生物选修三《基因工程》-人教版[整理]
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细胞，还能独立自主地复制，具有一套与细胞核染色体相对独 立的遗传信息。
基因工程的基本程序是：（1）获得目的基因（外源DNA片段）
（2）将目的基因连接到载体上，得杂化载体；（3）将杂化载体 （环状的DNA）引入宿主细胞（受体细胞），使目的基因及载体上 其它基因得以转录和翻译。
（一）提取目的基因的途径
DNA连接酶的连接作用示意图
①连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板） ②结果：两个相同的黏性未端的连接。 思考题：
用DNA连接酶连接两个相同的黏性未端要连接几个磷酸二酯键？ 用限制酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？
基因操作的工具 苏云金芽孢杆菌（有抗虫特性）
普通棉花（无抗虫特性）
能在宿主细胞内复制并稳定地保存 2.具备的条件 具有多个限制酶切点
具有某些标记基因
3.种类：质粒、噬菌体和动植物病毒
质粒是基因工程中最常用的运载体 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒
4.质粒
细胞染色体外能自主复制的小型环状DNA分子 存在于许多细菌及酵母菌等生物中
的特点 质粒的存在对宿主细胞无影响
质粒的复制只能在宿主细胞内完成
（一）基因工程与医药卫生
• 为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？
1）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。
2）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。
3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产 物的同时，转基因动物又可无限繁殖。
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 基本过程
剪切
DNA分子水平
拼接
导入
表达
结果
人类需要的基因产物
基因操作的工具 苏云金芽孢杆菌（有抗虫特性）
普通棉花（无抗虫特性）
抗虫基因 与运载体DNA拼接 棉花细胞（含抗虫基因） 导入
思考：关键步骤是什么？（难题） 棉花植株（有抗虫特性）
质的化学本质是 蛋白质
。
（2）人们正在着力研究转基因固氮植物（如固氮水稻、固氮小 麦等），某科学家将根瘤菌、细胞中的固氮基因，通过基因工程 方法转移到水稻植株细胞中，经检测，转基因水稻具备了固氮功 能。据上述材料分析：
①固氮基因已经整合到水稻细胞的
DNA
中。
②写出水稻细胞中固氮基因得到表达的反应式。
（一）基因工程与医药卫生
• 基因工程药品 —— 生长激素
治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射 生长激素。而生长激素的获得很困难。以前， 要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底 部摘取垂体，并从中提取生长激素。
现可利用基因工程方法，将人的生长激 素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。 人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长 激素，相当于6万具尸体的全部产量。
（一）基因工程与医药卫生
• 基因工程药品 —— 干扰素
干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖 蛋白。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感 染，是一种抗病毒的特效药。此外干扰素对 治疗某些癌症和白血病也有一定疗效。
传统的干扰素生产方法是从人血液中的 白细胞内提取，每300L血液只能提取出1mg 干扰素。1980~1982年，科学家用基因工程 方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰 素，是传统的生产量的12万倍。1987年上述 干扰素大量投放市场。
高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。
（一）基因工程与医药卫生
• 基因工程药品 —— 胰岛素
胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临 床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰 腺中提取，每100kg胰腺只能提取4~5g胰岛 素。用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂 贵，远不能满足社会需要。1979年，科学家 将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分 子重组，并在大肠杆菌内实现了表达。1982 年，美国一家基因公司用基因工程方法生产 的胰岛素投入市场，售价降低了30%~50%。
从供体细胞的DNA中 直接分离基因 方法：鸟枪法 （1）鸟枪法的过程：
供体细胞中DNA 限制酶
许多DNA片段 载入
运载体 导入
人工合成基因（真核细胞）
反转录法
根据已知氨基酸序列 合成DNA
（2）反转录法的过程：
目的基因的mRNA 反转录
单链DNA 合成
双链DNA（即目的基因）
受体细胞
产生特定性状
外源DNA
• 基因工程在医药卫生领域的应用 1）生产基因药品 2）基因诊断与基因治疗
（一）基因工程与医药卫生
• 在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、 干扰素直接生物体的哪些结构中提取？ 药品直接从生物的组织、细胞或血液中提取。
• 传统生产方法的缺点 由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。
• 可利用什么方法来解决上述问题？ 利用基因工程方法制造“工程菌”，可
扩增
分离
目的基因
（3）根据已知氨基酸序列合成DNA的过程
蛋白质的氨基酸序列 推测
mRNA的核苷酸序列 推测
结构基因的核苷酸序列 化学合成
目的基因
目前人工合成基因的方法
主要有两条途径。一条途
径是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，从而获得所需要的
大肠杆菌质粒的分子结构示意图
质粒是基因工程最常 用的运载体，它存在于许 多细菌以及酵母菌等生物 中，是细胞染色体外能够 自主复制的很小的环状 DNA分子，最常用的质粒 是大肠杆菌的质粒。大肠 杆菌的质粒中常含有抗药 基因，如抗四环素的标记 基因。细菌质粒的大小只 有普通细菌染色体DNA的 百分之一左右。
然后移植到酵母菌内，从而用酵母菌来
。
（2）产酵生母干菌扰能素用
方式繁殖，速度很快，
所以，能在较短的时出间芽内大量生产
。
利用这种方法不仅产量高，并且成本也较低。
干扰素
二 基因工程的成果 与发展前景
• 主要内容
1）基因工程与医药卫生 2）基因工程与农牧业、食品工业 3）基因工程与环境保护
（一）基因工程与医药卫生
• 基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？ 繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶
率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物。 该过程的重要步骤是通过感染或显微注
射技术将重组DNA转移到动物受精卵中。
将人的生长激素 基因和牛的生长素基 因分别注射到小白鼠 受精卵中，得到的 “超级小鼠”。
（一）基因工程与医药卫生
• 基因治疗：
是患指半是乳把糖血健症康的患外者源，基由因于导细入胞有内基半因乳缺 陷 糖苷的转细移胞酶中基，因达缺到陷治而疗缺疾少病半的乳目糖的苷。转移酶， 使过多的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等 功能受损。
1971年，美国科学家在体外做了试验， 用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患 者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞 能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的 方法治疗这种遗传病是可能的。
G和A之间切开。
思考题：要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？ 可产生几个黏性未端？
DNA连接酶的连接作用示意图
被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核 苷酸，它们之间正好互补配对，这样的切口叫做黏性未端。 可以设想，如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来 切割，然后让两者的黏性未端黏合起来，似乎就可以合成 重组的DNA分子了。但是，实际上仅仅这样做是不够的， 互补的碱基处虽然连接起来，但是这种连接只相当于把断 成两截的梯子中间的氢键（踏板）连接起来，两边的扶手 的断口处还没有连接起来。要把磷酸二酯键（扶手）的断 口处连接起来，也就是把两条DNA未端之间的缝隙“缝合” 起来，还要靠另一种极其重要的工具——DNA连接酶。
（一）基因工程与医药卫生
• 就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？ 转基因动物的乳腺。
• 什么叫转基因动物？ 是指把人或哺乳动物的某种基因导入到
哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪)的受精卵里， 目的基因若与受精卵染色体DNA整合，细胞 分裂时，该基因随染色体的倍增而倍增，使 每个细胞中都带有目的基因，使性状得以表 达，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产 品。这样一种新的个体，称为转基因动物。
互补的特异核苷酸序列。它包括整个基因， 或基因的一部分；可以是DNA本身，也可 以是由之转录而来的RNA。
（一）基因工程与医药卫生
• DNA分子杂交原理：
DNA分子杂交是基因诊断最基本的方 法之一。其基本原理是：互补的DNA单链 能够在一定条件下结合成双链，即能够进行 杂交。这种结合是特异的，即严格按照碱基 互补配对进行。因此，当用一段已知基因的 核苷酸序列作为探针，与被测基因进行接触， 若两者的碱基完全配对成双链，则表明被测 基因中含有已知的基因序列。
质粒能够“友好”地“借居”在宿主细胞中。一般来说，质粒的 存在与否对宿主细胞生存没有决定性的作用，但是，质粒的复制 则只能在宿主细胞内完成。
二、基因工程的基本程序
a b 剪切
b
载体质粒
A 外源DNA片段
A
b
外源DNA插入
引入宿 主细胞
选出含有重 组DNA的细 胞扩增
质粒：环状DNA分子，它的分子量较小，可以自由地进入细菌
转录
翻译
DNA（固氮基因）
RNA
蛋白质
2、干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升 只能提取0.05μg干扰素，因而其价格昂贵，平民 百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法 合成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做 法是：
（1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成
的 基因
，并使之与一种叫做质粒的DNA结合，
（二）基因工程与农牧业
• 基因工程在农业上的应用：
1）高产、稳产和具优良品质的品种 用基因工程的方法可以改善粮食作物的
蛋白质含量。如“向日葵豆”植株。 2）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。
（二）基因工程与农牧业
关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取 关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接 关键步骤三：抗虫基因进入棉细胞 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：基因的运输工具——运载体
限制酶切割DNA分子示意图
①分布： 主要在微生物中。 ②作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。 ③结果： 产生黏性未端（碱基互补配对）。 ④举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列， 并在
（一）基因工程与医药卫生
• 基因诊断技术在什么方面发展迅速？ 在诊断遗传性疾病方面发展迅速。目前
已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。
• 举例
1）β—珠蛋白的DNA探针 → 镰刀状细胞贫 血症
2）苯丙氨酸羧化酶基因探针 → 苯丙酮尿症 3）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备 的DNA探wenku.baidu.com → 白血病
DNA合成仪
基因。
另一条途径是根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推
测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对
原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过
化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。如人
的血红蛋白基因，胰岛素基因等就可以通过人工合
成基因的方法获得。
基因的运输工具——运载体
1.作用： 将外源基因送入受体细胞
抗虫基因 与运载体DNA拼接 棉花细胞（含抗虫基因） 导入
思考：关键步骤是什么？（难题） 棉花植株（有抗虫特性）
关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取 关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接 关键步骤三：抗虫基因进入棉细胞 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：基因的运输工具——运载体
基 因 操 作 的 基 本 步 骤 示 意 图
例题解析
1、 农业上大量使用化肥存在许多负面影响，“生物固氮”已 成为一项重要研究课题，实验证明，生物固氮是某些微生物（如 根瘤菌、蓝藻等）将空气中的N2固定为NH3的过程。
（利1进）行与是人因工为合根成瘤N菌H3所、需蓝的藻高体温内、含高有压特条定件的相酶比，生物，固这氮类的物顺
（一）基因工程与医药卫生
• 基因诊断：
也称为DNA诊断或基因探针技术，即在 DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的 疾病进行诊断。
探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光 分子等标记的DNA分子；
原 理：利用DNA分子杂交原理；
（一）基因工程与医药卫生
• 基因探针： 基因探针就是一段与目的基因或DNA
基因工程的基本程序是：（1）获得目的基因（外源DNA片段）
（2）将目的基因连接到载体上，得杂化载体；（3）将杂化载体 （环状的DNA）引入宿主细胞（受体细胞），使目的基因及载体上 其它基因得以转录和翻译。
（一）提取目的基因的途径
DNA连接酶的连接作用示意图
①连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板） ②结果：两个相同的黏性未端的连接。 思考题：
用DNA连接酶连接两个相同的黏性未端要连接几个磷酸二酯键？ 用限制酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？
基因操作的工具 苏云金芽孢杆菌（有抗虫特性）
普通棉花（无抗虫特性）
能在宿主细胞内复制并稳定地保存 2.具备的条件 具有多个限制酶切点
具有某些标记基因
3.种类：质粒、噬菌体和动植物病毒
质粒是基因工程中最常用的运载体 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒
4.质粒
细胞染色体外能自主复制的小型环状DNA分子 存在于许多细菌及酵母菌等生物中
的特点 质粒的存在对宿主细胞无影响
质粒的复制只能在宿主细胞内完成
（一）基因工程与医药卫生
• 为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？
1）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。
2）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。
3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产 物的同时，转基因动物又可无限繁殖。
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 基本过程
剪切
DNA分子水平
拼接
导入
表达
结果
人类需要的基因产物
基因操作的工具 苏云金芽孢杆菌（有抗虫特性）
普通棉花（无抗虫特性）
抗虫基因 与运载体DNA拼接 棉花细胞（含抗虫基因） 导入
思考：关键步骤是什么？（难题） 棉花植株（有抗虫特性）
质的化学本质是 蛋白质
。
（2）人们正在着力研究转基因固氮植物（如固氮水稻、固氮小 麦等），某科学家将根瘤菌、细胞中的固氮基因，通过基因工程 方法转移到水稻植株细胞中，经检测，转基因水稻具备了固氮功 能。据上述材料分析：
①固氮基因已经整合到水稻细胞的
DNA
中。
②写出水稻细胞中固氮基因得到表达的反应式。
（一）基因工程与医药卫生
• 基因工程药品 —— 生长激素
治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射 生长激素。而生长激素的获得很困难。以前， 要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底 部摘取垂体，并从中提取生长激素。
现可利用基因工程方法，将人的生长激 素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。 人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长 激素，相当于6万具尸体的全部产量。
（一）基因工程与医药卫生
• 基因工程药品 —— 干扰素
干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖 蛋白。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感 染，是一种抗病毒的特效药。此外干扰素对 治疗某些癌症和白血病也有一定疗效。
传统的干扰素生产方法是从人血液中的 白细胞内提取，每300L血液只能提取出1mg 干扰素。1980~1982年，科学家用基因工程 方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰 素，是传统的生产量的12万倍。1987年上述 干扰素大量投放市场。
高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。
（一）基因工程与医药卫生
• 基因工程药品 —— 胰岛素
胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临 床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰 腺中提取，每100kg胰腺只能提取4~5g胰岛 素。用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂 贵，远不能满足社会需要。1979年，科学家 将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分 子重组，并在大肠杆菌内实现了表达。1982 年，美国一家基因公司用基因工程方法生产 的胰岛素投入市场，售价降低了30%~50%。
从供体细胞的DNA中 直接分离基因 方法：鸟枪法 （1）鸟枪法的过程：
供体细胞中DNA 限制酶
许多DNA片段 载入
运载体 导入
人工合成基因（真核细胞）
反转录法
根据已知氨基酸序列 合成DNA
（2）反转录法的过程：
目的基因的mRNA 反转录
单链DNA 合成
双链DNA（即目的基因）
受体细胞
产生特定性状
外源DNA
• 基因工程在医药卫生领域的应用 1）生产基因药品 2）基因诊断与基因治疗
（一）基因工程与医药卫生
• 在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、 干扰素直接生物体的哪些结构中提取？ 药品直接从生物的组织、细胞或血液中提取。
• 传统生产方法的缺点 由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。
• 可利用什么方法来解决上述问题？ 利用基因工程方法制造“工程菌”，可
扩增
分离
目的基因
（3）根据已知氨基酸序列合成DNA的过程
蛋白质的氨基酸序列 推测
mRNA的核苷酸序列 推测
结构基因的核苷酸序列 化学合成
目的基因
目前人工合成基因的方法
主要有两条途径。一条途
径是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，从而获得所需要的
大肠杆菌质粒的分子结构示意图
质粒是基因工程最常 用的运载体，它存在于许 多细菌以及酵母菌等生物 中，是细胞染色体外能够 自主复制的很小的环状 DNA分子，最常用的质粒 是大肠杆菌的质粒。大肠 杆菌的质粒中常含有抗药 基因，如抗四环素的标记 基因。细菌质粒的大小只 有普通细菌染色体DNA的 百分之一左右。
然后移植到酵母菌内，从而用酵母菌来
。
（2）产酵生母干菌扰能素用
方式繁殖，速度很快，
所以，能在较短的时出间芽内大量生产
。
利用这种方法不仅产量高，并且成本也较低。
干扰素
二 基因工程的成果 与发展前景
• 主要内容
1）基因工程与医药卫生 2）基因工程与农牧业、食品工业 3）基因工程与环境保护
（一）基因工程与医药卫生
• 基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？ 繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶
率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物。 该过程的重要步骤是通过感染或显微注
射技术将重组DNA转移到动物受精卵中。
将人的生长激素 基因和牛的生长素基 因分别注射到小白鼠 受精卵中，得到的 “超级小鼠”。
（一）基因工程与医药卫生
• 基因治疗：
是患指半是乳把糖血健症康的患外者源，基由因于导细入胞有内基半因乳缺 陷 糖苷的转细移胞酶中基，因达缺到陷治而疗缺疾少病半的乳目糖的苷。转移酶， 使过多的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等 功能受损。
1971年，美国科学家在体外做了试验， 用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患 者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞 能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的 方法治疗这种遗传病是可能的。
G和A之间切开。
思考题：要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？ 可产生几个黏性未端？
DNA连接酶的连接作用示意图
被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核 苷酸，它们之间正好互补配对，这样的切口叫做黏性未端。 可以设想，如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来 切割，然后让两者的黏性未端黏合起来，似乎就可以合成 重组的DNA分子了。但是，实际上仅仅这样做是不够的， 互补的碱基处虽然连接起来，但是这种连接只相当于把断 成两截的梯子中间的氢键（踏板）连接起来，两边的扶手 的断口处还没有连接起来。要把磷酸二酯键（扶手）的断 口处连接起来，也就是把两条DNA未端之间的缝隙“缝合” 起来，还要靠另一种极其重要的工具——DNA连接酶。
（一）基因工程与医药卫生
• 就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？ 转基因动物的乳腺。
• 什么叫转基因动物？ 是指把人或哺乳动物的某种基因导入到
哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪)的受精卵里， 目的基因若与受精卵染色体DNA整合，细胞 分裂时，该基因随染色体的倍增而倍增，使 每个细胞中都带有目的基因，使性状得以表 达，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产 品。这样一种新的个体，称为转基因动物。
互补的特异核苷酸序列。它包括整个基因， 或基因的一部分；可以是DNA本身，也可 以是由之转录而来的RNA。
（一）基因工程与医药卫生
• DNA分子杂交原理：
DNA分子杂交是基因诊断最基本的方 法之一。其基本原理是：互补的DNA单链 能够在一定条件下结合成双链，即能够进行 杂交。这种结合是特异的，即严格按照碱基 互补配对进行。因此，当用一段已知基因的 核苷酸序列作为探针，与被测基因进行接触， 若两者的碱基完全配对成双链，则表明被测 基因中含有已知的基因序列。
质粒能够“友好”地“借居”在宿主细胞中。一般来说，质粒的 存在与否对宿主细胞生存没有决定性的作用，但是，质粒的复制 则只能在宿主细胞内完成。
二、基因工程的基本程序
a b 剪切
b
载体质粒
A 外源DNA片段
A
b
外源DNA插入
引入宿 主细胞
选出含有重 组DNA的细 胞扩增
质粒：环状DNA分子，它的分子量较小，可以自由地进入细菌
转录
翻译
DNA（固氮基因）
RNA
蛋白质
2、干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升 只能提取0.05μg干扰素，因而其价格昂贵，平民 百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法 合成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做 法是：
（1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成
的 基因
，并使之与一种叫做质粒的DNA结合，
（二）基因工程与农牧业
• 基因工程在农业上的应用：
1）高产、稳产和具优良品质的品种 用基因工程的方法可以改善粮食作物的
蛋白质含量。如“向日葵豆”植株。 2）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。
（二）基因工程与农牧业
关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取 关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接 关键步骤三：抗虫基因进入棉细胞 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：基因的运输工具——运载体
限制酶切割DNA分子示意图
①分布： 主要在微生物中。 ②作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。 ③结果： 产生黏性未端（碱基互补配对）。 ④举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列， 并在
（一）基因工程与医药卫生
• 基因诊断技术在什么方面发展迅速？ 在诊断遗传性疾病方面发展迅速。目前
已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。
• 举例
1）β—珠蛋白的DNA探针 → 镰刀状细胞贫 血症
2）苯丙氨酸羧化酶基因探针 → 苯丙酮尿症 3）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备 的DNA探wenku.baidu.com → 白血病
DNA合成仪
基因。
另一条途径是根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推
测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对
原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过
化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。如人
的血红蛋白基因，胰岛素基因等就可以通过人工合
成基因的方法获得。
基因的运输工具——运载体
1.作用： 将外源基因送入受体细胞
抗虫基因 与运载体DNA拼接 棉花细胞（含抗虫基因） 导入
思考：关键步骤是什么？（难题） 棉花植株（有抗虫特性）
关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取 关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接 关键步骤三：抗虫基因进入棉细胞 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：基因的运输工具——运载体
基 因 操 作 的 基 本 步 骤 示 意 图
例题解析
1、 农业上大量使用化肥存在许多负面影响，“生物固氮”已 成为一项重要研究课题，实验证明，生物固氮是某些微生物（如 根瘤菌、蓝藻等）将空气中的N2固定为NH3的过程。
（利1进）行与是人因工为合根成瘤N菌H3所、需蓝的藻高体温内、含高有压特条定件的相酶比，生物，固这氮类的物顺
（一）基因工程与医药卫生
• 基因诊断：
也称为DNA诊断或基因探针技术，即在 DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的 疾病进行诊断。
探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光 分子等标记的DNA分子；
原 理：利用DNA分子杂交原理；
（一）基因工程与医药卫生
• 基因探针： 基因探针就是一段与目的基因或DNA