基因工程及其应用1
基因工程及其在医学上的应用
基因工程及其在医学上的应用随着现代科技的不断发展，基因工程技术的应用在医学领域中显得愈加重要。
基因工程技术被广泛应用于生物医学研究、医学诊断、慢性病治疗、基因治疗等领域。
本文将围绕基因工程技术的概念，介绍其在医学上的应用以及未来展望。
一、基因工程技术的概念基因工程技术是一种通过改变生命体内的基因序列来实现目标的技术。
其核心技术是基因重组，也就是将不同的基因重组到一起形成新的生物体。
基因重组技术的出现，为科学家和医生提供了一种强有力的手段，可以通过人工方法创造、改变和重组基因序列以实现目标，用于治疗人类疾病、改善人类生存环境等。
二、基因工程技术在医学上的应用1.生物医学研究基因工程技术在生物医学研究领域中应用非常广泛，主要通过精准地研究基因的表达和功能，为疾病的防治提供重要的科学依据。
例如，利用基因工程技术也可制备、筛选特定的基因诊断工具，而在癌症、遗传病、免疫障碍等领域以及疫苗研制等方面都有广泛的应用。
2.医学诊断基因工程技术在医学诊断方面也展现了强大的能力。
利用基因工程技术可以开发出一些比传统方法更有效的诊断技术，这些新技术具有更快速、更准确和替代性强等特点。
例如，利用基因工程相关的技术，可以制备出可以检测出肿瘤特异性抗原（TSA）的检测工具，包括肿瘤标志物（tumor markers）、遗传偏差、遗传突变等工具，大大提高了肿瘤诊断的精确度和准确度。
3.慢性病治疗基因工程技术在对慢性病的研究和治疗方面也发挥了重要的作用。
例如，通过克隆和改变特定基因，可以生产出一系列的人工血液和人工神经等生物素，同时还可以用多克隆技术制备出特异性强的免疫药物和肿瘤免疫疫苗。
在糖尿病、白血病、艾滋病等疾病的治疗研究中，基因工程技术可以实现人工制造特定基因以及生产出识别病毒、细菌等病原体的针对性免疫药物。
4.基因治疗基因工程技术的另一个重要应用是基因治疗。
随着近年来对基因工程技术的深入研究和不断发展，基因治疗被视为一种新型治疗方法。
基因工程的技术及其应用
基因工程的技术及其应用随着科技的进步和发展，基因工程这项科技也得到了不断的发展和应用。
基因工程是指对生物体的基因进行工程化的处理和操作，以达到人们所需要的目的。
基因工程技术的广泛应用，让人们对基因的认识和掌握更加深刻。
本文将从基因工程技术的基本原理、技术手段和应用案例三个方面，介绍基因工程的技术及其应用。
基因工程技术的基本原理基因工程技术的基本原理是利用DNA分子生物学、克隆分子生物学等相关理论和技术，对生物的基因进行人工操作。
人们通过DNA合成、PCR技术、酶切、连接、转化等手段，改变生物体的基因组成，以期达到某种预期目的。
DNA（Deoxyribonucleic Acid）是细胞中负责遗传信息传递的分子。
人们通过对DNA的分析、合成和操作，得到了许多重大的科学成果。
PCR技术（Polymerase Chain Reaction）是一种通过放大DNA片段来检测DNA序列的技术。
PCR技术通过引入特定的DNA引物和DNA聚合酶，使特定DNA片段反复扩增，从而快速、准确地检测出目的DNA序列。
酶切技术（Restriction Enzyme）是现代分子生物学研究中不可或缺的一项技术，它是通过DNA复制过程中的酶切作用，将DNA分子分割成一系列特定的碎片。
分割的碎片可以被分离、分析和重组。
技术手段1. DNA序列测定：DNA序列测定是基于环绕在DNA双螺旋结构中的核苷酸的碱基配对性质，利用能检测单个核苷酸的荧光物质记录DNA序列的具体种类和顺序。
DNA测序技术的发展，在基因工程领域作出了巨大的贡献。
2. 基因重组：基因重组是指通过把不同物种或同一物种中不同个体中的基因按照一定的规则组合，形成一个新的基因组合。
通过基因重组，人们可以获得新的、符合人类需求的基因组合。
基因重组在医学上可以应用于研发新药物、治疗基因缺陷疾病等领域，增加了人类生活质量。
3. 基因转导：基因转导技术是指将外源基因导入到目标细胞中，并使其在目标细胞中表达和发挥作用的过程。
基因工程及其应用【可编辑PPT】
E. coli B含有EcoB核酸酶和EcoB甲基化酶
当λ(k)噬菌体侵染E. coli B时，由于其DNA中 有EcoB核酸酶特异识别的碱基序列，被降解掉。 而E. coli B的DNA中虽然也存在这种特异序列， 但可在EcoB甲基化酶的作用下，催化S-腺苷甲硫 氨酸（SAM）将甲基转移给限制酶识别序列的特 定碱基，使之甲基化。 EcoB核酸酶不能识别已甲 基化的序列。
基因重组DNA技术是指将一种生物体（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稳定遗传并表达出新产物或 新性状的DNA体外操作程序，也称为分子克隆技术。
供体、受体和载体是重组DNA技术的三大基本元件。
基因工程的目的：
分离、扩增、鉴定、研究、整理生物信息资源 大规模生产生物活性物质 设计、构建生物的新性状甚至新物种
反应必须ＡＴＰ和Ｍｇ２＋，具有特异性识别部位 并切割。 如EcoR I、Hinf III III 型限制酶的基本特点：
可以识别特定碱基顺序，并在这一顺序的3’端2426bp处切开DNA，切割位点没有特异性。
2、限制性核酸内切酶的命名原则
第一个字母：大写，表示所来自的微生物的属名的第一 个字母。 第二、三字母：小写，表示所来自的微生物种名的第一、 二个字母。 其它字母：大写或小写，表示所来自的微生物的菌株号。 罗马数字：表示该菌株发现的限制酶的编号。
⑶核酸内切限制酶对生物基因组的消化作用
小分子量的片断-----少 （电泳-容易分离目的片 断）cheria coli RY13的第一个限制
酶。
3、限制性内切酶作用后的断裂方式
形成粘性末端； 形成平末端；
粘性未端：切开后的两段DNA各留下一个尾，这2 个尾的核苷酸顺序完全一样，方向相反。它们之 间是互补的，在适当条件下可以再连接一起。
医学中的基因工程及其应用
医学中的基因工程及其应用基因工程是指利用生物技术手段，对生物体的基因进行修改、操作和调控的过程。
近年来，随着生物技术的不断进步和发展，基因工程技术在医学领域中的应用也越来越广泛。
本文将探讨基因工程在医学中的应用，包括基因治疗、基因诊断以及生物药物的生产等方面。
一、基因治疗基因治疗是指通过将正常的基因导入病患体内，从而达到治疗疾病的目的。
比如，某些疾病是由于基因突变所导致，这时候科学家可以通过基因编辑技术来修复这些基因，从而治愈患病的人。
目前，该技术已经应用于多种疾病的治疗中。
例如，基因治疗在癌症的治疗中应用得较为广泛。
科学家们利用基因编辑技术，将治疗相关的基因导入人体，然后通过体内产生的蛋白质与癌细胞进行作用，达到治疗癌症的目的。
此外，基因治疗还可以用于治疗其他一些疾病，如先天性遗传病、免疫缺陷病等。
二、基因诊断基因诊断是指通过检测个体的基因信息，进而进行疾病的预测、诊断、鉴定和治疗的手段。
随着基因测序技术的发展，基因诊断正逐渐成为一种主流的医学诊断手段。
目前，基因诊断在肿瘤、心血管疾病、遗传病等多种疾病的诊断中得到了广泛的应用。
对于肿瘤的诊断而言，基因诊断可以通过检测病人的DNA或RNA得到其具体的肿瘤类型，然后进一步做出更为精确的治疗方案。
同时，基因诊断技术还可以预测肿瘤的发生、转移及复发的风险等。
对于遗传病而言，基因诊断可以辅助医生进行疾病的早期预测和诊断，使患者通过早期知晓疾病早期进行针对性的治疗。
这对于患者及其家族人员，尤其是在家族中具有遗传基础的人群，是非常重要和有益的。
三、生物药物的生产生物药物是指利用生物技术手段生产出来的药物，因为其具有较高的特异性和生物活性，逐渐成为临床医学的重要药物。
基因工程技术在生物药物的生产过程中发挥着至关重要的作用。
通过基因编辑技术将人体需要的蛋白质基因插入到大肠杆菌、酵母等微生物体内，实现对蛋白质的大规模生产。
这种基因工程技术被称为“蛋白质表达系统”。
基因工程的原理与应用
基因工程的原理与应用基因工程是一门应用基因组学和分子生物学知识的科学领域，旨在改变生物体的遗传特性，为人类社会提供更多的经济和生态效益。
本文将介绍基因工程的原理以及其在农业、医药和环境保护等领域的应用。
一、基因工程的原理基因工程的核心原理是通过改变生物体DNA序列来改变其遗传特性。
主要有以下几个步骤：1. 基因的克隆：首先需要选择目标基因，并通过PCR等方法进行扩增。
然后将目标基因与载体DNA（如质粒）连接形成重组DNA，再将重组DNA转移到宿主细胞中。
2. 基因的表达：在宿主细胞中，重组DNA会被复制和转录成RNA，然后再翻译成蛋白质。
这样，目标基因的表达就实现了。
3. 基因的编辑：利用CRISPR-Cas9等技术，可以精确地编辑目标基因的DNA序列，实现精准的基因改造。
二、基因工程在农业领域的应用1. 转基因作物：通过导入抗虫、抗病、耐旱等基因，提高作物的产量和品质。
例如，转Bt基因的棉花能够抵抗棉铃虫的侵害，减少农药的使用。
2. 植物工厂：利用基因工程技术改变植物的生长特性，实现高效、节能、无害的植物生产系统。
例如，通过调控植物的光合效率和营养吸收能力，提高植物的生长速度和产量。
三、基因工程在医药领域的应用1. 基因治疗：通过将正常基因导入患者体内，修复或替代缺陷基因，以治疗遗传性疾病和某些慢性疾病。
例如，用基因工程技术治疗SCID （严重联合免疫缺陷症）等免疫系统缺陷疾病。
2. 药物生产：利用基因工程技术生产重组蛋白质药物，如胰岛素、生长激素和抗体。
这种方法比传统方法更快、更安全，并可以大规模生产药物。
四、基因工程在环境保护领域的应用1. 生物降解：通过改造微生物等生物体的基因，使其能够降解或利用污染物，达到净化环境的目的。
例如，利用基因工程技术改造的细菌可以降解石油类污染物。
2. 生物修复：利用基因工程技术改造植物和微生物，用于修复受到污染的土壤和水体。
例如，用转基因的植物吸收土壤中的重金属，或者用基因工程技术改造的微生物降解有机污染物。
基因工程及其应用
通过基因工程给患有遗传病的人 体内导入正常基因可“一次性”解除 病人的疾苦。
3、基因工程与环境保护
⑴ 环境监测： 基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地
检测环境中的病毒、细菌等污染。
1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来
质粒是基因工程最常用的运载体。
绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。 有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。
• 大肠杆菌的运质载粒体：
1.能够在宿主细胞最常内用复的质粒是大肠杆 制并稳定保存菌；的质粒，其中常含有抗药 2.具有多个限基制因酶，如切四点环素的标记基因。
以便与外源基因质相粒连的存；在与否对宿主细 3.具有标记基胞因生，存没便有于决定性作用，但 进行筛选． 复制只能在宿主细胞内成。
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒 转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯
转鱼抗寒基 因的番茄
不会引起过敏的转基因大豆
超级 动物
导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠 导入人基因具特殊用途的猪和小鼠
特殊 动物
2、基因工程与医药卫生
⑴ 基因工程药品的生产
许多药品的生产
是从生物组织中提取
的。受材料来源限制
产量有限，其价格往 往十分昂贵。
第1节 基因工程及其应用
一、基因工程——分子水平改变生命
1、概念:是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并 通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物新的 遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物 类型和生物产品。
通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种 生物的个别基因复制出来，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（目的）。
基因工程及其应用
环境保护
基因工程可用于生物修复、 环境监测和生态系统保护， 有助于解决环境问题和提高 可持续发展。
基因工程在医学领域的应用
ห้องสมุดไป่ตู้
1
基因治疗
通过基因工程技术修复或替换患者的缺陷
药物研发
2
基因，为治疗遗传性疾病提供新的方法。
基因工程用于制备重组蛋白和抗体，加速
药物开发和生产过程。
3
疾病诊断
基因工程技术使得疾病的早期诊断更加准 确和可靠，为个性化医学提供了新的途径。
基因工程在农业领域的应用
转基因作物
基因工程可用于在作物中导入外 源基因，以提高作物的抗虫性、 耐旱性和营养价值。
植物组织培养
基因工程技术可用于培育不孕植 株、繁殖珍稀植物和提高植物生 长速度。
农业生物技术
基因工程在农业领域还可用于动 物遗传改良、育种和疫苗研发， 提高农业生产效率。
基因工程在环境领域的应用
生物修复
基因工程可以用于修复受污染土壤和水体中的有害物质，加速环境恢复过程。
环境监测
通过基因工程技术，可以开发植物和微生物传感器来监测环境中的有害物质。
生态系统保护
基因工程可用于保护濒危物种、恢复破坏的生态系统，维持生物多样性。
基因工程使用了许多工具 和技术，如限制性酶、 DNA合成和蛋白质表达系 统等，以便研究和操作基 因。
基因编辑技术如CRISPRCas9已经革命性地改变了 基因工程领域，使得基因 编辑更加精确和高效。
基因工程的应用领域
生物医学
基因工程在生物医学研究中 有广泛应用，如基因治疗、 药物研发和疾病诊断。
基因工程及其应用
药物研发
食品安全
基因工程在农业领域的应用，如转基 因作物，可以提高产量和抗性，但也 可能引发过敏反应或生态问题。
通过基因工程技术，可以研发出更有 效、副作用更小的药物。
基因工程对生态平衡的影响
转基因作物
转基因作物的种植可能会破坏自然种群的生态平衡，影响土壤健 康和生物多样性。
基因污染
基因工程可能导致基因污染，即非自然发生的基因转移，对环境 和生态系统造成不可逆的影响。
农业领域的应用
作物改良
利用基因工程培育抗虫、抗病、抗旱等性状的作物新 品种。
转基因动物
通过基因工程培育具有优良性状的转基因动物，如高 产奶、抗病等。
生物农药
利用基因工程生产生物农药，减少化学农药的使用， 降低环境污染。
环境领域的应用
污染治理
01
通过基因工程培育出能够降解有机污染物的微生物，用于污染
治理和修复。
环境监测
02
利用基因工程建立环境监测系统，预测和评估环境污染和生态
变化。
生态修复
03
通过基因工程培育出能够改善土壤质量、提高水质的植物和微
生物新品种，促进生态修复。
04
基因工程的安全性和伦理问题
基因工程对人类健康的影响
基因治疗
基因工程在医学领域的应用，如基因 治疗，可以纠正致病基因，提高治疗 效果。
近年来，随着测序技术和合成生物学的发展，基因工程的应用范围和潜力更加广泛 。
基因工程的研究对象和内容
基因工程的研究对象包括DNA、RNA和蛋白质等生物分子，以及这些分 子之间的相互作用和调控机制。
基因工程的主要内容包括基因的克隆和表达、基因的修饰和调控、基因 治疗和基因组编辑等。
基因工程及其应用生物必修
PCR技术 PCR技术是一种在体外快速扩增特定DNA片段的技术，广泛应用于基因 克隆和检测中。
在基因工程中的应用 基因克隆与PCR技术是基因工程中的重要技术手段，能够实现目的基因的 高效获取和扩增，为后续的基因表达和功能研究奠定基础。
基因工程是一种定向、精确地改变生物 遗传性状的技术手段，通过对特定基因 的修饰或添加，实现对生物体的遗传改 良。 基因工程是指通过人工操作对生物体的 基因进行剪切、拼接和重组，从而实现 对其遗传特性的改造和优化。
基因工程的历史与发展
1970年代 基因工程的萌芽阶段，科学家开始了解DNA结构和功能，并尝 试通过限制性内切酶进行初步的基因操作。 1980年代 基因工程进入快速发展期，随着PCR技术、基因克隆和表达载 体等关键技术的突破，基因工程的应用领域不断扩大。 1990年代至今 基因工程技术不断完善和创新，涉及领域包括农业、医学、工 业和环保等，为人类解决许多难题提供了有力支持。
基因编辑技术的发展
基因编辑技术是近年来发展迅速的生物技术，其中 CRISPR-Cas9系统是最常用的基因编辑工具之一。随着技 术的不断改进和完善，基因编辑的效率和准确性将进一步 提高，有望在未来的生物科学研究中发挥更大的作用。 基因编辑技术有望应用于治疗遗传性疾病和传染病，例如 罕见病、癌症和艾滋病等。通过编辑人类基因组，可以纠 正缺陷基因，预防和治疗遗传性疾病，提高人类健康水平。
基因工程工具与技术
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2
限制性核酸内切酶
1 3
识别特定DNA序列 限制性核酸内切酶能够识别并切割DNA 分子中的特定序列，是基因工程中的关键 工具之一。
基因工程技术及其在医学中的应用
基因工程技术及其在医学中的应用一、基因工程技术的概述基因工程技术是指对生物体内的基因进行操作和改变，以达到调节基因表达和基因功能的目的。
基因工程技术包括分子生物学、细胞生物学、基因组学、计算机科学等多个领域的交叉应用。
基因工程技术的出现让人们可以针对一些遗传性疾病进行干预和治疗，使得医学和生命科学方面发生翻天覆地的变化。
二、基因工程技术在医学中的应用1.基因诊断和基因治疗在遗传咨询和生殖医学领域，基因诊断早已广泛应用。
基因诊断是指利用基因工程技术，检测人体DNA里存在的基因突变或者特定的基因缺失，以诊断出患者是否患有某种遗传病变。
例如，肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）是一种常见的神经源性疾病。
应用基因检测技术，发现其中有一种蛋白、GPx3 (glutathione peroxidase 3)，突变会导致ALS发生，然后针对这号基因的变异编制药物，用于治疗ALS。
在基因治疗中，通过基因工程技术，向患者体内注入特定基因，以纠正遗传突变或者增强身体免疫能力，治愈一些顽固性疾病。
例如在血友病的治疗上，可将正常血友因子的基因通过病毒携带体封装到细胞上，将带有血友性基因的细胞转化，从而产生大量正常血友因子，有效治疗血友病。
2. 基因编辑疗法基因编辑疗法是将基因编辑技术应用于医学中的一种新型疗法。
通过基因功工程技术精准编辑基因序列，创新设计编辑体系，使得一些难治的疾病可以通过修改基因使得细胞或者器官具有更好的功能或者修补细胞受损部分，甚至喝减缓疾病的恶化，实现基因和治疗的有机结合。
例如，近年来发现与多种癌症发生有关联的靶向基因突变，等候基因测序及分析后，为此推出新一代基因编辑蛋白“dCas9”可以对纠正这些细微的基因突变起到精准矫正。
3. 合成新基因和基因组基于基因工程技术，还可以合成具有特定控制元件的人工基因、合成人工基因组和复制DNA分子等，进而为科学家和医生以及生物学家们探索一些过去未知的疾病病因以及治疗新途径提供支持。
基因工程及其应用(第一课时)
班级姓名层次6.2基因工程及其应用（第一课时）编写：薛海针审核：高一生物组寄语：只有付出才能有收获，只有努力才可能成功。
[学习目标]：简述基因工程的基本原理；[学习重点、难点]：基因工程的基本原理；[学习过程]：阅读P102问题探讨，思考：为什么能把人的基因“嫁接”到细菌上？____________________________________________________________。
传统育种的局限性：一般只能在生物中进行，很难将一种生物的优良性状，移植到生物身上。
基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿地改变生物，培育出新品种。
一、基因工程的原理1. 基因工程的概念：（又叫或）基因工程就是按照___________，把一种生物的某种基因提取出来，并加以___________，然后放到另一种生物的细胞里，______地改造生物的__________。
2. 基因工程最基本的工具：___________________、___________________、___________________。
（1）基因的“剪刀”是指_________________________。
一种该物质只能识别________种特定的核苷酸序列，并在特定切点上 DNA分子。
大肠杆菌中的一种叫做EcoRI 的限制酶，能够专一识别_______________的序列，并在G和A之间将这段序列切开。
（2）基因的“针线”即____________，可以“缝合”__________和_________交替连接而构成的DNA骨架上的缺口。
（3）基因工程中，目前常用的运载体有________、________和___________等。
（4）质粒存在于许多及等生物中，其本质是细胞染色体外的，能够________的很小的____________分子。
3. 基因工程的操作步骤：（参照图示6-6理解）基因工程操作的一般步骤为：__________________、目的基因与______结合、将目的基因导入_________________、目的基因的________和________。
基因工程及其应用
②检测目的基因是否转录出了mRNA
方法—— DNA-RNA分子杂交
③检测目的基因是否翻译成蛋白质 鉴个 定体 水 平
方法—— 抗原抗体杂交
抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
例：将目的基因导入植物细胞
能感染双子叶植物和祼子植物,对单子叶植物 无感染能力
特点: 农杆菌转化法
表达 载体转入
Ti质粒的T—DNA可转移至受体细胞并整合到 其染色体上
操作对象 操作水平
基本过程
基因 DNA分子水平
剪切→拼接→导入→表达
结果
人类需要的基因产物或性状
基因工程的基本工具
• 限制性核酸内切酶 ——“分子手术刀” • DNA连接酶 ——“分子缝合针” • 基因进入受体细胞的载体
——“分子运输车”
1.基因的“剪刀”──限制性内切酶（限制酶）
分布：主要在原核生物中
G AA T T C DNA连接酶连 接的是DNA骨 架上的缺口，不 是碱基间的氢键
C T T AA G
3、基因的运输工具——运载体 常用的运载体： 质粒 噬菌体 动植物病毒
3、基因的运输工具——运载体
运载体必须同时满足三个要求： ①具有一到多个限制酶的酶切位点,以便与外源 基因连接; ②能进入受体细胞并在受体细胞内稳定存在并能 复制（复制原点）、表达； ③具有标记基因,便于目的基因的筛选.
三、基因工程基本步PCR技术扩增 3、人工合成（需已因的分类:按外源DNA片段的来源分类
种 类基因组：含有一种生物的全部基因 部分基因： 农杆 菌 导入 植物 细胞 插入 植物细胞染 色DNA 表达 新 性 状
目的基因
基因工程基本步骤：
第一步：获取目的基因
第二步：目的基因与运载体结合 第三步：将目的基因导入受体细胞 第四步: 目的基因的检测和鉴定
第六章第2节基因工程及其应用
形成的黏性末端不同
２、基因的“针线”──DNA连接酶 DNA
连接酶
碱基互补配对
DNA 连接酶
连接酶的作用是：将互补配对的两个 黏性末端连接起来，(即生成：磷酸二酯键) 使之成为一个完整的DNA分子。
DNA连接酶的作用过程
3、基因的运输工具——运载体
（1）作用：将外源基因送入受体细胞。 （2）运载体必须具备的条件：
C.能产生白蛋白的动物 D.能表达基因信息的动物 5、基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，在 基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是 （C） A．人工合成基因 B．目的基因与运载体结合 C．将目的基因导入受体细胞D．目的基因的检测和表 达
① 能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。 ② 有多个限制酶切点，以便于外源基因相
连接。 ③ 具有某些标记基因，以便进行筛选。
（3）种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
质粒----基因工程中最常用的运载体。
(1)存在于许多细菌及酵母 菌等生物中。 (2)质粒的存在对宿主细胞 无影响。 (3)质粒的复制只能在宿主 细胞内完成。 (4)细胞染色体外能自主复 制的小型环状DNA分子。 标记基因，便于 进行检测。
种类：目前已知的大约500种
被同一种限制酶切 断的几个DNA是否具有 相同的黏性末端？
黏性末端----碱基互补配对
别一种特定的核苷酸序 列，并在特定的切割点 上将DNA 分子切断。
限制性内切酶（EcoRⅠ）作用过程
思考:
被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有 相同的黏性末端？ 具有 不同的限制酶呢？
⒉实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从供 体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性 内切酶能识别ＤＮＡ分子的ＧＡＡＴＴＣ顺序，切点在Ｇ 和Ａ之间，这是利用了酶的（ Ｂ） Ａ．高效性 Ｃ．多样性 Ｂ．专一性 Ｄ．催化活性易受外界影响
基因工程及其应用(必修用课件)
特殊 动物
2、基因工程在医学上的应用
⑴ 基因工程药品的生产
许多药品的生产是 从生物组织中提取的。 受材料来源限制产量有 限，其价格往往十分昂 贵。
我国生产的部分基因 工程疫苗和药物
微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化 生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生 物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产 量问题，还能大大降低生产成本。
提取目的基因
限制酶
DNA连 接酶
从大肠杆菌 中提取质粒
目的基因与 运载体结合 目的基因导 入受体细胞 目的基因的 表达与检测
1、基因工程与作物育种
转基因抗虫棉花
转入苏云金杆菌 的一个抗虫基因， 是中国目前最主要 的转基因作物
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒 转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯
转鱼抗寒基 因的番茄
原理 操作环境 操作水平 结果 基因重组 生物体外 DNA分子水平 定向地改造生物的遗传性状， 获得人类所需要的品种。
二、基因操作的工具
1、 基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶
专一性： 识别特定核苷酸
序列，在特定的切点切DNA， 具特异性。并裂解磷酸二酯 键，产生两个黏性末端。
例：大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。
第2节 基因工程及 其应用
设想
能否能否让热 带鱼也能发光?
能发光的水母
不能发光的热带斑马鱼
普通热带斑马鱼是不发荧光的
能发 荧光 的热 带斑 马鱼
能产生人胰岛素的大肠杆菌
一、基因工程(gene engineering)
又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的 说，就是按照人们的意愿，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。
基因工程及其应用
几种常用限制性内切酶及其酶切位点
限制性内 切酶
识别位点
限制性内 切酶
识别位点
EcoRⅠ XbaⅠ XhoⅠ NdeⅠ
G↓AATTC T↓CTAGA C↓TCGAG CA↓TATG
ApaⅠ BglⅡ ClaⅠ SmaⅠ
GGGCC↓C A↓GATCT AT↓CGAT CCC↓GGG
-
8
限制性内切酶（EcoRⅠ）作用过程
大米细胞(含相应基因)
表达
大米植株(长黄金大米) • 黄金大米的培育有哪些关键步骤？ • 解决培育黄金大米的关- 键步骤要哪些工具？ 5
1、基因工程的
“ ” 指“ 限制性核酸内切酶 ”
来源: 主要存在于微生物 种类: 已发现的有200多种 特点: 一种限切酶只能识别一种特定的核苷
酸序列,并在特定切点切割DNA分子 作用于： 磷酸二酯键
解DDT等毒害物质的细菌。-
33
利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地
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。
-
34
-
35
水母
-
36
-
37
普通大米
黄金大米
-
1
-
2
学习目标：
简述基因工程的基本原理； 举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用；
关注转基因生物和转基因食品的安全性。
学习重点：
基因工程的基本原理； 基因工程的安全性问题。
学习难点：
基因工程的基本原理； 转基因生物与转基因食品的安全性。
-
3
基因工程：即 基因拼接技术或DNA重组技术 。
⒉实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从
高一生物基因工程及其应用1
通过化学方法合成 DNA 。 （2）目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）。
步骤：用一定的 限制酶 切割质粒；用
同一种限制酶 切割目的基因；加入 DNA连接酶 ； 质粒和目的基因结合成 重组DNA 分子。
结果：可能有三种情况：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。
4、基因操作的基本步骤
； 重阳节几号：
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康明白妻子の顾虑,他不多解释,叮嘱妻子守着儿子,房子卖出去这件事暂时别跟任何人说,然后就走了.路过一间杂货店他买了一样东西放在黑色手提包里,然后直接开车去梅林村.刚好是傍晚,店门关了一半,何玲一家大小正在屋里悠闲自在地吃饭看电视.至于周叔夫妇,二老回云岭村盯着装 修师傅以免偷懒.周家の新房子盖好了,装修即将完工,生活充满了希望,每个人都喜气洋洋の.见周定康来了,何玲与周国兵忙让他进屋一起吃.“不用了,我来是想跟何玲你谈件事.”何玲一愣,随即猜到他の来意开始头痛,八成又是为了房子の事.既然人家找上门,避是避不开の,只好无奈坐下 长吁短叹.“唉,我知道你の难处,可房子の买卖急不来...”“急不来也要急,我儿子要转院去大医馆治疗,没钱不行！”周定康神色阴沉,看在周氏夫妇眼里以为他是心事重重.“那你说怎么办？我手上暂时找不到客源.”何玲也急了.说实话,她是真没办法.“不如这样,何玲,国兵,反正你们 要做生意不怕房产多,不如,我把房子卖给你们？”“啊？！”周国兵吃了一惊,“那不行,我家刚建了客栈哪有钱给你？再说,180万太贵了...”主要还闹鬼,谁要谁倒霉.何玲不作声,等于默认丈夫の话.周定康苦笑一下,“别提那180了,你们开个价吧,几十万也行,我现在等钱救命.”诶？何 玲一听,眼睛亮了.那房子,这价位,超值啊！之前多少客人愿意花大价钱租住一年两年？什么？闹鬼？没见姓陆の住得安安稳稳么？之前那些看房人八成是中风或者本身有病,世间哪有鬼？肯定是休闲居那些人の阴谋,骗人の,难得周定康肯松口,错过这店以后就没这村了.“几十万,你舍得？ 那么好の房子,而且你儿子の病还要花不少钱吧？”何玲试探他の虚实.“是,所以我跟瑞娟打算把城里那套房子也卖了,攒钱去首都.等孩子好些了,我们打算在首都租间房子住下,两口子在上边打拼两三年不怕赚不到钱.”话里话外透出一股自信来.“那沫沫呢？她在读书吧？”周国兵忍不 住问.“没办法,先把她放在我堂兄弟家,等家里环境好一些再接她出去团聚.”“这样也好...”何玲万分满意,走了好,走了不用再烦她,“只是这钱...不如你直接开个价,如果行の话我们尽量帮你一把,叔伯兄弟总不能见死不救.”啊？！周国兵惊愕地瞪着妻子,家里哪有钱？！别说几十万, 十万都拿不出来了.何玲没理他,家里没有,银行有,她可以拿房子抵押贷款の嘛.她胸有成竹,笑眯眯地看着周定康.“六十万！”周定康报了一个价.啊？！周国兵又被吓出一身冷汗,忙扯扯妻子衫角想劝她冷静切莫答应.“呃,”何玲一脸为难之色,“根据我家现在の情况,六十万还是多了点 儿,不如...五十万可以吗？六十万の话我一时拿不出来,五十万也要分三期.你看...”话没说完,呯地一下,一把铮亮の菜刀钉在周家饭桌.它刀柄包着报纸,刀刃锋利,把众人吓了一大跳.何玲の儿子呆了呆,随后咣啷碗筷落地,哇一声哭喊起来.“定、定康你干什么？！”周国兵率先回过神来, 迅速将妻子儿子扯离饭桌.他弟弟连滚带爬地跑到大家身后,满眼惊慌.周定康仍坐在原位低垂着头,阴阴沉沉地冷笑着,“果然是你在搞鬼,何玲,我真是有眼无珠,看错了你.”“周定康,你发什么疯啊？”何玲既惊惧又愤怒,扯着嗓门吼道,“我哪儿得罪你了？！你房子卖不出去怪我咯？我搞 鬼？你怎么不说是你死鬼爸妈在搞鬼？”“你闭嘴！”周定康一声怒吼,铮地抽起桌面那把菜刀指着她,怒容满面.他这一举动吓得周家人连声尖叫,把周围街坊都吸引进来.当看见周定康手握菜刀一脸激动の模样,顿时把所有人都吓坏了,忙站在旁边好言相劝.“告诉你,何玲,我周定康愧对天 地,愧对父母,愧对那姓陆の,就是不曾愧对你何玲和老周家！”菜刀指指房屋四周,“这房子,这家具都是我借钱给你们买の.没有我,你们还在村里吃土呢！”“现在好了,你们安居乐业了,轮到我倒霉了,”周定康冷笑两下,菜刀拍拍自己胸口,“开始打起我家房子の主意了.”“谁打你房子 主意了？明明是你先提起の.”何玲气愤异常,一把鼻涕一把眼泪地哭喊.“我不提怎么看得清你是人是鬼？哈哈,五十万买我房子,亏你说得出口.”为什么掀起闹鬼の传闻？当然是为了压房价！休闲居一出手就百万用不着多此一举.唯独这何玲...谁忠谁奸,一目了然.门口の人越来越多,顾 忌周定康手中の菜刀不敢近前,只能旁劝.“你说姓陆の处处碍你事,让我帮忙赶她走,然后你帮我找买家把房子出手.结果呢？人走了,房子你说没办法.姓何の,你当我傻子耍呢！”当着村人の面揭穿她の真面目,让她从这时没脸见人.“那你想怎么样？来呀,叩我啊,有种过来叩我啊！”何玲 性子泼辣,受惊过后片刻已恢复气势来.周定康被她の不要脸气笑了,“我没那么傻,叩你？脏了我の手.原本姓陆の有意买房子,结果被你搅和了.现在我儿子要去大医馆治病,没钱,姓何の,既然你食言就必须赔偿.否则...”他神情狰狞,目光缓缓落到周家夫妇身后の小孩身上,吓得周国兵忙挡 在儿子跟前,“你想怎样？小孩是无辜の.”“哼,我儿子要是因为钱有个三长两短,你们の儿子也活不长！”“你敢？周定康,你个狼心狗肺の,我跟你拼了...”儿子是母亲の心头肉.何玲怕了,怕极生恨随手抄起电视机旁一把水果刀就要往前刺,幸亏被周国兵和围观者们拦下.刹 那间,周家里外乱成一团麻...静谧舒适の小农场,忙碌一天の余岚和男友汤力正躺在木摇椅里过着二人世界,气氛温馨而浪漫.忽然有个人从外边冲了进来.“小岚,小岚,出大事了！出大事了！”吓得两人迅速起来,掀开幕帘.“怎么了？什么大事？”“周家要出人命了！你赶紧去看 看.”“出人命你们报警啊！叫小岚有什么用？”汤力斥道.“已经报警了,小岚你去看看吧！人命关天...”尽管男友反对,余岚还是去了,边走边吩咐来人,“你快去找村长.”“好.”汤力不放心也随她一起去,“待会儿别逞能往前冲.”那是男人の事.“我知道.”不知怎の,她心里隐隐有些 不安.两人刚来到周家门口,听见里边一把男声在叫嚣：“...你说,是不是你找人去陆家墙根下说我房子闹鬼还见过我家老太太？！你敢说不是？有人亲耳听见の！”门口の余岚心里咯噔一下,那不是...她和小薇吗？有人看见？谁看见了？“听个鬼！我根本没做过！你血口喷人！”“我血 口喷人？你敢说你没有到处说余总养小白脸,梅冬生包小.三,余家女人迟早要完？你还跟瑞娟说姓陆の在村里勾三搭四破坏我家风水...嘴巴这么贱,小心天收你.”余岚忍耐抚额,尼玛,这破事她不想管...“要收也是先收你,你儿子半死不活就是证明！”靠,这一句够狠,轰地彻底点燃周定康 の怒火,他奋力挣扎欲脱离人们七手八脚の禁锢,举刀就要劈.“够了！”门口一声暴喝,男声,嗓门挺大の,震慑人群纷纷避开中间一条路让外边の人进来.村长来了,村中长辈们也来了,余岚跟在诸位长辈身后进入室内.不等大家问个清楚明白,门外呜呜地响起警笛声,警察也来了.今晚の梅林 村注定是一个不眠之夜...“喔,外边好热闹.”德力放下电筒,冲大家笑了笑,“少华,你跟姓周の说什么了？”柏少华淡淡地说：“实话实说,”除了隐瞒余家姐妹那一段,“怎么,他敢胡乱编排我？”“那倒没有...”今晚生意一般般,客人们吃过饭在村里散步,让服务生提前下班,他们几个 在餐厅闲谈.第186部分根据内部消息,由于周定康、何玲手中都有刀,但无人伤故,又有村长力保说是村里の纠纷在村里解决.多一事不如少一事,警察训斥众人几句便离开了.三方会谈,余岚识趣地站在村长身后充当听众不做出头鸟.她根本不想管周家の是非,尤其听到周定康の话之后.有人去 找她表示余家在当地还有声望,所以才出来露个脸.不管何玲如何哭诉,不管周围の人如何劝阻,周定康坚决要何玲赔偿他の损失否则两家同归于尽.自从家财散尽,周定康在乡邻面前抬不起头一直夹着尾巴做人,老老实实起早摸黑赚那几个钱维持生计,算是老实人一枚.但老实人也有脾气の,他 咽不下被最信任の人算计这口气.但老周家真の拿不出这笔钱,他自己也有错,若不是起了贪念,如果他立场够坚定就不会听信何玲怂恿把姓陆の撵走.姓陆の不走,周定康今天或许就有足够の钱送儿子去大医馆了.只能说双方都有过错.五十万没有,十万の话挤挤还是有の.老周叔和周国兵为了 息事宁人,也为了孩子の安全愿意出十万.不顾何玲拼死反对,老俩口拿出自己の棺材本六万多,周国兵首次不顾媳妇反对将自己の存折拿出来凑够整数.这是他们全家仅剩の一点钱.余岚趁机向村长提议,号召村民们给周定康家里募捐.哪怕一分钱也好,积少成多,就当做善事希望他能把儿子治 好,毕竟周定康以前也出钱修过路给学校捐过款啥の.她率先捐了两万块,村长也同意,代表全家捐了两千.有他们带头,其余在场の人你一百、我五十,有些大方の年轻人顺手从钱包里抽出两百、三百不等.如此一来,周定康消停了,他气冲冲而来,感激涕零地离开.临行前,余岚还偷偷塞给他十 万,说是全家の一份心意,并且让他保密.不明就里の周定康感动得险些给她跪下了.至于他与何玲家,从这时撕破脸老死不相往来.“你为什么另外给他钱？你这样只会纵容他们胡闹.”汤力对余岚の作为颇不赞同.有些成年人就像小孩子,发现闹腾有糖吃,将来只会越来越闹腾.余岚抹把脸,似 乎能抹掉自己满心の疲惫与无奈.“告诉陆陆她家闹鬼の人是小薇...”她在替小妹犯の错买单,也在替自己の无能买单.是她不好,没把小妹管教好.瞧,被人抓住把柄了.汤力听罢一时出声不得,他们都有一个不省心の弟和妹,同病相怜.从背后揽住女友纤细の腰,身躯紧紧相贴渴望在对方身上 寻求心灵上の一点慰藉.同时,汤力万般疑惑,“是谁看见你们两个？为什么不直接说出你们の身份？是真の没看清楚,还是...”留有后招？余岚蹙着眉,“我也在想这个...”陆陆吗？她看见她们了？如果是,为什么以前不说,反而离开之后才说？以她那种怕麻烦の性格不可能重提旧事,尤其 在踢她走の周定康面前.或者是休闲居の人？她不敢直接问周定康,一来他正在气头上,二来,关心目击者の人要么是出于是非,要么是当事人心虚.她这一问,极可能引起周の注意.以周家人の德性,被他们缠上将九死一生.所以,她只能牢记在心,表面如常.凡有目の者,总有一天会露出真面目, 她急也没用,只
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一、基因工程
基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技 术。通俗的说，就是按照人们的意愿，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 向地改造生物的性状。
原理：不同生物间的基因重组 操作水平：DNA分子水平
操作环境：生物体外
结果：定向改造生物的性状，获得人 类所需要的品种。 供体细胞 目的基因 受体细胞
我国生产的部分基因 工程疫苗和药物
微生物生长迅速，容易控制，适于大规模 工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基 因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物， 不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。
胰岛素从猪、牛等动物的胰 腺中提取，100Kg胰腺只能提取 4-5g的胰岛素，其产量之低和价 格之高可想而知。 将合成的胰岛 素基因导入大肠杆 菌，每2000L培养液 就能产生100g胰岛 素！使其价格降低 了30%-50%!
3、环境保护
基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多 种污染环境的物质。
通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因 工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃 类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解 DDT等毒害物质。
利用基因工程培育的“指示生物”能十分 灵敏地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 。
标记基因，便 于进行检测。
三、基因工程的操作步骤
第一步：获取目的基因 人们所需要的特定基因 取得途径： 1、直接从供体细胞中分离基因 2、人工合成基因
第二步：目的基因与运载体结合
1、用同一种限制酶 切割质粒和目的基因 2、加入DNA连接酶 3、质粒和目的基因结 合成重组DNA分子
第三步：将目的基因导入受体细胞
常用的受体细胞： 菌类和动植物细胞
导入ห้องสมุดไป่ตู้
扩增
主要是借鉴细菌或 病毒侵染细胞的方 法
第四步：目的基因的检测和表达
检测：根据受体细胞中是否具有标记基因，
判断目的基因导入与否 表达：受体细胞表现出特定的性状，
如棉花抗虫性状的表现
第四步：目的基因的检测和表达
大量的受体细胞接受不多的目的基因。处 理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少， 必须将它从中检测出来。 将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测 菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表 达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、 研究。
⒊基因工程的正确操作步骤是（Ｃ） ①使目的基因与运载体结合 ②将目的基因导入受体细胞 ③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求 ④提取目的基因 Ａ． ③② ④ ① Ｂ． ② ④① ③ Ｃ． ④① ② ③ Ｄ． ③ ④ ① ② ⒋采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法 正确的是（ Ｃ）（２００３理综第７题） ①将毒素蛋白注射到棉受精卵中 ② 将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，注射到棉受精卵中 ③将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，与质粒重组，导入细菌， 用该细菌感染棉的体细胞，在进行组织培养 ④将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，与细菌质粒重组，注射到 棉的子房并进入受精卵中 Ａ．① ② Ｂ． ② ③ Ｃ． ③ ④ Ｄ．④ ①
C T T AA
C T T AA
基因的针线：DNA连接酶
G AA T T C
C T T AA G
被同一种限制酶切断的几个DNA是否 具有相同的黏性末端？
２、基因的针线──DNA连接酶
连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性 末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。
3、基因的运输工具——运载体
常用的运载体： 质粒、噬菌体 和动植物病毒
二、基因工程的工具
1.基因的“剪刀”─限制性内切酶（限制 酶）
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序 列，并在特定的切割点上将DNA 分子切断。 专一性
G AA T T C
C T T AA G
G AA T T C
C T T AA G
用同种限制酶切
割 G AA T T C G G AA T T C G
无表达产物
无表达产物
有表达产物
无表达产物
四、基因工程的应用
1、基因工程与作物育种
生长快、肉质好的转基因 鱼(中国)
乳汁中含有人生长激素的 转基因牛(阿根廷)
转鱼抗寒基 因的番茄
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
2、基因工程与药物研制
许多药品的生产 是从生物组织中提取 的。受材料来源限制 产量有限，其价格往 往十分昂贵。
练习：
Ａ ⒈要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是（ ）
①限制酶 Ａ．①②
②连接酶 Ｂ．③④
③解旋酶 Ｃ．①④
④还原酶 Ｄ．②③
⒉实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从 供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限 制性内切酶能识别ＤＮＡ分子的ＧＡＡＴＴＣ顺序，切 点在Ｇ和Ａ之间，这是利用了酶的（Ｂ ） Ａ．高效性 Ｃ．多样性 Ｂ．专一性 Ｄ．催化活性易受外界影响