基因工程的基本内容
高中生物基因工程知识点总结
高中生物基因工程知识点总结基因工程是现代生物技术的核心内容之一，在高中生物学习中占据着重要的地位。
下面我们就来详细总结一下高中生物基因工程的相关知识点。
一、基因工程的概念基因工程，又称为基因拼接技术或 DNA 重组技术，是指按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，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。
二、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）限制酶能够识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列，并且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。
2、“分子缝合针”——DNA 连接酶根据来源不同，DNA 连接酶分为两类：E·coli DNA 连接酶和T4DNA 连接酶。
E·coli DNA 连接酶只能将双链 DNA 片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来，而 T4DNA 连接酶既可以连接黏性末端，又可以连接平末端，但连接平末端的效率相对较低。
3、“分子运输车”——载体常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
作为载体，需要具备以下条件：（1）能够在受体细胞中稳定保存并自我复制。
（2）具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接。
（3）具有标记基因，便于进行筛选。
三、基因工程的基本操作程序1、目的基因的获取（1）从基因文库中获取基因文库包括基因组文库和部分基因文库（如 cDNA 文库）。
（2）利用 PCR 技术扩增目的基因PCR 是一项在生物体外复制特定 DNA 片段的核酸合成技术。
（3）通过化学方法人工合成如果基因比较小，核苷酸序列又已知，可以通过 DNA 合成仪用化学方法直接人工合成。
2、基因表达载体的构建（基因工程的核心）目的基因、启动子、终止子、标记基因等组成基因表达载体。
启动子是 RNA 聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出 mRNA；终止子终止转录；标记基因用于鉴别和筛选含有目的基因的细胞。
基因工程的基本步骤
解读基因工程的基本步骤（以培育抗虫棉为例）：1.培育转基因抗虫棉的技术流程：⑴提取目的基因（抗虫基因）：⑵目的基因与运载体结合：⑶目的基因导入受体细胞：⑷目的基因的检测与表达：2.重点理解基因工程基本内容的五个要点：⑴基因工程的基本内容大致是：① 提取目的基因：获取目的基因是基因工程研究和应用的关键内容之一。
获取原核细胞的目的基因通常用鸟枪法，也可以用人工合成法。
获取真核细胞的目的基因一般用人工合成法。
单个目的基因在整个基因组中所占的比例极其微小，除少数例外，绝大多数基因难以直接分离得到。
为了解决这个难题，一种可行的方法就是将这个基因扩增，增加成功分离目的基因的可能性。
但是由于要分离的目的基因往往是未知基因，因此无法苏云金芽孢杆菌（供体细胞的DNA ） 许多DNA 片段 （含有抗虫基因） 质粒 （运载体） 限制酶含抗虫基因的细胞 载入 扩增 培养选择含重组质粒的土壤农杆菌 离体棉花叶片组织（受体细胞）侵 染 离体棉花叶片组织（受体细胞） 愈伤组织 再生植株转基因抗虫棉植株（表现出特定性状）分化 诱导选择 检测对它进行特异性扩增，而只能对所有的基因进行扩增。
然后再根据不同的方法将所需的克隆基因筛选出来，最后分离得到目的基因。
故获取的目的基因需要进行扩增和分离（方法多种且复杂）。
②将目的基因与运载体结合：用同一种限制酶切割运载体与目的基因，再将目的基因与能够自我复制并具有选择标记的运载体在体外利用连接酶连接，形成重组DNA分子。
限制性内切酶和连接酶是基因工程关键的工具酶。
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。
DNA连接酶用于连接各种DNA片段，使不同基因重组。
③将目的基因导入受体细胞：用人工方法使体外重组的DNA分子转移到受体细胞，主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
目的基因进入受体细胞后，就可以随着受体细胞的繁殖而复制。
目的基因与运载体在体外连接重组后形成重组DNA分子，该重组DNA 分子必须导入适宜的受体细胞中方能使外源目的基因得以大量扩增或表达。
第一章 基因工程概述
或新性状的DNA体外操作程序，也称为分子克隆技术。
因此，供体、受体、载体是重组DNA技术的三大基
本元件。
基因工程的基本概念
B 基因工程的基本定义
基因工程是指重组DNA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
是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNA技
术）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模
酶工程
基因工程的基本概念
D 基因工程的基本形式
第一代基因工程 蛋白多肽基因的高效表达 经典基因工程 第二代基因工程 蛋白编码基因的定向诱变 蛋白质工程
第三代基因工程 代谢信息途径的修饰重构 途径工程
第四代基因工程 基因组或染色体的转移
基因组工程
第二节 基因工程的诞生和发展
一、基因
泛基因阶段
孟德尔遗传因子阶段
（如胰岛素）、干扰素、乙肝疫苗等 研制新型疫苗（HIV、霍乱、单纯疱疹病毒等）
生产具有药用价值的生物制剂，如水蛭素等
3. 基因诊断
– 遗传性疾病的分子诊断
– 癌症的分子诊断 – DNA指纹
4. 基因治疗
是指将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿因基因缺陷和异 常引起的疾病，以达到治疗目的。
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
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。
基因工程的基本内容教学设计
基因工程的基本内容教学设计教学设计：基因工程的基本内容一.教学目标1.通过本课程的学习，使学生了解基因工程的基本概念、基本原理和基本技术。
2.使学生了解基因工程在农业、医学等方面的应用，并能够分析其优缺点。
3.培养学生的科学素养和科学思维能力。
二.教学内容1.基因工程的基本概念2.基因工程的基本原理3.基因工程的基本技术4.基因工程在农业、医学等领域的应用三.教学过程1.导入（10分钟）引入基因工程的研究背景和重要性，激发学生的学习兴趣。
2.基因工程的基本概念（20分钟）通过课件和图表，介绍基因工程的基本概念，并让学生能够理解基因工程与传统育种方法的区别。
3.基因工程的基本原理（30分钟）讲解基因的结构和功能，以及基因转导、重组、修饰等基本原理，并通过案例分析说明基因工程如何改变生物体的遗传特性。
4.基因工程的基本技术（30分钟）讲解基因靶向技术、DNA测序技术、DNA合成技术等基本技术，并通过实例演示和小组讨论，让学生了解这些技术的操作方法和应用范围。
5.基因工程的应用领域（30分钟）介绍基因工程在农业、医学等领域的应用，如转基因作物、基因治疗等，并引导学生讨论基因工程在社会发展中的意义和影响。
6.总结和评价（10分钟）回顾本节课的主要内容，帮助学生总结所学知识，评价本节课程的学习效果。
四.教学方法和手段1.教学方法：讲授、讨论、案例分析、实例演示等。
2.教学手段：课件、图表、实验演示等。
五.教学资源和评价方法1.教学资源：课件、图表、实验装置等。
2.评价方法：课堂讨论、小组讨论、课后作业等。
通过学生的表现和作业答案，评价学生对基因工程基本内容的理解和应用能力。
六.教学反思本节课通过让学生了解基因工程的基本概念、基本原理和基本技术，以及基因工程在农业、医学等领域的应用，培养了学生的科学素养和科学思维能力。
但是，由于课时有限，内容较多，可能导致学生的消化吸收不够彻底，需要通过进一步的复习和巩固来加深对基因工程的理解和应用。
高中生物基因工程核心知识点总结
高中生物基因工程核心知识点总结
一、生物工程基本概念
1、生物工程：是以生物学知识、生物技术手段，对细胞、微生物、生物分子和其它生物材料进行改造，以及利用工程原理和技术解决或优化生物学问题的学科。
2、分子工程：建立、组装和修饰分子，应用分子的变化来把控和调整生命过程的学科。
3、基因工程：建立、组装和改变基因，应用基因的变化来把控和调整生命过程的学科。
二、基因工程的基本理论和实践
1、基因工程的概念：基因工程是对物种细胞的基因结构进行改变，使细胞依据调控的要求合成想要的物质或达到目的的技术。
2、基因组：基因组指细胞或组织中基因组成的细胞总和，它可以表达出一种物种所拥有的特性并参与各种活动。
3、转基因技术：利用质粒载体从一种生物体中取出基因，放入另一种生物体中，实现基因重组来改变生物遗传特性。
4、基因测序：利用核酸聚合酶酶切基因片段，用多种技术和设备测定其结构，分析基因的种类、数目、排布、重组等相关内容。
5、基因扩增技术：利用催化剂体外实现DNA的复制，改变或增加基因的数量，从而改变功能，调控细胞表达活动，引入新功能。
6、蛋白质工程：合成、结晶和组装蛋白质，改变其结构和性质，以达到改造表型的目的，从而实现新的功能。
基因工程重点
绪论一、基因的概念：基因是具有生物学功能的、在染色体上占据一定位置的一段核苷酸序列，是分子遗传的功能单位。
二、基因工程的概念：基因工程是在分子水平上，提取（合成）不同生物的遗传物质，在体外切割，在和一定的载体拼接重组，然后把重组的DNA 分子引入细胞或生物体内，使这种外源DNA （基因）在受体细胞中进行复制与表达，按人们大的需要繁殖扩增基因或生产不同的产物或定向地创造生物的新性状，并能稳定地遗传给下一代。
三、基因工程诞生理论三大发现和技术的三大发明1、理论上的三大发现（1）20 世纪40年代发现了生物的遗传物质是DNA（2）20 世纪50年代提出了DNA 双螺旋结构（3）20 世纪60 年代确定了遗传信息的传递方式中心法则，提出了遗传信息流，即DNA>RNA>蛋白质，从而在分子水平上揭示了遗传现象。
2、技术上的三大发明（1）限制性核酸内切酶的发现（2）DNA 连接酶的发现，1967年，发现了DNA 连接酶，1970 年，发现了T4 噬菌体DNA 连接酶。
（3）基因工程载体的研究与应用，载体是特定的、具有自我复制能力的DNA 分子上。
在完成以上三大理论发现和三大技术发明后，基因工程诞生的条件已经成熟。
1973年Cohen和Boyer的基因重组实验，分别用EcoR I切割质粒pSC101和PSC102然后加入DNA连接酶进行连接后转化大肠杆菌，在四环素和卡那霉素双抗性的平板上检查重组情况，同时设计一些合理的对照实验。
这标志着基因工程正式诞生了。
四、基因工程的基本过程基因工程的基本过程（主要内容）：①带有目的基因的DNA 片段的分离或人工合成。
②限制性核酸内切酶分别将外源DNA 和载体切开。
③在体外，将带有目的基因的DNA片段连接到载体上，形成重组DNA分子。
④重组DNA 分子导入受体细胞（也称宿主细胞或寄主细胞）⑤带有重组DNA 分子的细胞培养，获得大量的细胞繁殖群体。
⑥筛选和鉴定转化细胞，获得外源基因高效稳定表达的细胞。
基因工程高三知识点
基因工程高三知识点基因工程是现代生物学中的一项重要技术，通过改变生物体的遗传物质（DNA）来创造新的基因组合或改变生物体的性状。
在高中生物学课程中，学生需要掌握基因工程的基本原理、应用以及相关的伦理和社会问题。
以下是基因工程的一些高三知识点。
一、基因工程的基本原理基因工程是利用DNA技术改变生物体的遗传信息，主要包括以下几个步骤：1. DNA提取：从感兴趣的生物体中提取DNA，通常使用PCR 技术扩增目标DNA片段。
2. DNA剪切：利用限制酶切割目标DNA，产生特定的切口。
3. DNA连接：将DNA片段连接到载体DNA上，形成重组DNA。
4. DNA转化：将重组DNA导入目标细胞中，使其具有新的遗传特性。
5. PCR扩增：使用聚合酶链反应扩增目标DNA的数量。
二、基因工程的应用领域1. 农业领域：基因工程可以用于改良作物，包括提高抗病虫害能力、增加产量、提高品质等。
2. 医学领域：基因工程可以用于制备重组蛋白药物，如胰岛素、生长激素等。
3. 环境领域：基因工程可以用于环境修复，包括通过基因修复技术降解污染物。
4. 科研领域：基因工程可以用于基因功能研究、疾病模型建立等。
三、基因工程的风险与伦理问题1. 生物安全风险：基因工程可能导致基因剥离和转基因生物的释放，风险包括基因污染、基因流动等。
2. 伦理问题：基因工程涉及到修改生物的基因组，可能引发对自然与人类的伦理关切，如人类基因改造、人类克隆等。
四、国际和国内基因工程的监管措施1. 国际监管：1992年生物安全议定书规定，转基因生物的跨国转运需要进行风险评估和合格证明。
2. 国内监管：我国设立了生物安全管理委员会，建立了转基因食品的安全管理体系。
五、基因工程的前景与挑战基因工程作为一种重要的生物技术，将会继续在农业、医学、环境等领域发挥重要作用。
但同时也面临着风险与挑战，需要加强监管、推动科学研究和公众教育。
总结：基因工程作为现代生物学的重要分支，已经在农业、医学、环境等领域取得了巨大的进展和应用。
高考生物中的基因工程考点有哪些
高考生物中的基因工程考点有哪些在高考生物中，基因工程是一个重要且具有一定难度的考点。
基因工程作为现代生物技术的核心领域之一，对于我们理解生命的奥秘、解决现实中的生物问题以及推动生物技术的发展都具有极其重要的意义。
首先，我们来了解一下基因工程的基本概念。
基因工程，又称为重组 DNA 技术，是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA 重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
基因工程的操作工具是这部分的重要考点之一。
其中包括“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（简称限制酶），它能够识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割 DNA 分子。
“分子缝合针”——DNA连接酶，用于将切割后的 DNA 片段连接起来，形成重组 DNA 分子。
还有“分子运输车”——载体，常见的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
载体需要具备能够在受体细胞中复制并稳定保存、具有多个限制酶切点以便与外源基因连接、具有标记基因以便于筛选等条件。
基因工程的基本操作程序也是高考的重点。
第一步是获取目的基因。
获取目的基因的方法有多种，比如从基因文库中获取、利用 PCR 技术扩增目的基因以及通过化学方法人工合成。
第二步是基因表达载体的构建，这是基因工程的核心步骤。
目的基因与载体结合时，需要用同一种限制酶切割，产生相同的黏性末端，再用 DNA 连接酶连接，形成重组 DNA 分子。
第三步是将目的基因导入受体细胞。
导入植物细胞常用农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；导入动物细胞常用显微注射法；导入微生物细胞常用感受态细胞法。
第四步是目的基因的检测与鉴定。
可以通过检测标记基因是否表达、检测目的基因是否转录出 mRNA、检测目的基因是否翻译成蛋白质等方法来鉴定目的基因是否成功导入并表达。
在基因工程的应用方面，也有很多考点值得关注。
比如在农牧业方面，利用基因工程可以培育抗虫、抗病、抗逆的农作物新品种，还可以提高家畜的生长速度、改善畜产品品质等。
基因工程pdf
基因工程一、基因工程的定义和发展基因工程是指通过分子生物学技术，对生物体基因进行修饰、重组、转移、克隆和表达，以达到改善生物性状、治疗疾病、改良农作物和工业微生物等目的的技术。
自20世纪70年代以来，基因工程在科学界得到了广泛关注和发展。
随着相关技术的不断进步，基因工程已经成为现代生物学研究的重要领域之一，为人类疾病治疗、农业生产、工业生物技术等领域提供了强大的技术支持。
二、基因工程的基本技术基因工程涉及的基本技术包括DNA的分离和纯化、PCR扩增、基因克隆、基因表达和基因编辑等。
这些技术为基因工程的研究和应用提供了基础工具。
三、基因克隆基因克隆是基因工程的核心技术之一，它通过将目的基因从生物体中分离出来，并将其重组到载体DNA分子中，从而获得重组DNA分子。
重组DNA分子可以在受体细胞中复制和表达，从而实现目的基因的遗传和表达。
基因克隆技术为基因功能研究、蛋白质表达和药物开发等领域提供了重要的技术支持。
四、基因表达基因表达是指将重组DNA分子导入受体细胞后，目的基因在细胞内被转录和翻译，进而产生相应的蛋白质。
基因表达是基因工程研究的重要内容之一，通过调节目的基因的表达水平，可以实现对生物性状的改良和优化。
五、基因编辑基因编辑是指通过特定的酶对DNA分子进行精确的修饰和剪切，以达到治疗遗传性疾病或消除有害微生物的目的。
CRISPR-Cas9系统是一种常用的基因编辑工具，它可以通过对特定DNA序列的精准定位和剪切，实现对特定基因的敲除、插入或替换。
基因编辑技术的发展为人类疾病治疗、生物安全保护等领域提供了新的可能。
六、基因测序基因测序是指通过测定生物体DNA分子的序列，来了解其遗传信息的过程。
随着第二代测序技术的发展，基因测序已经成为基因工程研究的重要手段之一，它可以帮助我们更深入地了解生物体的遗传信息，为疾病诊断、个性化治疗和生物进化研究等领域提供重要的数据支持。
七、基因工程在医学中的应用基因工程在医学领域有着广泛的应用，包括疾病诊断、治疗和预防等方面。
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特点：特异性。
即一种限制性内切酶只能识别一种特定 的脱氧核苷酸序列，并且能在特定的切点上 切割DNA分子。
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（二）基因操作的工具
• 基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶） 大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别
2）用同一种限制酶切断目的基因，使其 产生相同的黏性末端。
3）将切下的目的基因片段插入质粒的切 口处，再加入适量DNA连接酶，形成 了一个重组DNA分子（重组质粒）
目的基因与运载体的结合过程，实际 上是不同来源的基因重组的过程。
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• 步骤二：目的基因与运载体结合
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1）反转录法：
目的基因的mRNA
以目的基因转录成的信 使RNA为模板，反转录 成互补的单链DNA，然 后在酶的作用下合成双 链DNA，从而获得所需 的基因。
反转录
单链DNA(cDNA)
合成
双链DNA (即目的基因)
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3）根据已知的氨基酸序列合成DNA法 ：
根据已知蛋白质的氨 蛋白质的氨基酸序列
基因工程的基本内容优秀课件
（二）基因操作的工具
• 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？ 关键步骤一的工具：基因的剪刀——限制性内切酶 关键步骤二的工具：基因的针线——DNA连接酶 关键步骤三的工具：基因的运载工具——运载体
基因工程的基本内容优秀课件
（二）基因操作的工具
• 基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）
2）植物细胞： 农杆菌转化法、基因枪法、花粉管
基因工程的基本内容
基于细胞治疗和软骨、心脏和其他器官的再生方法进行研究，有望缓解或治愈某些难治性疾 病和病症，如糖尿病和帕金森病。
基因工程在农业领域的应用
转基因玉米和其他灌溉作物 调节果树、灌木和花卉
提高农作物的产量。
帮助生长技巧和降低某些病害。
水产养殖
帮助增加渔业产量和提高食品品 质。
基因工程的伦理和法律考虑
虽然基因编辑技术在某些情况下很有用，但其他人不同意因为纵容人类做出不道德的决定，而改变生命体的基 因。因此，需要制订法律和伦理规範，确保基因工程的使用得到监管。 相关国际机构已经进行了许多的咨询、讨论和建议，以调节基因研究、生育技术、基因流动和伦理问题等方面。
基因工程的风险与挑战
风险
• 可能增加突变和新病害的风险。 • 导致环境释放的有毒化学物质等带来风险。 • 可能导致技术上的漏洞，暴露弊端。
挑战
• 提高生物的耐受性和能力，减小农业之类的 费用。
• 使北极地区和生态环境得到改变，以更好地 预测地球变化。
• 与药治和疾病有关的方面的治疗方法发生改变。
基因工程的未来发展趋势
科学家正面对未来发展趋势，以更好地利用基因组学和基因编辑技术，通过 调节作物能力、动物品种和人类健康等内容，创造一个更美好的世界——知 识经济的创新升级和后工业革命的胜利。
基因克隆技术
利用PCR(聚合酶链反应)复制基因，并将复制后 的基因用于人工细胞中。
基因编辑技术
利用CRISPR/Cas9系统，对个别基因进行精确编 辑操作，达到修复性、治疗性的目的。
基因工程在医学领域的应用
1
基因检测
帮助人们检测患病风险，更好地预测以及治疗传染性疾病、癌症等。
2
基因治疗
利用基因编辑技术、载体等工具来进行特定的基因治疗，治疗疾病。
基因工程基本内容
基因工程基本内容
1. 嘿，基因工程到底是啥呀？就像搭积木一样，把不同的基因片段组合起来呀！比如说，我们可以把萤火虫的发光基因放到植物里，哇，那植物不就可以发光啦！这多神奇呀！
2. 你知道基因工程怎么改变生物的特性吗？就好比给生物“换装”，让它们拥有新的“技能”。
例如把抗虫基因放到棉花里，棉花就不容易被虫子侵害啦，这不是超厉害的嘛！
3. 基因工程能做的可多啦！像变魔术一样，把一个生物的优点变到另一个生物身上。
举个例子呀，把鱼的抗冻基因转到西红柿里，那西红柿就能在寒冷的地方生长啦，是不是很有意思呀！
4. 哎呀，基因工程对我们的生活影响可大了呢！就像给我们的生活加了魔法。
比如说利用基因工程生产药物，能救很多人的命呢，这是多么伟大的事情呀！
5. 基因工程能创造出全新的生物哦！这不就像创造了一个新的小伙伴嘛。
像人造的微生物，可以帮助我们处理垃圾呢，多棒呀！
6. 基因工程是不是很牛呀！简直就像给生物开了个“外挂”。
比如让植物能自己生产肥料，就不用我们老是去施肥啦，省事又省力呢！
7. 你想过基因工程有多强大吗？就像一个超级英雄，能解决好多难题呢！比如让一些动物快速生长，这样我们就能更快有肉吃啦，哈哈！
8. 基因工程的未来会怎样呢？肯定像火箭一样飞速发展呀！以后说不定我们能通过基因工程定制自己想要的宠物呢，哇塞，想想就兴奋！
9. 基因工程实在是太神奇啦，它会给我们的世界带来无数的变化和惊喜，我们要好好期待和利用它呀！。
基因工程习题答案
基因工程习题答案基因工程，又称DNA重组技术，是一种按照人们的意愿，将不同来源的基因按预先设计好的蓝图，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、生产新产品的技术。
基因工程在医学、农业、工业等领域都有着广泛的应用。
1. 基因工程的基本步骤：- 目的基因的获取：从生物体中提取出所需的基因。
- 基因载体的构建：将目的基因插入到载体DNA中，常用的载体有质粒、病毒等。
- 转化：将重组DNA分子导入宿主细胞。
- 筛选：通过特定的标记基因筛选出含有重组DNA的细胞。
- 表达：在宿主细胞中表达目的基因，产生所需的蛋白质或性状。
2. 基因工程的应用：- 农业：通过基因工程改良作物，提高作物的抗病性、抗旱性、产量等。
- 医学：生产重组蛋白药物，如胰岛素、干扰素等。
- 工业：利用基因工程生产特定的工业酶，提高生产效率。
3. 基因工程的伦理和安全性问题：- 伦理问题：基因工程可能涉及到对生物的改造，需要考虑其对自然生态的影响。
- 安全性问题：基因工程产品可能对人体健康和环境安全造成影响，需要严格的安全性评估。
4. 基因工程的前景：- 随着技术的进步，基因工程在疾病治疗、生物制药、环境保护等方面将有更大的发展空间。
- 同时，也需要加强相关法律法规的建设，确保基因工程的健康发展。
5. 习题答案：- 习题一：基因工程中常用的载体有哪些？答案：常用的载体包括质粒、噬菌体、人工染色体等。
- 习题二：基因工程在医学上的应用有哪些？答案：基因工程在医学上的应用包括生产重组蛋白药物、基因治疗、疾病诊断等。
通过以上内容的学习，可以对基因工程有一个基本的了解，同时认识到其在社会和科学发展中的重要性。
在实际应用中，需要综合考虑技术、伦理和安全等多方面因素，以确保基因工程的可持续发展。
基因工程教学大纲
基因工程教学大纲一、前言基因工程是现代生物技术领域的重要学科之一，通过对基因的分析、操作和调控，实现了许多前所未有的生物学研究和应用。
本教学大纲将系统介绍基因工程的基本概念、原理、方法和应用，旨在帮助学生全面了解基因工程领域的知识，为他们将来从事相关研究和工作奠定坚实基础。
二、课程目标1. 熟悉基因工程的基本概念和发展历史；2. 掌握基因工程的主要原理和技术方法；3. 理解基因工程在农业、医学、工业等领域的应用；4. 培养学生的团队合作、实验设计和科学研究能力。
三、主要内容1. 基因工程概论1.1 基因工程的定义和基本原理1.2 基因工程的发展历史和意义1.3 基因工程与传统遗传学的区别和联系2. 基因工程技术2.1 重组DNA技术2.1.1 限制性内切酶和DNA连接酶的作用2.1.2 DNA片段的电泳分离和纯化2.2 基因克隆技术2.2.1 质粒载体的构建和筛选2.2.2 载体DNA的转染和表达2.3 基因编辑技术2.3.1 CRISPR/Cas9系统原理和应用2.3.2 基因组编辑的伦理和风险3. 基因工程应用3.1 农业领域的基因工程3.1.1 转基因作物的开发和安全性评价3.1.2 基因编辑技术在植物育种中的应用3.2 医学领域的基因工程3.2.1 基因治疗和基因诊断技术3.2.2 个性化医疗和基因组学研究3.3 工业领域的基因工程3.3.1 酶工程和微生物发酵技术3.3.2 基因工程产品的生产和市场应用四、教学方法1. 理论授课：介绍基因工程的基本概念和原理；2. 实验操作：进行重组DNA、基因克隆和基因编辑等实验；3. 论文研讨：就基因工程的最新研究成果展开讨论；4. 课外阅读：推荐相关文献和资料供学生深入学习。
五、评价方式1. 平时表现：包括出勤、课堂参与和实验操作等；2. 作业成绩：包括理论作业和实验报告成绩；3. 期末考核：进行知识的笔试和实践技能测试。
六、参考教材1. 《基因工程导论》常晓燕，高等教育出版社，2015；2. 《基因工程原理与技术》周志刚，科学出版社，2018；3. 《基因工程应用手册》张三，人民军医出版社，2019。
基因工程的基本内容
基因工程的基本内容一、基因工程的概念及特点：1、基因工程的概念：基因工程，又叫基因拼接技术或DNA重组技术，是指在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合后，导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人们所需要的基因产物。
例如：1、基因的剪刀——限制性内切酶（限制酶）(1)存在：主要存在于微生物中。
能将外来DNA切断，但对自己的DNA无损害，可保护细胞原有的遗传信息。
目前已发现200多种限制酶。
(2)特点：专一性，即每一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点切割DNA分子。
各种限制性内切酶的酶切位点不同。
但这种能被特异识别的切割部位都具有回文序列。
在切割部位，一条链正向读的碱基顺序与另一条链反向读的碱基顺序完全一致。
例：现有一长度为1000碱基对(bp)的DNA分子，用限制性核酸内切酶Eco R1酶切后得到的DNA分子仍是1000 bp，用Kpnl单独酶切得到400 bp和600 bp两种长度的DNA分子，用EcoRl、Kpnl同时酶切后得到200bp和600bp两种长度的DNA分子。
该DNA分子的酶切图谱正确的是：（）2、基因的针线——DNA连接酶DNA连接酶的作用：把两条DNA黏性末端之间的缝隙“缝合”起来。
3、基因的运输工具——运载体(注意：不能将运载体也当作工具酶，它不是酶。
)运载基因的工具，通过它将目的基因运送到宿主细胞(1)运载体的作用：通过它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制(2)运载体应具备的条件：①运载体应能够在宿主细胞内复制并稳定地保存。
这样才能向后代传递。
②运载体应具有多个限制酶的酶切位点，以便与外源基因(目的基因)连接。
③运载体应具有某些标记基因，便于筛选。
如：对抗生素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等，这样运载体是否进入受体细胞，就可通过特定的基因产物来区分。
(3)常用的运载体有：质粒、噬菌体、动植物病毒等，其中质粒是最常用的运载体。
初中生物遗传工程知识点整理
初中生物遗传工程知识点整理遗传工程是一门通过改变生物体的基因组来实现特定目的的技术。
在现代生物学中，遗传工程已经成为一种重要的工具，被广泛应用于医学、农业、环境保护等领域。
初中生物学中通常也会学习一些关于遗传工程的知识，下面整理了一些初中生物遗传工程的知识点。
一、基因工程的基本概念1.基因工程是指利用分子生物学技术对生物体的基因进行修饰，以实现特定目的的技术方法。
2.基因是携带遗传信息的基本单位，基因工程是通过改变基因的组成或排列来实现特定目的。
3.基因工程的应用领域包括医学、农业、环境科学等各个领域。
二、常见的基因工程技术1.DNA重组技术：通过重组DNA分子，将不同种类的DNA分子连接在一起，使其在宿主细胞中表达新的功能。
2.PCR技术：聚合酶链式反应是一种用于复制DNA的技术，可以在短时间内扩增大量的DNA分子。
3.基因克隆技术：将感兴趣的基因插入载体DNA中，然后转入宿主细胞中，使宿主细胞表达该基因。
5.转基因技术：将外源基因转入目标生物体，使其表达新的性状或功能。
三、转基因植物的应用1.转基因作物：转基因技术已广泛应用于农业领域，通过转基因技术可以改善作物的耐病性、耐逆境性、产量等性状。
2.转基因水稻：转基因水稻可以抗旱、抗病，提高产量，解决粮食安全问题。
3.转基因玉米：转基因玉米可以抗虫、抗病，减少对农药的依赖，降低病虫害对作物产量的影响。
4.转基因大豆：转基因大豆具有耐除草剂的特性，可以提高农田的除草效率，提高作物产量。
四、生物技术的伦理问题1.转基因食品：人们对转基因食品的安全性和影响仍存在争议，需要进行更多的科学研究和评估。
2.生命伦理问题：基因工程技术涉及生物的基因组改变，如何确保在使用过程中不影响生物体的健康和生存，是一个伦理问题。
3.知情同意问题：在进行基因工程研究时，如何确保被研究对象的知情同意，保护其权益，也是一个伦理问题。
综上所述，遗传工程是一门重要的生物学技术，对于解决人类面临的各种问题具有重要意义。
基因工程的概念和主要内容
(6)基因可通过复制把遗传信息传递给下一代：经重组的基因一般来说是能传代的
3.2 基因工程的主要内容
与宏观的工程一样，基因工程 的操作也需要经过“切”、“接”、 “检查”等过程，只是各种操作的工 具不同，被操作的对象是肉眼难以直 接观察的核酸分子。
Hale Waihona Puke 基 因 工 程 的 操 作 过 程
• 基因工程研究的理论依据
(1)不同基因具有相同的物质基础:具有遗传功能的特定核苷酸序列的DNA片段 (2)基因是可切割的：大多数基因彼此之间存在着间隔序列 (3)基因是可以转移的：基因可在不同生物之间转移，或在染色体DNA上移动
(4)多肽与基因之间存在对应关系：普遍认为，一种多肽就有一种相应的基因 (5)遗传密码是通用的：一系列三联密码子同氨基酸之间的对应关系，在所有生物中都
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一、基因研究的发展过程 二、DNA的组成、结构和功能 三、基因工程的概念及主要内容 四、工具酶和基因载体 五、基因工程的基本技术 六、基因工程在食品产业中的应用
三、基因工程的概念及主要内容
3.1 基因工程的概念 3.2 基因工程的主要内容
3.1 基因工程的概念
基因工程也就是DNA重组技术，是用人工的方法 把不同生物的遗传物质（基因）分离出来，在体外进 行剪切、拼接、重组，形成重组体，然后再把重组体 引入宿主细胞中得以高效表达，最终获得人们所需要 的基因产物。
基因工程与食品产业PPT课件
Paul Berg (who shared the 1980 Nobel Prize in chemistry for this work).
1972 Stanley Cohen and Herbert Boyer discover recombinant DNA technology, considered to be the birth of modern biotechnology
食品基因工程：利用基因工程的技术和手段，在分子水平上定向重组遗传物质，以改良食品的品质和性状，提高食品的营养价值、贮藏加工性状以及感官性状的技术。
（二） 基因工程的主要内容
概括起来，基因工程的操作过程一般分4个步骤。
获得目的基因；将目的基因与载体连接形成重组DNA；将重组DNA导入受体细胞；筛选出能表达目的基因的受体细胞
底物(substrate): dATP, dGTP, dCTP, dTTP
聚合酶(polymerase): 依赖DNA的DNA聚合酶简写 为 DNA-pol
模板(template) : 解开成单链的DNA母链
引物(primer): 提供3-OH末端使dNTP可以依次聚合
解螺旋酶引物酶单链DNA结合蛋白DNA连接酶等
在农业上，基因工程发展速度势头强劲。据统计，2000年全球转基因作物种植面积由1996年的170万hm2，增加到4 420万hm2，增加了25倍之多。 2000年美国、加拿大、阿根廷、中国4个国家转基因作物的种植面积占全球种植面积的99.9％。 全世界转基因作物按种植面积排序分别为大豆、玉米、棉花、油菜籽。
例如，EcoR I中的Eco表示从大肠杆菌(Escherichia coli)中分离出来的，R代表大肠杆菌的R株， I表示从中分离出的第一种限制性内切酶。
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棉 核菌的 作物 茄 大豆 的水 的奶 工程菌
烟草
果牛
Bt 毒 蛋 白 基 因
几丁质 酶基因 和抗毒 素合成 基因
调节细 胞渗透 压的基 因
苏云金芽孢杆菌
抗冻 蛋白 基因
鱼
抗除 草剂 基因
甜味 基因
肠乳 糖酶 基因
人胰 岛素 基因
人
二、植物基因工程硕果累累
植物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 方法：从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因，将
A.46条 B.24条 C.23条 D.22条
12．基因治疗是把健康的外源基因导入
A.有基因缺陷的细胞中
B.有基因缺陷的染色体中
C.有基因缺陷的细胞器中
D.有基因缺陷的DNA分子中
13．下列不属于获取目的基因的方法是
A.“鸟枪法”
B.转录法
C.反转录法
D.根据已知氨基酸序列合成法
如何获得目的基因：
连接的部位：磷酸二酯键，不是氢键 结果： 形成重组DNA
将目的基因与用限制性内切酶处理后的运载体混合，
用DNA连接酶 处理后会出现几种结果？ （只考虑两两结合）
有三种：
目的基因与目的基因结合、质粒与质粒结合 目的基因与质粒结合
为什么？
导入方法：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径 导入过程：（运载体为质粒，受体细胞为细菌）
1．我国科学家在利用基因工程培育抗虫棉的过程中，经提取目
的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞这三
个步骤后，在全部受体细胞中，能够摄入抗虫基因的受体细胞占
A．全部
B．大部分
C．一半
D．很少
2．质粒是基因工程最常用的运载体，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能“友好”地“借居” A．①③⑤⑦ B．②④⑥ C．①③⑥⑦ D．②③⑥⑦
棉花植株(有抗虫特性)
（二）基因操作的工具
• 基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）
限制 酶
分布： 主要在微生物中。 作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。 结果： 产生黏性未端（碱基互补配对）。 举例： 大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列，
并在G和A之间切开
（二）基因操作的工具 • 外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如
不能，受体细胞必须表现出特定的性状或有相 应的蛋白质出现，才能说明目的基因完成了表达。
检测： 通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达
1性状检测直接观察或者是放到相应的环境 培养进行验证
若不能表达，要 2蛋白质类 对抗虫基因再进 行修饰。
用抗体-抗原的方法检测
（三）基因操作的基本步骤
步骤：
1、提取目的基因 2、目的基因与运载体结合 3、将目的基因导入受体细胞 4、目的基因的检测和表达
棉花细胞)？
导入过程需要运输工具——运载体。 • 运载体的作用有哪些？
作用一：作为运载工具，将外源基因(抗虫基因)转移到 受体细胞(棉花细胞)中去。
作用二：利用运载体在受体细胞(棉花细胞)内，对外源 基因(抗虫基因)进行大量复制。 • 作为运载体必须具备哪些条件？
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。
（二）基因操作的工具
• 基因的运载工具——运载体： 常用的运载体主要有两类： 1）细菌细胞质的质粒
2）噬菌体或某些动植物病毒
• 质粒的特点： 1、质粒是基因工程最常用的运载体。
导入时用的运载体上如果有抗性基因（标记基因），就可以通过检测抗性基因 的表达来检测，比如运载体PBR322 就带有抗四环素基因和抗氨卞青霉素基因 要么就等目的基因在受体细胞中表达以后，然后根据特定的性状来区分。
3检测是否有相应的RNA出现 碱基互补配对 因为RNA是DNA的产物
受体细胞导入DNA分子能说明目的基因完成了表达吗？
受体细胞：细菌 氯化钙
细胞壁的通透性增大
重组质粒进入受体细胞
目的基因随受体细胞的繁殖而复制
检测： 如何判断目的基因是否导入受体细胞? 对细胞进行检测和筛选
方法
原理
1基因探针检测
碱基互补配对
用同位素标记的一段DNA。可通过DNA分子 杂交探测与目的基因序列互补的基因是否存在
2检测是否含有抗性基因
同位素标记
其导入作物中，使其具有抗虫性
目的基因包括：
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
2、抗病转基因植物 (课外知识)
寻根问底——
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？
一种假说认为：CP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，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，使病毒核酸分子不能释放出来。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， 使之不能被翻译，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。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后，与入侵病毒RNA之间的相互作 用起到了抗性作用。
3）根据已知的氨基酸序列合成DNA法 ：
根据已知蛋白质的 蛋白质的氨基酸序列
氨基酸序列，推测出相
推测
应的信使RNA序列，然 mRNA的核苷酸序列
后按照碱基互补配对原
推测
则，推测出它的结构基 结构基因的核苷酸序列
因的核苷酸序列，再通
化学合成
过化学方法，以单核苷
酸为原料合成目的基因。
目的基因
• 哪些新技术能大大简化基因工程的操作技术？
• 存在一些问题：①转基因植物对病毒的抗性有局限性， 仅限于特定的病毒（被使用CP基因的 般为两周，并非根治；③潜在着植物表达的外壳蛋白 包被与另一种病毒形成新的杂合病毒的危险。
3、抗逆转基因作物
4、利用转基因改良植物的品质 方法：
将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因， 导入植物中，或者改变这些氨基酸合成途 径中某种酶的活性。
一 基因工程的基本内容
• 主要内容
1）基因工程的概念 2）基因操作的工具 3）基因操作的基本步骤 4) 基因工程的应用
例如 1.青霉素能产生对人类有用的抗生素——青霉素 2.豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气 3.人的胰岛B细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度
各种生物间的性状千差万别，为什么？
生物体的不同性状是基因特异性表达的结果，
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境 操作对象
生物体外 基因
操作水平
DNA分子水平
基本过程 剪切 → 拼接 → 导入 → 表达
结果
人类需要的基因产物
实质
基因重组
（一）基因工程的概念
• 基因工程培育抗虫棉的简要过程：
苏云金芽孢杆菌
提取
抗虫基因
普通棉花(无抗虫特性) 棉花细胞(含抗虫基因)
（一）基因工程的概念
• 什么叫基因工程？
基因工程又叫基因拼接技术或DNA重 组技术。该技术是在生物体外，通过对 DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”， 对生物的基因进行改造和重新组合，然后 导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基 因在受体细胞内表达，产生出人类所需要 的基因产物。
（一）基因工程的概念
2、最常用的质粒是大肠杆菌的质粒 3、细胞染色体外能够进行自主复制的小型环状DNA分子 4、存在于许多细菌、酵母菌等生物中 5、质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，
但复制只能在宿主细胞内成。
（二）基因操作的工具
• 基因的针线——DNA连接酶
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起 来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重 组的DNA分子就形成了。
个事实说明 A．蛋白质合成是在核糖体上进行的 B．各种生物共用一套遗传密码 C．兔子和大肠杆菌的基因发生了重组 D．兔子的基因发生了突变
10．小麦根尖细胞基因分布在 A.染色体，核糖体 C.染色体，线粒体
B.染色体，叶绿体 D.染色体，线粒体，叶绿体
11．人类基因组是指人体DNA分子所携带的全部遗传信息。人 类基因组计划就是分析测定人类基因组的核苷酸序列。其主要内 容包括绘制人类基因的遗传图、物理图、序列图和转录图。工作 艰巨可见一斑。科学家应对多少染色体进行分析
1）DNA序列自动测序仪： 对提取出来的
基因进行核苷酸 序列分析。
2）PCR技术： 使目的基因的
片段在短时间内 成百万倍地扩增。
（四） 基因工程的应用
（基因工程的应用是基因工程基本操作程序的一个必然结果）
一、转基因生物与目的基因的关系
抗 抗真菌 抗烟碱 耐寒 抗除 增强 降低 生产胰
虫 一枯丝 和干旱 的番 草剂 甜味 乳糖 岛素的
• 什么叫目的基因？ 目的基因是人们所需要转移或改造的基因。
• 请举例？ 如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因，还有
植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因、种 子贮藏蛋白的基因，以及人的胰岛素基因、 干扰素基因等。
获的目的基因 的方法 直接分离法 （鸟枪法）
人 反转 工 录法 合 成 基 因 据已知
的氨基 酸序列 合成
三、动物基因工程前景广阔
1、用于提高动物生长速度 目的基因： 生长素基因 2、用于改善畜产品的品质
3、用转基因动物生产药物
思考讨论： 1、用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白 质比工厂生产的优越之处有哪些？