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？