6-2 基因工程及其应用
【学习目标】
1、简述基因工程的基本原理。
2、举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。
3、关注转基因生物和转基因食品的安全性。
【新知预习】
一基因工程的原理
基因工程又叫技术或技术。
通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的提取出来，加以，然后放到另一种里，地改造生物的。
基因工程是在上进行的水平的设计施工，需要有专门的工具。
基因工程最基本的工具有：“”、“”、“”。
二基因工程的工具
1、基因的“剪刀”
(1)它指的是限制性内切酶，简称为，正是伴随它的发现，以人类定向改造生物遗传性状为目的的才应运而生。
(2) 限制性内切酶主要存在于中，限制性内切酶是不是就是一种？
(3) 限制性内切酶的特点是a: ；b：
(4)不同的限制性内切酶切割DNA的切点相同吗？
2、基因的“针线”
把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，然后让两者的黏性末端黏合起来，问：
(1)两者的黏性末端能黏合起来遵循的原则是。
(2)DNA连接酶的作用是。
3、基因的运载体
(1)要将一个外源基因，送入受体细胞内，还需要有运输工具，这就是
(2)通常使用的运载体有、和等。
(3)质粒它存在于及等生物中，是细胞染色体(有的细胞中没有染色体)外能的很小的环状分子。
三基因工程的操作步骤
1、提取
2、与结合
将与结合的过程，实际上就是不同来源的DNA 的过程。
如果以质粒作为运载体，首先要用一定的切割质粒，使质粒出现一个切口，露出黏性末端。
然后用限制酶切断，使其产生相同的。
将切下的目的基因的片段插入质粒的切口处，质粒的黏性末端与目的基因的黏性末端就会因碱基互补配对而结合，再加入适量的，这样就形成了一个重组DNA分子。
3、将导入
4、目的基因的表达和检测
基因的表达是指通过和合成的过程。
四基因工程的应用（见书）
1.获得高产、稳产和具有优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。
2.高效率的生产出高质量、低成本的药品，如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等
3.利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，保护环境。
五转基因生物和转基因食品的安全性
【知识细目表】
1.概念
2.原理基因重组
3.基因工程的基本工具
（1）基因的“剪刀”（限制性内切酶）
限制性内切酶能够对DNA分子进行切割，它具有专一性和特异性。
即一种内切酶只对DNA 分子内特定的碱基序列中的特定位点发生作用，把它切开。
（2）基因的“针线”（DNA连接酶）
能够将限制酶切开的黏性末端连接起来，从而使两个DNA片段连接起来。
注：限制酶与连接酶作用的位点都是磷酸二酯键
（3）.基因的运载体作用：将外源基因送入受体细胞
种类：质粒、噬菌体和动物病毒。
其中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。
特点：是细胞染色体外能自主复制的很小的环状DNA 分子，存在于许多细菌及酵母菌等生物中。
条件：(1)能在宿主细胞内复制并稳定保存，并对宿主细胞正常生活没有影响；
(2)具有多个限制酶切点，便于与外源基因连接
(3) 具有某些标记基因，便于目的基因检测
基因工程的别名基因拼接技术或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
操作工具基因的剪刀、针线、运载体
基本过程剪刀→拼接→导入→表达
结果人类需要的基因产物
提取目的
基因
途径：直接分离基因或人工合成基因
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用同一种限制酶处理目的基因和运载体，
借助DNA连接酶使目的基因和运载体结
合形成重组DNA
重组DNA导入受体细胞
根据标记基因判断目的基因导入与否
根据受体细胞特定的性状判断目的基因表达与否
4.基因工程的基本步骤
【课堂练习】
（）1、以下说法正确的是
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B、质粒是基因工程中唯一的运载
体
C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D、DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键
（）2、有关基因工程的叙述中，错误的是
A、基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状，培育生物新品种
B、重组DNA的形成在细胞内完成
C、目的基因须由运载体导入受体细胞
D、质粒都可作为运载体
（）3、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②连接酶③解旋酶④还原酶
Ａ．①②Ｂ．③④Ｃ．①④Ｄ．②③
（）4、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
Ａ．高效性Ｂ．专一性Ｃ．多样性Ｄ．催化活性易受外界影响
【课后练习】
一、选择题
( )1、下列哪组均为基因工程技术中常用的基因运载工具？
A、大肠杆菌、噬菌体
B、蓝藻、质粒
C、动物病毒、噬菌体
D、线粒体、质粒
( )2、遗传工程技术中常用的质粒其本质是什么分子？一般取自何类生物？
A、蛋白质、噬菌体
B、蛋白质、动物细胞
C、DNA、细菌细胞
D、DNA、植物细胞
( )3、基因工程的设计施工是在什么水平上进行的？
A、细胞
B、细胞器
C、分子
D、原子
( )4、下列四条DNA分子中，彼此间具有黏性末端的一组是
①②③④
A G G G T A C T T A C C
A、①②
B、②③
C、③④
D、②④
( )5、下列属于基因运载体所必须具备的条件是
①具有某些标记基因②具有环状的DNA分子
③能够在宿主细胞内复制④具有多种限制性内切酶
A、①②
B、③④
C、①③
D、②④
( )6、在遗传工程技术中，限制性内切酶主要用于
A、目的基因的提取和导入
B、目的基因的提取和检测
C、目的基因与运载体的结合和导入
D、目的基因的提取和与运载体结合
( )7、基因工程中科学家常用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是
A、结构简单、操作方便
B、繁殖速度快
C、遗传物质含量少、简单
D、性状稳定、变异少
( )8、1976年，美国的H.Boyer首次将人的生长抑制素释放因子的基因转移到大肠杆菌，并获得了表达，此文中的“表达”是指该基因在大肠杆菌细胞内
A、能进行DNA复制
B、能传递给细菌后代
C、能合成生长抑制素释放因子
D、能合成人的生长素
( )9、苏云金芽孢杆菌的抗虫基因能在棉花的叶肉细胞中准确地表达出来主要是因为
A、目的基因能在植物体细胞核中进行复制
B、不同生物具有相同的一套遗传信息
C、目的基因与棉花DNA的基本结构相同
D、不同生物共用一套遗传密码
（）10、不属于基因工程方法生产的药物是
A、干扰素
B、白细胞介素
C、青霉素
D、乙肝疫苗
（）11、下列哪一组生物都是通过基因工程方法培育成功的
A、转基因奶牛与无籽西瓜
B、超级小鼠与高产青霉菌
C、超级绵羊与无籽番茄
D、超级绵羊与抗虫棉
（）12、1982年，科学家将人的生长激素基因和牛的生长激素基因分别注射到小白鼠的受精卵中，得到体型巨大的“超级小鼠”，此项研究遵循的原理是
A、DNA RNA 蛋白质
B、RNA DNA 蛋白质
C、DNA 蛋白质RNA
D、RNA 蛋白质DNA
（）13、下列何种技术能有效地打破物种的界限，定向地改造生物的遗传性状，培育新的农作物优良品种？
A、基因工程技术
B、诱变育种技术
C、杂交育种技术
D、组织培养技术14．中国青年科学家陈大炬成功地把人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的DNA分子上，使烟草获得了抗病毒的能力，试分析回答：
(1)人的基因之所以能接到植物体上，原因是_______________________________________
(2)烟草具有抗病毒能力，说明烟草体内产生了____________________________。
(3)不同生物间的基因移植成功，说明生物共有一套____________，从进化的角度来看，这些生物具有____________________________________________________________。
(4)烟草DNA分子被“嫁接”上或“切割”掉某个基因，实际上并不影响遗传信息的表达功能。
这说明__________________________________________________________。
(1)人与植物的基因化学组成和结构是相同的
(2)抗病毒干扰素
(3)遗传密码共同的原始祖先
(4)基因是遗传物质结构和功能的基本单位。