，用于污染物的生物修复。
同时，基因工程也在生物燃料和生物塑料的生产中发挥了积极作用，减少了对传统能源的依赖，促进了可持续发展。
2017-2018学年高二生物三教学案：1DNA重组技术的基本工具含答案
一、基因工程阅读教材P1～31．基因工程概念的理解2．基因工程的诞生和发展(1）基础理论的重大突破①DNA是遗传物质的证明.②DNA双螺旋结构和中心法则的确立.③遗传密码的破译。
(2）技术发明使基因工程的实施成为可能①基因转移载体和工具酶相继发现.②DNA合成和测序技术的发明。
③DNA体外重组得到实现，重组DNA表达实验获得成功。
(3)基因工程的发展与完善①1980年,科学家首次培育出世界上第一个转基因小鼠。
1983年，世界上第一例转基因烟草培育成功,基因工程进入迅速发展阶段。
②1988年PCR技术的发明，使基因工程技术得到了进一步发展和完善。
二、DNA重组技术的基本工具错误!1．限制性核酸内切酶（限制酶）——“分子手术刀”（1)来源:主要从原核生物中分离纯化出来.（2)作用①识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列。
②切割特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
(3)作用结果：产生黏性末端或平末端。
2．DNA连接酶—-“分子缝合针"(1)作用：恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，拼接成新的DNA分子。
(2)种类的平末端3.基因进入受体细胞的载体—-“分子运输车"（1）种类①质粒:一种很小的双链环状DNA分子.②其他载体:λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
(2)特点①能够进行自我复制.②有一个至多个限制酶切割位点，供外源基因插入。
③具有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
④对受体细胞无害。
（3)作用结果：将外源基因送入受体细胞。
三、重组DNA分子的模拟操作阅读教材P6～71．材料用具：两种颜色的硬纸板,剪刀（代表Eco R Ⅰ限制酶），透明胶条（代表DNA连接酶）。
2．切割要点(1）先分别从两块硬纸板上的一条DNA链上找出G—A—A—T—T—C序列，并选G—A之间作切口进行“切割”.(2)然后再从另一条链上互补的碱基之间寻找Eco R Ⅰ相应的切口剪开。
3．操作结果：若操作正确,不同颜色的黏性末端能互补配对；否则，操作错误。
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第一章基因工程概述第一节基因工程的诞生和发展一、基因1．Mendel 的遗传因子阶段Mendel . （1822-1884）. 1856-1864 豌豆杂交实验。
1866 年发表论文，提出分离规律和独立分配规律1900 年Mendel 遗传规律被重新发现遗传学的元年Mendel 提出：生物的某种性状是由遗传因子负责传递的。
是颗粒性的，体细胞内成双存在，生殖细胞内成单存在。
遗传因子是决定性状的抽象符号。
2．Morgan 的基因阶段1909 年丹麦遗传学家Yohannsen （1859-1927）发表了“纯系学说”首先提出了“基因”的概念，代替了Mendel “遗传因子” 的概念。
但没有提出基因的物质概念。
1910 年以后，Morgan . 等提出了基因的连锁遗传规律。
说明了基因是在染色体上占有一定空间的实体。
基因不再是抽象符号，被赋予物质内涵。
3．顺反子阶段1957年，本泽尔（Seymour Benzer ）以T4噬菌体为材料，在DNA分子水平上研究基因内部的精细结构，提出了顺反子（cistron ）概念：顺反子是1 个遗传功能单位，1 个顺反子决定1 条多肽链。
4. 现代基因阶段（1 ）操纵子启动基因＋操纵基因＋结构基因（2 ）跳跃基因指DNA能在有机体的染色体组内从1个地方跳到另一个地方，它们能从1个位点切除，然后插入同一或不同染色体上的另一个位置。
（3 ）断裂基因1 个基因被间隔区分成不连续的若干区段，这种编码序列不连续的间断基因被称为断裂基因。
（4）假基因不能合成出功能蛋白质的失活基因。
（5）重叠基因不同基因的核苷酸序列有时是可以共用的即重叠的。
现代对基因的定义是DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。
二、基因工程的诞生一般认为1973 年是基因工程诞生的元年（S. Cohen 等获得了卡那霉素和四环素双抗性的转化子菌落）理论上的三大发现和技术上的三大发明对于基因工程的诞生起到了决定性的作用。
（一）DNA是遗传物质被证实1944 年，Avery . 利用肺炎双球菌转化实验1944 年，美国洛克菲勒研究所的Oswald Avery 等公开发表了改进的肺炎双球菌实验结果。
(1)S型菌细胞提取物及其纯化的DNA都可使R型菌转变成S型菌；(2)经DNase处理的S型菌细胞提取物失去了转化作用。
( 3)经胰蛋白酶处理的S 型菌细胞提取物仍有转化作用。
不仅证实了DNA是遗传物质，而且证明了DNA可以将一个细菌的性状转给另一个细菌，他的工作被称为是现代生物科学的革命性开端。
(二)DNA双螺旋模型的提出DNA是遗传物质已被证实，但是DNA是怎样携带并传递遗传信息的在细胞增殖过程中，DNA是怎样复制的因此，对于DNA结构的研究成为了当时生物学家研究的热点。
1953 年，Francis Crick 和James Watson搜集了力所能及的资料，提出了DNA的双螺旋模型。
随后，DNA勺半保留复制和半不连续复制机理也被阐明，为基因工程的诞生奠定了坚实的理论基础。
(三)“中心法则”和“操纵子学说”的提出既然，DNA是遗传信息的载体，那么它是如何传递遗传信息的呢遗传信息又是如何控制生物的表型性状的呢以Nireberg 等为代表的一批科学家经过艰苦的努力，确定了遗传信息以密码方式传递，每三个核苷酸组成一个密码子，代表一个氨基酸，到1966年，全部破译了64 个密码子，并提出了遗传信息传递的“中心法则”。
1961 年，Jacques Monod 和Fancois Jacob 提出了原核基因调控的操纵子模型( operon model )。
(四)工具酶的发现和应用1970年Smith等分离并纯化了限制性核酸内切酶Hi n d II , 1972年，等相继发现了E co R I 一类重要的限制性内切酶。
1967年，世界上有五个实验室几乎同时发现DNA连接酶，特别是1970年等发现的T4 DNA连接酶具有更高的连接活性。
1970年，Baltimore 等和Temin等在RNA肿瘤病毒中各自发现了反转录酶，完善了中心法则，用于构建cDNA 文库。
(五)载体的发现及其应用载体主要是小分子量的复制子如：病毒、噬菌体、质粒。
1972年，美国Stanford大学的P. Berg 等首次成功地实现了DNA的体外重组；6、重组子导入受体细胞技术1944 年，肺炎链球菌被成功转化。
1970 年，大肠杆菌才被成功转化，得益于CaCl2 的应用基因工程诞生1973年，Stanford大学的Cohen等成功地利用体外重组实现了细菌间性状的转移。
1973 年被定为基因工程诞生的元年。
第二节基因工程的研究内容一、基因工程的概念在分子水平上，提取或合成不同生物的遗传物质，在体外进行切割、再和某一载体进行拼接重组，然后再将重组的DNA导入宿主细胞内，最后实现目的基因稳定复制和表达的过程。
—、基因工程研究的基本步骤1从生物体中分离得到目的基因（或DNA片段）2、在体外，将目的基因插入能自我复制的载体中得到重组DNA分子。
3、将重组DNA分子导入受体细胞中，并进行繁殖。
4、选择得到含有重组DNA分子的细胞克隆，并进行大量繁殖，从而使得目的基因得到扩增。
5、进一步对获得的目的基因进行研究和利用。
比如，序列分析、表达载体构建、原核表达以及转基因研究和利用等。
第三节基因工程的成就和前景展望一、成就1.医药领域1977年，激素抑制素的发酵生产成功。
Itakara等，化学合成的激素抑制素基因和大肠杆菌-半乳糖（苷）激酶基因插入到PBR322中得到重组质粒，并通过大肠杆菌生产出含有激素抑制素的嵌合型蛋白，经溴化氰处理后释放出了有生物活性的激素抑制素。
首次实现了真核基因的原核表达。
用价值几美元的9升培养液生产出50毫克的生物活性物质，这相当于50 万头羊脑的提取量。
1978年，Goeddel等，人胰岛素的发酵生产成功。
1979年，Goeddel等，又在大肠杆菌中成功表达了人生长激素基因。
1980年，Nagata等，遗传工程菌生产干扰素获得成功。
1981年，用遗传工程菌生产的生物制剂包括动物口蹄疫疫苗、乙型肝炎病毒表面抗原及核心抗原、牛生长激素等。
1982年，重组DNA技术生产的药物-人胰岛素进入商品化生产。
1983年，基因工程生产狂犬病疫苗取得突破型进展。
2.植物基因工程的发展迅速植物转基因育种的发展优势（1）扩大了作物育种的基因库转基因育种打破了常规育种的物种界限，来源于动植物和微生物的有用基因都可以导入作物，培育成具有某些特殊性状的新型作物品种。
（2 ）提高了作物育种的效率作物转基因育种不仅大大缩短育种年限，而且可成功地改良某些单一性状却不影响改良品种的原有优良特性。
（3 ）减轻了农业生产对环境的污染转基因抗虫棉花的大面积种植和推广，不仅可以减少化学杀虫剂对棉农及天敌的伤害，而且可以大幅度降低用于购买农药和虫害防治的费用。
另外，随着高效固氮转基因作物及高效吸收土壤中磷元素等营养元素的转基因作物不断问世和推广，农用化肥的利用率将极大地提高，这对减少农田污染具有重要意义。
（4 ）拓宽了作物生产的范畴各种有价值的蛋白产品都可以利用植物反应器进行高效生产，番茄、马铃薯、萬苣和香蕉等作物已被成功用于生产口服疫苗。
另外，各种工业原料，比如纤维素、海藻糖和可降解塑料等也可以用植物来生产。
有人甚至预言，除了钢筋混凝土之外，未来的转基因作物将可能生产出人类所需要的一切产品。
植物基因组计划水稻、玉米、棉花、大豆、高粱和番茄植物分子育种高产、优质、高效和多抗性植物作为反应器香蕉、马铃薯、番茄等酒精、石油、工业酶等3.工业领域环保工业能降解工业废品、农药残留等基因工程菌的构建酶制剂工业耐热、耐压、耐盐、耐溶剂的酶基因转化构建的工程菌食品工业改善食品品质的转基因作物化学与能源工业生产乙醇、甘油、丙酮等的转基因生物二、我国基因工程部分研究进展1.转基因抗病虫植物我国科学家将抗虫基因导入棉花，获得了抗虫植株，对棉蛉虫的抗虫效果十分显著。
抗黄矮病、赤霉病、白粉病转基因小麦和抗青枯病马铃薯也已研究成功，开始田间加代繁殖。
2.基因工程疫苗乙型肝炎是危害我国人民健康的严重疾病，我国乙肝病毒携带者1亿1千万人，其中40%左右的慢性肝炎可能发展成为肝硬化和原发肝癌。
以往乙肝疫苗是从人血清中提取，基因工程乙肝疫苗的研制成功，不仅有巨大的经济效益，而且有巨大的社会效益。
基因工程乙肝疫苗是我国正式批准投放市场的第一种高技术疫苗，在20多项指标上达到国际先进水平，获国家科技进步一等奖。
继乙肝疫苗之后，我国又研制成功了痢疾、霍乱等数种基因工程疫苗，并经国家批准进入临床试验。
3.基因工程药物干扰素是一种广谱的抗病毒和抗肿瘤高技术药物，对防治病毒性肝炎和恶性肿瘤有重要的作用。
现已有了3个品种的基因工程干扰素获得国家新药证书，开始大批量生产。
除此之外，我国还研制成功了肝癌导向药物（生物炸弹）、系列恶性肿瘤辅助治疗药物等十余种基因工程药物，有些已获试生产文号或进入中试开发阶段。
4.动物克隆和转基因研究在“神舟”五号成功着陆的同一天，包括两头转基因体细胞克隆牛在内的10头体细胞克隆牛现身山东梁山县。
我国转基因体细胞克隆技术及体细胞克隆技术的研究与应用达到国际前沿水平。
体细胞克隆牛“乐娃”，由于成功地转入了绿色荧光蛋白基因，成为我国首例转基因体细胞克隆牛，标志着我国在转基因体细胞克隆技术方面的新突破。