基因工程及其应用
基因工程及其应用
基因工程及其应用1. 概述基因工程是一种利用人工方法对生物体的基因进行修改和操作的技术。
其主要目的是通过对基因的改变和重组，来改变生物体的特性和功能。
基因工程技术的应用领域非常广泛，包括医学、农业、食品科学等等。
本文将介绍基因工程的基本原理、常见的应用领域以及相关的伦理和安全问题。
2. 基因工程的原理基因工程的核心原理是通过DNA重组技术对生物体的基因进行改变和操作。
DNA重组技术主要包括以下几个步骤：•DNA提取：从生物体中提取出所需的DNA。
•DNA剪切：使用限制酶将DNA切割成特定的片段。
•DNA连接：将所需的DNA片段与目标DNA片段连接在一起。
•DNA转化：将重组后的DNA导入到目标生物体中。
通过这些步骤，基因工程技术可以实现对生物体基因的精确操作和改变。
3. 应用领域3.1 医学应用基因工程在医学领域有着广泛的应用。
例如，基因工程技术可以用于生产人类重要的药物。
通过将目标基因导入到细菌或哺乳动物细胞中，可以大规模生产一些重要的蛋白质药物，如胰岛素、生长激素等。
此外，基因工程还可以用于基因治疗，即通过修复或替换患者身体中缺失或异常的基因，来治疗遗传性疾病。
3.2 农业应用基因工程技术在农业领域的应用非常广泛。
通过对农作物的基因进行改变和重组，可以提高农作物的产量、抗病性和耐逆性。
例如，转基因作物可以通过添加抗虫基因来提高农作物的抗虫能力，减少农药的使用。
此外，基因工程技术还可以用于改良畜禽的品种，提高其生产性能和抗病能力。
3.3 食品科学应用基因工程技术在食品科学领域也有着重要的应用。
通过对食物中的基因进行改变和重组，可以改善食物的营养价值和品质。
例如，转基因作物可以通过添加维生素A基因来增加食物的维生素A含量，从而解决全球维生素A不足的问题。
此外，基因工程技术还可以用于提高食物的抗氧化性能，延长其保存期限。
4. 伦理和安全问题基因工程技术的迅猛发展也引发了一系列的伦理和安全问题。
其中最主要的问题之一是转基因食品的安全性问题。
基因工程及其应用教学设计(优秀7篇)
基因工程及其应用教学设计(优秀7篇)6.2基因工程及其应用教学设计案例篇一一、教学目标的确定课程标准中与本节内容相对应的具体内容标准是：关注转基因生物和转基因食品的安全性，这也是本节要达成的主要教学目标。
课程标准并未明确指出本章要讲述基因工程的内容，考虑到本章教材知识体系的完整性，以及学生达成上述目标所需要的知识基础，本节还将简述基因工程的基本原理，举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用作为教学目标。
二、--思路第一课时--流程图如下。
第二课时--流程图如下。
三、教学实施的程序教师组织引导学生活动教学意图教师通过图片和音像资料展示基因工程产品，如种子、水果、疫苗或药物等，引入课题。
教师利用问题探讨，提出问题，组织学生讨论、交流看法。
·为什么能把一种生物的基因嫁接到另一种生物上？·推测这种嫁接怎样才能实现？·这种嫁接对品种的改良有什么意义？教师小结：从杂交育种的局限性切入，人类可以利用基因工程技术按照自己的意愿直接定向改变生物。
说明本节教学目标。
教师肯定学生合理的想法，引发思考。
你的想法很好，可是用什么样的方法才能实现你的设想呢？教师用类比的方法引导学生思考基因工程的大致步骤和所需要的工具：剪刀、针线、运载体等。
并用问题启发学生：你能想像这种‘剪刀加浆糊’式的‘嫁接’工作在分子水平的操作，其难度会有多大吗？用同一种限制性内切酶切割后的dna片断其末端可以用连接酶来缝合（参考教科书插图6?4）。
这样剪切拼接就可以形成重组的dna分子。
将学生分成4个人一组，发给所需材料，可将构建模型的文字指导（参见选修3《现代生物科技专题》p.6重组dna分子的模拟操作），复印后发给各组。
教师提出问题：1.在制作模型时用到的工具（剪刀和不干胶）各代表什么？比较剪切后的dna片断的末端切片，你发现有什么特点呢？2.回顾在模型构建过程中，每一步的操作和所用到的工具以及形成的产品，你对重组dna 的操作有什么新的理解？教师启发学生思考重组后的dna分子还需要特殊的搬运工具运载到受体细胞（如大肠杆菌、动植物细胞）中。
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。
基因工程及其应用教案
基因工程及其应用教案一、教学目标1. 了解基因工程的概念、原理和基本操作步骤。
2. 掌握基因工程在农业、医药和环境保护等领域的应用。
3. 探讨基因工程技术的伦理和法律问题。
4. 培养学生的创新意识和实践能力。
二、教学内容1. 基因工程的概念：基因、DNA、基因重组等。
2. 基因工程的原理：DNA重组技术、基因表达载体的构建等。
3. 基因工程的基本操作步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建、转化宿主细胞等。
4. 基因工程的应用：农业（转基因作物、抗病虫害育种）、医药（基因治疗、药物生产）、环境保护（生物降解、生物修复）等。
5. 基因工程技术的伦理和法律问题：基因歧视、生物安全、生物多样性保护等。
三、教学方法1. 讲授法：讲解基因工程的基本概念、原理和应用。
2. 案例分析法：分析具体的基因工程应用实例，引导学生思考和讨论。
3. 小组讨论法：分组讨论基因工程技术的伦理和法律问题。
4. 实践操作法：安排实验室实践活动，如基因表达载体的构建、转化宿主细胞等。
四、教学资源1. 教材：基因工程及其应用。
2. 课件：基因工程的原理和应用。
3. 视频资料：基因工程技术的实际应用案例。
4. 实验室设备：PCR仪、电泳仪、转化系统等。
五、教学评价1. 平时成绩：课堂参与度、小组讨论表现等。
2. 书面作业：基因工程应用案例分析和伦理法律问题论述。
3. 实验报告：基因表达载体的构建和转化实验。
4. 期末考试：基因工程及相关知识的选择题、填空题和简答题。
六、教学安排1. 课时：本课程共计32课时，其中理论课24课时，实验课8课时。
2. 教学计划：第1-4课时：基因工程的基本概念和原理。
第5-8课时：基因工程的基本操作步骤。
第9-12课时：基因工程在农业领域的应用。
第13-16课时：基因工程在医药领域的应用。
第17-20课时：基因工程在环境保护领域的应用。
第21-24课时：基因工程技术的伦理和法律问题。
第25-28课时：实验室实践活动，包括基因表达载体的构建、转化宿主细胞等。
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”。
第二节基因工程及其应用ppt课件
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。
（三）基因操作的基本步骤 • 步骤三：目的基因导入受体细胞
• 常用的受体细胞： 有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、
酵母菌和动植物细胞等。 • 将目的基因导入受体细胞的原理
借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
（三）基因操作的基本步骤 • 步骤四：目的基因的检测和表达
氨苄青霉 素抗性基因
四环素 抗性基因
（三）基因操作的基本步骤
• 受体细胞摄入DNA分子后就说明目3）有关基因工程的叙述中，错误的是（ A）
A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来 B、 限制性内切酶用于目的基因的获得 C、目的基因须由运载体导入受体细胞 D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶
参考资源：
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思维拓展
有人认为，转基因新产品也是一把双刃 剑，犹如水能载舟，亦能覆舟，甚至带来 灾难性的后果，你是否同意这一观点？举 例说明。
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
转基因龙胆花色奇异
转基因蓝猪耳改变花色
转基因牵牛花改变了花色
A：紫外光照射下的转 绿色荧光蛋白的 Eustoma (Lisianthus) 花。
B：转没有绿色荧光 蛋白的空质粒的花，
会发光的转基因鱼
最常用的质粒是大肠杆 菌的质粒，其中常含有抗药 基因，如四环素的标记基因。
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。
高考生物知识点：基因工程及其应用
高考生物知识点：基因工程及其应用1500字基因工程是一门研究基因的科学，通过人为技术手段对基因进行重组、修饰和转移，以改变生物的遗传性状。
基因工程的应用广泛，涉及农业、医学、环境保护等领域。
本文将介绍基因工程的基本原理、常用技术和应用。
基因工程的基本原理是通过改变生物体的遗传信息来实现对性状的调节。
生物的遗传信息主要存在于基因中，基因是DNA分子的一部分，它包含了决定生物性状的信息。
基因工程的核心任务是通过改变基因的组成和结构，调控目标性状的表达和功能，从而达到改良或创造生物性状的目的。
基因工程的主要技术包括基因克隆、基因编辑和基因转导。
其中，基因克隆是指通过将目标基因从一个生物中剪切出来，然后插入到另一个生物的基因组中，使目标基因能在新生物中正常表达。
基因克隆的关键技术包括DNA剪切、DNA连接和DNA转化。
基因编辑是指通过精确改变目标基因的DNA序列，实现对基因的精确修饰。
常用的基因编辑技术有CRISPR-Cas9、TALEN和ZFN等。
基因转导是指将目标基因导入到细胞中，并使其在细胞中表达。
基因转导的常用方法有细胞转染、病毒载体和基因枪等。
基因工程在农业领域的应用主要包括转基因作物和种质改良。
转基因作物是通过将外源基因导入到农作物的基因组中，使其获得新的特性，如抗病虫害、耐逆性和增产性等。
转基因作物的研发可以提高作物的产量和质量，减少化学农药的使用，从而促进农业的可持续发展。
种质改良是指通过基因工程技术对传统育种方法进行辅助，加快育种进程，提高育种效果。
在医学领域，基因工程广泛应用于基因诊断、基因治疗和新药研发。
基因诊断是通过检测个体的基因组中特定的基因序列，识别出与疾病相关的突变。
基因诊断技术可以提供早期的疾病预警和个体化治疗方案。
基因治疗是指通过改变患者体内的基因状态，达到治疗疾病的目的。
常用的基因治疗技术包括基因替代、基因沉默和基因调控等，它们可以用于纠正遗传缺陷、增强免疫系统和抑制肿瘤生长等。
基因工程及其应用
基因工程及其应用
基因工程是一种涉及改变生物体基因组的技术，它包括对
基因进行分离、修改和重新组合，以创建具有特定性状的
生物体。
这项技术的出现已经改变了许多领域，包括医学、农业、工业等。
以下是基因工程的一些应用：
1. 医学应用：基因工程在医学领域有广泛应用。
它可以用
于生产重要的药物，例如人胰岛素、生长激素和抗体等。
此外，基因工程还用于研究和治疗基因相关的疾病，如癌症、遗传性疾病等。
2. 农业应用：基因工程在农业领域被用来改良植物和动物
品种，以提高产量、抗病性和耐逆性等。
例如，基因工程
可以将外源基因导入作物，使其具有耐虫、耐病和抗草甘
膦等特性。
3. 工业应用：基因工程可以生产大量的酶和蛋白质，用于
工业生产中的各种过程。
这些酶和蛋白质可以用于生产纤
维素、纸浆、生物燃料和工业化学品等。
4. 环境应用：基因工程还可以用于改变微生物的代谢途径，以提高污水处理、生物修复和废物处理等环境应用的效率。
5. 法医学应用：基因工程可以用于DNA分析，例如在刑事犯罪的调查中用于鉴定嫌疑人和受害者的身份。
尽管基因工程的应用广泛且有潜力，但其发展也面临伦理
和安全的挑战和争议。
因此，在使用基因工程技术时，需
要进行严格的监管，并谨慎权衡其风险和利益。
《基因工程及其应用》 学历案
《基因工程及其应用》学历案一、学习目标1、理解基因工程的概念和原理。
2、掌握基因工程的基本操作工具。
3、了解基因工程的操作步骤。
4、认识基因工程在农业、医药、环境保护等领域的应用。
二、知识回顾在学习基因工程之前，我们先来回顾一下与基因相关的一些基础知识。
基因是具有遗传效应的 DNA 片段，它控制着生物体的性状。
DNA 是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成的双螺旋结构。
中心法则揭示了遗传信息的流动方向，包括 DNA 的复制、转录和翻译等过程。
三、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。
四、基因工程的原理基因工程的原理是基因重组。
传统的杂交育种是在同种生物之间进行的基因重组，而基因工程则打破了物种之间的界限，实现了不同物种之间的基因重组。
五、基因工程的操作工具1、限制性核酸内切酶（简称限制酶）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、 DNA 连接酶DNA 连接酶的作用是将两个具有相同末端的 DNA 片段连接起来，形成重组 DNA 分子。
3、运载体常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。
运载体需要具备的条件有：能够在宿主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，便于进行筛选。
六、基因工程的操作步骤1、目的基因的获取目的基因可以从自然界中已有的物种中分离出来，也可以通过人工合成的方法获得。
2、基因表达载体的构建这是基因工程的核心步骤。
将目的基因与运载体结合，形成重组DNA 分子。
3、将目的基因导入受体细胞根据受体细胞的不同，导入的方法也有所不同。
例如，将目的基因导入植物细胞可以采用农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；导入动物细胞常用的方法是显微注射法；导入微生物细胞则通常用感受态细胞法。
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
单击此处添加文本具体内容，简明扼要地 阐述你的观点
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(公开课)
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四、基因工程的应用
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⑵ 基因诊断与基因治疗
四、基因工程的应用
基因诊断——DNA探针
概念：是用已知序列的DNA或RNA片段作为探针与待测样品的DNA或RNA序列进行核酸分子杂交，用于对待测核酸样品中特定基因顺序的探测，是基因诊断最基本的技术之一。 条件：（1）必须是单链； 带有容易被检测出来的标记物。 原理：DNA分子杂交（碱基互补配对）
目的基因的检测和表达
检测：通过检测标记基因的有无，来判断目的基因是否导入。
表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。
三、基因操作的基本步骤
三、基因操作的基本步骤
受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？
四、基因工程的应用
基因工程与作物育种 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 转基因抗虫棉花
G A A T T C
C T T A A G
G A A T T C
C T T A A G
G
C T T A A
A A T T C
G
G
C T T A A
A A T T C
G
G
C T T A A
A A T T C
目的基因与运载体结合
三、基因操作的基本步骤
01
02
常用的受体细胞：
大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。
导入方式：
主要借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径
目的基因导入受体细胞
三、基因操作的基本步骤
1）将细菌用CaCl2处理，以增大细菌细胞壁的通透性。 2）使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。 3）目的基因在受体细胞内，随其繁殖而复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因。
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
基因工程在微生物学中的应用
基因工程在微生物学中的应用基因工程是一门应用生物学科学，通过技术手段对生物体的基因进行修改和调控，以达到改良个体性状或者生产特定产物的目的。
在微生物学领域，基因工程技术得到了广泛的应用，为微生物资源开发、生物农药生产、发酵工程和环境修复等提供了新的途径和手段。
本文将主要介绍基因工程在微生物学中的应用及其意义。
一、基因工程在微生物资源开发中的应用微生物资源是指从自然界中分离出来的具有一定功能的微生物，在微生物资源开发中，基因工程技术起到了关键的作用。
通过基因工程技术，科学家可以将感兴趣的基因导入到目标微生物中，使其具备新的特性或功能。
例如，利用基因工程技术，科学家们成功将抗生素耐药基因导入到某些微生物中，使其能够在抗生素环境中生存下来，为抗生素研究提供了重要的材料。
二、基因工程在微生物农药生产中的应用微生物农药是利用微生物代谢产生的活性物质对害虫进行控制的一种绿色环保农药。
基因工程技术在微生物农药生产中的应用主要是对微生物进行基因组改造，增加或突变其产生活性物质的能力。
例如，利用基因工程技术，科学家可以通过插入特定基因，使微生物具备合成特定农药的能力，从而提高生产效率，减少生产成本，实现农药生产的可持续发展。
三、基因工程在微生物发酵工程中的应用微生物发酵工程是一种利用微生物进行产物发酵的工艺，广泛应用于生物药品、食品添加剂、酒精等生产中。
基因工程技术在微生物发酵工程中的应用主要是通过修饰微生物的代谢通路，提高产物的产量和纯度。
例如，利用基因工程技术，科学家可以通过改造微生物的代谢通路，使其产生更多的目标产物，或者产生纯度更高的产物，从而提高产品的质量和市场竞争力。
四、基因工程在微生物环境修复中的应用微生物环境修复是一种利用微生物降解污染物的方法，可以有效地治理水体、土壤等环境中存在的有机污染物。
基因工程技术在微生物环境修复中的应用主要是通过修饰微生物的降解基因，提高其对污染物的降解能力。
例如，利用基因工程技术，科学家可以将某些降解基因导入到微生物中，使其具备降解某一特定污染物的能力，从而对环境进行修复和保护。
基因工程及其应用教案
基因工程及其应用教案一、教学目标1. 了解基因工程的概念及其基本原理。
2. 掌握基因工程的基本操作步骤。
3. 了解基因工程的应用领域和意义。
4. 能够分析基因工程技术在实际问题中的应用。
二、教学内容1. 基因工程的概念：介绍基因工程的定义，解释基因重组、基因编辑等基本概念。
2. 基因工程的基本原理：介绍基因工程的基本原理，包括DNA重组技术、载体选择、转化等。
3. 基因工程的基本操作步骤：介绍基因工程的基本操作步骤，包括目标基因的获取、载体构建、转化和表达等。
4. 基因工程的应用领域：介绍基因工程在农业、医学、生物制药等领域的应用实例。
5. 基因工程的意义：讨论基因工程技术在科学研究、疾病治疗、生物产业发展等方面的意义和影响。
三、教学方法1. 讲授法：讲解基因工程的基本概念、原理和操作步骤。
2. 案例分析法：分析基因工程在实际问题中的应用案例。
3. 小组讨论法：分组讨论基因工程的意义和潜在问题。
4. 实验操作法：安排实验室实践活动，让学生亲身体验基因工程的基本操作。
四、教学评估1. 课堂提问：通过提问了解学生对基因工程概念和原理的理解程度。
2. 小组讨论报告：评估学生在小组讨论中的参与情况和思考深度。
3. 实验报告：评估学生在实验操作中的技能和理解能力。
4. 期末考试：设计有关基因工程的选择题、填空题和简答题，评估学生的综合掌握程度。
五、教学资源1. 教材：推荐使用《基因工程》等相关教材，提供详细的知识点和案例分析。
2. 实验室设备：提供实验室设备，如PCR仪器、电泳仪等，供学生进行实验操作。
3. 多媒体教学资源：使用PPT、视频等教学资源，生动展示基因工程的基本原理和应用实例。
4. 在线资源：推荐学生访问相关的科研机构和公司的官方网站，了解基因工程的最新研究进展和应用情况。
六、教学活动设计1. 导入新课：通过播放基因工程相关的科普视频，激发学生的兴趣，引出基因工程的概念。
2. 知识讲解：利用PPT展示基因工程的基本原理和操作步骤，边讲解边展示相关图片和示例，帮助学生理解和记忆。
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溶血栓剂
三.转基因生物及食品的安全性
转抗生素基因木瓜
转基因抗虫杨
已上市的转基因食品
抗除草剂基因大豆 抗虫基因玉米 抗病毒基因油菜 抗病毒土豆 转抗虫基因棉花 转基因水果和蔬菜
国际农业生物技术应用推广协会（ISAAA） 的最新统计数据显示，2007年，全球转基因农作 物种植国家增至23个，转基因农作物种植面积新 增1230万公顷，增幅为12%；2008年，转基因农 作物种植国增至25个，种植面积持续增长9.4%。
1.大力支持植物基因工程研 究,但不支持商品化。
2.加强审批和管理。
3.制定相关法律和规定。 4.2002年3月我国规定转基 因食品要贴标签。
课堂小结
(一)基因工程的原理 1.基因操作的“工具”
(1)限制性内切酶-剪刀 (2)DNA连接酶-针线 (3)基因的运载工具-运载体
2.基因工程的步骤
(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 (二)基因工程的应用 1.基因工程与作物育种 (1)基因工程在农业上的应用 (2)基因工程在畜牧业的应用 2.基因工程与药物研制
其中，种植面积排名前三位的国家分别为， 美国（6250万公顷）、阿根廷（2100万公顷）和 巴西（1580万公顷）。中国全国生物技术作物种 植面积达380万公顷，在全球生物技术作物种植 面积超过100万公顷的八个国家中排名第六。
转基因作物的优点
1.抗逆性强,减少农药使用、减少环境污染。 2.节省生产成本，降低粮食售价。 3.增加食品营养、提高食品产量等。 5.增加食物种类，提升食物品质。
大肠杆菌
噬菌体λ
当噬菌体感染宿主细胞后, 双链DNA分子通过 cos而成环状。在感染早期, 环状DNA 分子进行转 录.在此期间, 噬菌体有两条复制途径可供选择: (1)裂解生长。环状DNA 分子在宿主细胞里复 制若干次, 合成了大量的噬菌体基因产物, 形成子 代噬菌体颗粒。 (2)溶源性生长,噬菌体DNA 整合进宿主菌的基 因组。
(三)转基因生物及食品的安全性 1.已上市的转基因食品主要品种 2.转基因作物的优点 3.转基因可能存在的缺点 4.对转基因食品安全性产生疑问的原因 5.我国对转基因的态度
高考链接
（2009上海）人体细胞内含有抑制癌 症发生的P53基因，生物技术可对此类基 因的变化进行检测。
从细胞中分离 （1）目的基因的获取方法通常包括________ 和________ 。 通过化学方法人工合成
解析:正常人p53基因终于两个限制酶E的识别序列， 完全切割后可产生三个片段，患者p53基因中有一个限 制酶E的识别序列发生突变，且突变点位于识别位点内， 这样患者就只有一个限制酶E的识别序列，切割后产生 两个片段，分别为290+170=460对碱基，220对碱基。
P P
（4）如果某人的P53基因部分区域 经限制酶E完全切割后，共出现170、 220、290和460碱基对的四种片段，那 么该人的基因型是________ P+P- （以P+表 示正常基因，Pn表示异常基因）。
二.基因工程的应用
1.基因工程与作物育种
运用基因工程技术，不但可以培养优质、 高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可 以培养出具有特殊用途的动、植物。
转基因牛的产生
转基因羊的培育
产油率高的 转基因大豆
转基因鸡
(1)基因工程在农业上的应用
培育抗逆性品种
将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐 碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体 内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗 虫棉。
DNA
序 列 自 动 测 序 仪
DNA 测 序 仪 显 示 的 碱 基 排 列 顺 序
获得目的基因的两种途径
直接取自 （鸟枪法） 供体细胞 人工合成 两条途径 信使RNA 逆转 录合 成 目的基因 推 测 目的基因
供体DNA 限制酶 DNA片段 扩增筛选
两种方案
目的基因
肽链氨基酸序列 信使RNA序列 基因DNA序列
噬 菌 体 λ 的 抑 制 子
大肠杆菌
(二)基因工程的步骤 四个基本步骤：
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 目的基因的检测和表达
1.提取目的基因
可应用的目的基因主 从细胞中取出DNA 要有：苏云金芽孢杆菌抗 虫基因、植物的抗病（抗 病毒、抗细菌）基因、种 用限制性内切酶切断DNA 子的贮藏蛋白的基因、人 的胰岛素基因、干扰素基 获得目的基因 因等。
动画：
实
例
人们通过基因工程培育一种抗虫棉，它可以 产生毒素，杀死害虫。毒素是蛋白质，表达它的 基因是从苏云金芽孢杆菌中提取出来，放入棉的 细胞中，与棉细胞中的DNA结合起来，在棉中表 达并发挥作用。
苏云金杆菌 质粒 棉花 棉花细胞 毒蛋白基因
抗 虫 棉 的 构 建
质粒构建 农杆菌 侵染转移
转基因棉花
质 粒
存在：存在于细菌及酵母菌的染色体以外。 特性：是很小的环状DNA分子，在细胞染色 体外能够自我复制。 大肠杆菌质粒是大肠杆菌中发现的染色体外 的遗传因子, 它是闭合环状的双链DNA分子。应 用的最广泛的质粒载体是pbr322, 它属松弛型质 粒,有抗氨苄青霉素和抗四环素两个抗性基因可 作为标记基因, 有许多种常用的限制酶的切点。 它全长4352个核苷酸, 排列顺序已全部测定。
a
重播
DNA被限制酶切断后，两条单链的切口各有几 个伸出的核苷酸，它们正好互补配对，这样的切 口称“黏性末端”。被同一种限制酶切断的几个 DNA具有相同的黏性末端，能够通过碱基互补配对 原则进行配对。
2.DNA连接酶
在基因工程中起到“针线”的作用，可以将 DNA片断的粘性末端之间的缝隙“缝合”起来，使 之重新组合为完整的DNA分子。
情感态度与价值观
1.了解基因工程，认识基因工程技术的 优势，同时理性对待基因工程技术及产物。 2.培养科学、严谨、为人类谋福利的主 体科学思想。
教学重难点
重点
1.基因工程的主要步骤。 2.基因工程的应用。 3.转基因生物和食品的安全性。
难点
基因工程经历的四个步骤。
一.基因工程的原理
基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组 技术。通俗地说，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。
长“眼睛”的土豆
反 对 转 基 因 食 品 卫 士
反对者在试验地
抗议转基因婴儿食品
关于转基因争论产生的原因
1.转基因食品上市时间太短,人们对转基因 食品缺乏了解。 2.转基因食品的安全性证实需要时间。 3.科学问题比较复杂,科学原理还不能够给 出圆满的解答。
面对如此的诱惑
我国对转基因的态度
新课导入
抗虫棉
正常棉花
第2节 基因工程及其应用
一、基因工程的原理 二、基因工程的应用 三、转基因生物及食品的安全性
教学目标
知识目标
1.能说基因工程的主要步骤。 2.能说出基因工程应用的优势、应用方 面和现状。 3.了解转基因生物和食品的安全性。
能力目标
1. 通过动手实践,了解基因工程的主 要步骤。 2. 通过学习,能够了解基因工程应用 现状,并预测发展。 3. 通过讨论,对转基因生物和食品持 理性态度。
DNA
合 成 仪
2.目的基因与运载体结合
用特定的限制酶切割质粒，然后将目的基因 插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的 黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形 成重组DNA分子。
细菌的质粒 切割 DNA 目的基因 粘性末端
供体细胞的DNA (同种限制性 切割 内切酶) DNA 目的 基因 （目的基因 的提取以及 其与运载体 的结合）
（一）基因操作的工具 1.基因的“剪刀 ”
指的是限制性内切酶。是在生物体(主要是微 生物)内的一种酶，能将外来的DNA切断，由于这 种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性 内切酶。 特点：专一性。 即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。
实 例
如下图所示，大肠杆菌中的内切酶a可 以准确的在G和A之间将基因片段切开。
多细胞生物的检测
将每个受体细胞单独培养并诱导发育成完整个 体，检测这些个体是否摄入目的基因，摄入的基因 是否表达（是否表现出相应的性状）。淘汰无变化 的个体，保留有相应变化的个体进一步培养、研究。 例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒 症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。 如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到 表达。
转基因荧光猫
转基因荧光兔胚胎
2生产胰岛素、干扰素、 白细胞介素、凝血因子、 以及预防乙肝、霍乱、 伤寒、疟疾等的疫苗。 提高生产产量、降 低生产成本。 幽门螺杆菌疫苗
部分基因工程药物及其作用
产品名称 人胰岛素 人生长激素 表皮生长因子 白细胞介素-2 a—干扰素 乙型肝炎疫苗 菌株或细胞 大肠杆菌 大肠杆菌 大肠杆菌 大肠杆菌 酵母菌 酵母菌 哺乳动物 细胞 应用 治疗糖尿病 治疗生长缺陷症 治疗烫伤、胃溃疡 治疗某些癌症 治疗癌症或病毒感染 预防病毒性肝炎 治疗心血管病 （心脏病）
解析：正常人经限制酶E完全切割后 产生三个片段，290对碱基、170对碱基 和220对碱基，患者产生两个片段460对 碱基和220对碱基，则该人的基因型应为 P+P-。
课堂练习
1. 人体某蛋白质在细胞中合成后必须经过内 质网和高尔基体的进一步加工方能分泌到细胞外， 欲通过转基因技术使编码该蛋白质的基因得以表 达最终获得成熟蛋白，下列适于充当受体细胞的 是( ) B A．大肠杆菌 C．噬菌体 B．酵母菌 D．质粒
连接酶的缝合作用
3.基因的运载工具-运载体
作为运载体的条件：