基因工程的基本内容。

经验告诉我们，成功是留给有准备的人。作为高中教师就要早早地准备好适合的教案课件。教案可以让上课时的教学氛围非常活跃，帮助高中教师有计划有步骤有质量的完成教学任务。那么怎么才能写出优秀的高中教案呢？下面是小编为大家整理的“基因工程的基本内容”，欢迎大家与身边的朋友分享吧！

基因工程的基本内容
一.本周教学内容：
基因工程的基本内容
二.学习内容：
本周学习基因工程的操作过程，指导进行基因工程操作时需要的基本工具：限制酶、连接酶、运载体，了解他们的特点，及其在基因工程中的应用。理解基因工程操作的基本步骤，理解如何提取目的基因，怎样将目的基因导入受体细胞，怎样鉴定试验的成果等等。了解基因工程对现代社会的贡献及基因工程应用的发展。

三.学习重点：
1.基因工程的概念
2.基因工程的操作工具
3.运载体的基本条件
4.基因工程的基本操作步骤
5.基因工程的应用和发展

四.学习难点：
1.基因工程工具：限制酶、运载体
2.运载体的基本要求
3.基因工程的操作步骤
4.如何检测基因操作
5.基因工程应用的两面性

五.学习过程：
（一）概念：基因工程——又叫基因拼接技术或DNA重组技术。
是指在生物体外，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。
概念要点：
1.在DNA分子水平上进行设计操作的
2.在生物体外实现的基因改造
3.对受体细胞进行无性繁殖
4.重组基因最终表达获得性状

（二）基因操作的工具
1.抗虫棉的培育：将抗虫的基因从某种生物（如苏云金芽孢杆菌）中提取出来，“插入”到棉花的细胞中，与棉细胞中的DNA结合起来，在棉中发挥作用。
2.技术要点
首先：从苏云金芽孢杆菌的一个DNA分子上辨别出所需要的基因，并且把它切割下来
其次：将切割下来的抗虫基因与棉的DNA“缝合”起来
A.基因的剪刀——限制性内切酶
全称：DNA限制性内切酶（以下简称限制酶）。
来源：主要来自于微生物中（目前已经发现了200多种限制酶）
特点：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子
例如：从大肠杆菌中发现的一种限制酶只能识别GAATTC序列，并在G和A间切开。
补充知识：
1.限制性内切酶可以水解侵入细菌的外源性DNA分子，保护细菌自身
2.每种限制性内切酶能识别DNA中4—6个核苷酸的特殊序列
3.细菌自身相同序列被修饰（甲基化）而不被水解
4.限制酶能产生交错切口，形成粘性末端
B.基因的针线——DNA连接酶
黏性末端：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末端。
DNA连接酶：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通过互补的碱基黏合起来，DNA连接酶在断口处把两条DNA末端之间的缝隙“缝合”起来——形成共价键
C.基因的运输工具——运载体
作用：要将一个外源基因，送入受体细胞。
条件：
①能够在宿主细胞中复制并稳定地保存进行复制、表达
②具有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
常用运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒等。
质粒：是基因工程最常用的运载体，最常用的质粒是大肠杆菌的质粒
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。
特点：①含有抗性基因：大肠杆菌质粒中常含抗药基因，如：抗四环素的标记基因
②基因组很小：细菌质粒的大小只有普通细菌染色体DNA的百分之一
③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。
④质粒的复制则只能在宿主细胞内完成。
来源：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌等细菌中都有质粒。（土壤农杆菌很容易感染植物细胞，使细胞生有瘤状物。培育转基因植物时，常常用土壤农杆菌中的质粒做运载体。）

六.基因操作的基本步骤
（一）取目的基因
目的基因:是人们所需要的特定基因
苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因
植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因
种子的贮藏蛋白的基因
人的胰岛素基因、干扰素基因等
主要途径：①从供体细胞的DNA中直接分离基因②人工合成基因。
1.直接分离基因:最常用的方法是“鸟枪法”，又叫“散弹射击法”。
具体操作：供体细胞中的DNA切成许多片段重组DNA
受体细胞（大量复制）基因扩增分离含有目的基因的细胞把带有目的基因的DNA片段分离出来
优点：操作简便
缺点：
①工作量大，具有一定的盲目性
②真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，不能直接用于基因的扩增和表达
主要应用：如许多抗虫、抗病毒的基因都可以用上述方法获得。
2.人工合成基因：
（1）逆转录法
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，从而获得所需要的基因。
目的基因mRNA单链DNA双链DNA（目的基因序列）
（2）化学合成法
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
蛋白质氨基酸序列mRNA序列DNA序列目的基因
优点：目的性强，比较容易获得真核基因序列
缺点：操作技术性强，不容易获取，基因表达不容易控制
主要应用：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。
重要发展：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，扩增DNA技术（也叫PCR技术），使目的基因在短时间内成百万倍地扩增。
A.目的基因与运载体结合
B.将目的基因导入受体细胞
常用受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。
主要手段：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
质粒细菌目的基因扩增
感受态细胞：能够接受外源DNA的细胞
将细菌用氯化钙处理，以增大细菌细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒易进入受体细胞。
C.目的基因的检测和表达
1.转基因结果：
①在全部受体细胞中，真正能够摄入重组DNA分子的受体细胞很少
②重组DNA转移成功的受体细胞不一定能够表达
③必须通过一定的手段对受体细胞中是否导入了目的基因进行检测。
2.检测的方法
（1）抗性监测：
（2）性状检测：
受体细胞是否表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。
基因工程的成果与发展前景
一.基因工程与医药卫生
A.生产基因工程药品
传统药品生产：直接从生物体的组织、细胞或血液中提取的
原料有限，产品价格昂贵。如：猪胰岛素，紫草素
工程菌生产：通过发酵工程生产
高效率、高质量、低成本的药品。如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等
胰岛素：是治疗糖尿病的特效药。

胰岛素生产传统方法基因工程
来源猪、牛胰腺提取大肠杆菌工程菌分泌
产量4—5克/100千克100克/1000升培养液
比较产量低、价格高、供不应求产量高、工厂化生产、满足患者需要
白细胞介素－2：是淋巴细胞产生的一种淋巴因子
本质：小分子蛋白质（分布于血清中）
功能：能促进淋巴细胞活化和增殖
应用：主要用于治疗肿瘤和感染性疾病
生产：白细胞介素－2在大肠杆菌中的高效表达，发酵工程生产
干扰素：是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白
本质：可溶性糖蛋白（分布于血清和组织液）
来源：被病毒感染的组织细胞产生（非病毒基因表达产物）
功能：
①它是一种抗病毒的特效药，对细菌和真菌感染作用不大
②几乎能抵抗所有病毒引起的感染，如水痘、肝炎、狂犬病等病毒引起的感染，
③干扰素对治疗乳腺癌、骨髓癌、淋巴癌等癌症和某些白血病也有一定疗效。
干扰素生产传统方法基因工程方法
来源从人血液中的白细胞内提取大肠杆菌及酵母菌细胞内获得
产量1mg干扰素/300L血液20～40mg干扰素/1kg细菌培养物
比较基因工程方法生产产量高、效果稳定、成本低，适于工厂化生产
基因工程药物：
蛋白质产品：胰岛素、干扰素外、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品等
疫苗产品：预防乙肝、狂犬病、百日咳、霍乱、伤寒、虐疾等疾病的各类疫苗。
B.用于基因诊断与基因治疗
基因工程技术还可以直接用于基因的诊断和治疗。
1.基因诊断：用放射性同位素（如32P）、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。
基本原理：分子杂交
诊断病例：
①病毒性疾病：利用DNA探针可以迅速地检出肝炎患者的肝炎病毒、肠道病毒、单纯疱疹病毒等多种病毒。
②诊断遗传性疾病：用β－珠蛋白的DNA探针检测出镰刀状细胞贫血症，苯丙氨酸羟化酶基因探针检测出苯丙酮尿症。
③肿瘤诊断中的应用：用白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的DNA探针，可以用来检测白血病。
2.基因治疗：把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的
病例试验：
半乳糖血症：常染色体单基因隐性遗传病
病理：乳糖代谢异常
由于细胞内半乳糖苷转移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷转移酶，因此当乳糖分解成半乳糖后，不能继续转化为葡萄糖，过多的半乳糖在体内积聚，会引起肝、脑等功能受损
治疗：体外试验水平
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
结论：用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的
基因治疗并非对致病基因进行修复
该种治疗方法并不能稳定遗传
二.基因工程与农牧业、食品工业
1.主要应用：培育高产、优质或具有特殊用途的动植物新品种。
（1）通过基因工程技术获得高产、稳产和具有优良品质的农作物。
如：用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋白质含量。
实验：将菜豆储存蛋白的基因转移到向日葵中，培育出了“向日葵豆”植株
前景：如果以此作为技术基础，把大豆蛋白的基因转移到水稻、小麦等粮食作物中，就可以提高这些作物的蛋白质含量，改善它们的品质。
（2）用基因工程的方法培育出具有各种抗逆性的作物新品种。
原理：抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。
如抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等（自然界中细菌身上几乎可以找到植物所需要的各种抗性）
例如：抗虫的烟草、番茄、马铃薯、玉米、大豆、油菜、棉等作物，抗黄瓜花叶病毒、苜蓿花叶病毒的作物，以及抗除草剂的植物等
（3）基因工程在畜牧养殖业上的应用：
病毒DNA
实验前景：
①特殊动物：
将人生长素基因和牛生长素基因分别注射到小白鼠的受精卵，得到体型巨大的“超级小鼠”
②乳房反应器
利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内的表达，从这些动物的乳腺细胞中获得人类所需要的各类物质，如激素、抗体及酶类等。
③开辟新的食物来源
可以用基因工程的方法从微生物中获得人们所需要的糖类、脂肪和维生素等产品。

三.基因工程与环境保护
1.用于环境监测——用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量
方法：使用一个特定的DNA片段制成探针，与被检测的病毒DNA杂交，从而把病毒检测出来
特点：快速、灵敏
（用传统方法进行检测，一次需要耗费几天或几个星期的时间，精确度也不高。用DNA探针只需要花费一天的时间，并且能够大幅度地提高检测精度，据报道，1t水中有10个病毒也能检测出来。）
2.用于被污染环境的净化——工程菌分解环境污染物
“超级细菌”：把能分解三种烃类的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”
假单胞杆菌：异养需氧型

一.判断题
1.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体。（）
2.限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列。（）
3.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列。（）
4.目的基因是指重组DNA质粒。（）
5.只要检测出受体细胞中含有目的基因，那么，目的基因一定能成功地进行表达。（）
6.基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复。（）
7.基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物。（）
8.用基因工程方法培育的抗虫植物也能够抗病毒。（）
9.基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培育体型巨大、品质优良的动物。（）
10.任何一种假单孢杆菌都能分解四种石油成分，因此，假单孢杆菌是“超级细菌”。（）

二.选择题
1.1971年，科学家在体外做实验，将带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染半乳糖血症患者（半乳糖苷转移酶基因缺陷）的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能产生半乳糖苷转移酶，恢复了将半乳糖转化为葡萄糖的能力，从而能利用半乳糖能量。该材料说明（）
A.半乳糖血症为显性遗传病，会导致体内半乳糖积聚，进而导致肝伤害
B.噬菌体自身携带有半乳糖苷转移酶基因，能合成半乳糖苷酶
C.实验展示了基因治疗的前景，表明能对缺陷基因进行修复达到治疗疾病的目的
D.人类已经能定位并且分离出半乳糖转移酶基因，可以通过基因探针进行基因诊断
2.关于基因工程的叙述正确的是（）
A.限制酶只有在获得目的基因时才用
B.重组质粒的形成是在细胞内完成
C.质粒都可以作为运载体
D.蛋白质结构分析可为目的基因的合成提供材料
3.苯丙氨酸羟化酶基因探针可以用来检测苯丙酮尿症，其基本原理是（）
A.利用苯丙氨酸羟化酶催化反应来检测酮尿症症状
B.利用苯丙氨酸羟化酶基因测序确定是否患苯丙酮尿症
C.通过标记的DNA探针分子与苯丙氨酸羟化酶基因分子杂交检测确定
D.通过标记的DNA探针分子与苯丙氨酸羟化酶RNA分子杂交检测确定
4.关于运载体的描述中正确的是（）
A.运载体的物质本质是蛋白质，能够在不同的细胞间转移基因
B.运载体主要存在于细胞膜上，完成膜两侧的信息交流和物质转运功能
C.运载体是核酸分子，能够与基因重组完成携带转移、遗传信息的作用
D.运载体可以是动植物病毒，主要完成蛋白质转运功能
5.基因工程操作是在哪个水平上完成的（）
A.染色体水平B.细胞水平C.转录水平D.DNA分子水平
三.简答题
1.β－珠蛋白是动物血红蛋白的重要组成成分。当它的功能不正常时，动物有可能患某种疾病，如镰刀型细胞贫血症。假如让你用基因工程的方法，使大肠杆菌生产出鼠的β－珠蛋白，想一想，应如何进行设计？
2.基因工程对人类产生的影响都是有益的吗？为什么？
3.下图是将人的生长素基因导入到细菌M内制造“工程菌”示意图，所用载体质粒A，已知细菌M内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒A导入细菌M后，其上的基因能得到表达。则：
（1）人工合成目的基因的途径一般有那两条？写出其过程。
（2）在分子遗传学上C被称为_____________，其特点是________________________。
如何根据通过A、B来构建C，请写出简要过程。
（3）通常用CaCl2处理M，完成导入过程，其原因是什么？导入过程的效率是很低的，只有少数的M才能称为工程菌，请问如何选择可用于工业发酵生产的工程菌菌株。
（4）工程菌成功表达的标志是什么？
4.利用基因工程生产蛋白质药物，经历了三个发展阶段。第一阶段，将人的基因转入细菌细胞；第二阶段，将人的基因转入小鼠等动物的细胞。前两个阶段都是进行细胞培养，提取药物。第三阶段，将人的基因转入活的动物体，饲养这些动物，从乳汁或尿液中提取药物。
（1）将人的基因转入异种生物的细胞或个体内，能够产生药物蛋白的原理是基因能控制。
（2）人的基因能和异种生物的基因拼接在一起，是因为它们的分子都具有双螺旋结构，都是由四种构成，基因中碱基配对的规律都是　。
（3）人的基因在异种生物细胞中表达成蛋白质时，需要经过　和翻译两个步骤。在翻译中需要的模板是　，原料是氨基酸，直接能源是ATP，搬运工兼装配工是，将氨基酸的肽键连接成蛋白质的场所是　，“翻译”可理解为将由　
　个“字母”组成的核酸“语言”翻译成由个“字母”组成的蛋白质“语言”，从整体来看在翻译中充任着“译员”。
（4）利用转基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单，甚至可直接饮用治病。如果将药物蛋白基因移到动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中，利用转基因牛羊尿液提取药物比乳汁提取药物的更大优越性在于：处于　动物都可生产药物。
5.科学家通过基因工程培育抗虫棉时，需要从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，“放入”棉花的细胞中与棉花的DNA结合起来并发挥作用，请回答下列有关问题：
（1）从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是，此工具主要存在于中，其特点是　。
（2）苏云金芽孢秆菌一个DNA分子上有许多基因，获得抗虫基因常采用的方法是“鸟枪法”。具体做法是：用酶将苏云金芽孢杆菌的　切成许多片段，然后将这些片段　，再通过转入不同的受体细胞，让它们在各个受体细胞中大量，从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把分离出来。
（3）进行基因操作一般要经过的四个步骤是、、　
、。

[参考答案]

1.×运载体不是酶，是DNA分子
2.×不同的限制酶有不同的识别位点，切割位点也各不相同
3.√
4.×目的基因是自然界中存在的各种基因，为人类所要利用的基因
5.×目的基因转移成功不一定能够表达，表达是一个受调控的复杂过程
6.×基因治疗是一种补偿性治疗，对原来的基因没有做修复处理
7.√
8.×不同的目的基因功能不同，抗虫基因和抗病毒基因不是同一基因
9.×转基因动物主要是培育能产生特定蛋白质的动物
10.×一般假单孢菌子只能分解一种烃
二.选择题：
1.D2.D3.C4.C5.D
三.简答题：
1.提取目的基因、目的基因与运载体结合、目的基因导入受体细胞、对目的基因检测
2.基因工程的应用不一定都是好的：
（1）安全性问题：对人体是否真正安全
（2）生态环境问题：转基因生物会不会导致生态平衡被破坏
（3）大众能否接受：混淆了传统意义上的界限，如动物蛋白和植物蛋白等
（4）社会伦理道德问题：克隆生物（人）的认可问题
3.（1）①逆转录法：利用提取的目的基因的mRNA逆转录出单链DNA，然后合成双链DNA分子，获得目的基因；②人工化学合成法：通过分析蛋白质的氨基酸序列，根据遗传密码子，推导出mRNA的碱基序列，根据碱基互补配对原则，推导出目的基因的碱基序列，通过化学方法合成。
（2）重组DNA分子（重组质粒）；质粒上含有目的基因；用同一种限制性内切酶分别切割A、B，使A、B具有同一种粘性末端，将A、B以适当比例混合，利用DNA连接酶使形成重组质粒C
（3）CaCl2处理使细胞壁的通透性变大，外源DNA更容易进入细菌。
利用添加青霉素的选择培养基培养转到细菌，如果长出菌落，表明该菌落细菌具有青霉素抗性，为转导成功菌株，携带人生长素基因，可作为工业生产用的工程菌。
（4）能够分泌人生长素
4.（1）蛋白质的合成
（2）脱氧核苷酸；A对T、G对C
（3）转录；mRNA；tRNA；核糖体；多个；3个；tRNA
（4）不同发育时期的
5.（1）限制性内切酶；微生物；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
（2）限制性内切；DNA分子；分别载入运载体；运载体；复制；目的基因
（3）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；目的基因的检测与表达

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基因工程的应用教案

??疏导引导
1.植物基因工程的成果?
植物基因工程的成果都是由两方面组成：一是外源基因来源；二是外源基因的表达成果。虽然教材内容繁多，杂乱无章，但是我们在掌握时只要抓住植物基因工程的外源基因是什么，该基因是通过基因工程技术导入植物细胞，使其表达，产生人们所需要的产品，如抗虫转基因植物的外源基因是杀虫基因。外源基因还有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。成果是抗虫棉等。
2.动物基因工程的成果?
动物基因工程的成果也是由两方面组成：一是外源基因，如生长激素基因、肠乳糖酶基因、药用蛋白基因、抗原决定基因等；二是外源基因在动物体内的表达成果，如动物生长速率加快、转基因鲤鱼、乳房生物反应器、没有免疫反应的克隆猪器官。
3.基因工程药品?
利用基因工程培育“工程菌”来生产药品，是基因工程的低成本高效益的工程产业，可以通过转基因培育的工程菌生产人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素、白细胞介素、干扰素等。
4.利用微生物生产药物的优越性?
所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是将人们需要的某种蛋白质的编码基因构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比，它有以下优越性：?
（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。?
（2）可以解决传统制药中原料来源的不足。例如，胰岛素是治疗糖尿病患者的药物，一名糖尿病患者每年所需的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978年科学家用2000L大肠杆菌发酵液得到了100g胰岛素，相当于从1000kg猪胰脏中提取的量。又如，生长激素是治疗侏儒症患者的药物，治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中提取生长激素。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。??
（3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。
活学巧用
用现代生物技术培育生物新品种，其优越性在于…?（）?
A.克隆技术可以快速繁育优良性状的家畜?
B.现代转基因技术可迅速改变生物的基因组成?
C.现代生物技术迅速使新品种形成群落?
D.现代生物技术可克服远源杂交不亲和的障碍?
解题提示：群落是在一定自然区域内，相互之间具有直接和间接关系的各种生物的总和。解决该类题目的规律：基因工程是在两个物种之间转移基因，克服两物种之间由于生殖隔离不能进行基因交流的障碍。?
答案：ABD
下列实例中，涉及基因重组的是（）?
A.我国著名育种专家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻品种?
B.英国科学家利用细胞核移植技术克隆出小绵羊?
C.荷兰科学家将人乳高铁蛋白基因移植到牛体内并获得成功?
D.乘宇宙飞船上过太空的辣椒种子结出的果实较平常的大一倍以上?
解题提示：袁隆平培育出的超级水稻品种是利用杂交技术，根据基因重组原理培育成功的，故A对。C项为基因工程的产物，基因工程也是利用基因重组原理，把一种生物的基因转移到另一种生物体内，定向地改造生物的遗传性状，即把不同种生物的基因组合在一起，并得以表达的过程，故C对。B项克隆小绵羊的产生是无性生殖的过程，无基因重组现象。太空育种是利用基因突变原理，故B、D错。解决该类题目的规律：基因重组有两种类型：一是有性生殖过程中非等位基因的重新组合；二是DNA拼接技术即基因工程。?
答案：AC

遗传和基因工程

一名优秀的教师在教学方面无论做什么事都有计划和准备，作为教师就要精心准备好合适的教案。教案可以让上课时的教学氛围非常活跃，有效的提高课堂的教学效率。写好一份优质的教案要怎么做呢？下面是小编帮大家编辑的《遗传和基因工程》，仅供您在工作和学习中参考。

选修本
第12课时　遗传和基因工程——基因工程简介

知识精华
1、基因工程的概念：又叫________技术或DNA重组技术。它是按照人们意愿，把一种生物的基因导入到另一种生物的细胞中，定向的改变生物性状。
2、基因操作的工具
（1）基因的__________――――限制性内切酶。
（2）基因的__________――――DNA连接酶。
（3）基因的__________――运载体。
3、基因操作的基本步骤
（1）提取____________________――直接分离基因和人工合成基因。
（2）目的基因与__________结合――使目的基因载入到运载体中，形成重组DNA。
（3）将目的基因导入______细胞――常采用显微注射技术和感染法
（4）目的基因的________与表达――据运载体上的标记基因判断导入与否，据受体细胞表现出特定的性状，判断目的基因表达与否。
4、基因工程的成果与发展前景
（1）医药卫生：生产基因工程药品；基因诊断（DNA探针）；基因治疗。
（2）农牧业及食品工业：农业上获得具抗性能力的新品种；畜牧养殖业培养优良品种的转基因动物；食品业为人类开辟新的食物来源。
（3）环境保护：环境监测；环境的净化

例题领悟
例1、下列关于质粒的叙述，正确的是（）
A、质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器
B、质粒是细菌细胞质中能够自主复制的小型环状DNA分子
　C、质粒只有在导入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制
　D、细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的
解析：从两个方面分析，（1）质粒是一个小型环状DNA分子，它可以进入细菌细胞，存在于细胞内，但它不是宿主细胞的细胞器；（2）质粒是一个重要的运载体，通常利用质粒与目的基因结合，形成重组质粒。答案：B
例2、下列不属于获得目的基因的方法是　（）
　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
解析：从两个方面分析，（1）获取目的基因的途径有两条：一条是直接分离基因；另一条是人工合成基因。直接合成基因也就是“鸟枪法”；人工合成基因又有两条途径，一条是“逆转录法”，另一条是根据已知的氨基酸序列合成基因；（2）所谓转录是指以DNA的一条链为模板，遵循碱基互补配对原则合成ｍRNA的过程，此过程不能获得DNA（基因）。答案：B

自我评价
一、选择题
1、从浩瀚的“基因海洋”中获得特定的目的基因的方法有（）
①从供体细胞的DNA中直接分离基因　②从受体细胞的DNA中直接分离基因　③人工合成基因④复制
A、①②B、①③C、③④D、②④
2、下列说法正确的是（）
A、质粒是基因工程中唯一的运载工具
B、人工合成基因可以以RNA为模板
C、检测到标记基因所表达出来的性状，则说明受体细胞中的目的基因已成功表达
D、重组的DNA分子必须含有抗药性基因，即标记基因。
3、下列说法正确的是（）
A、基因治疗主要是对缺陷的细胞进行修复
B、基因工程的产品是获得大量的目的基因
C、用苯丙氨酸羟化酶基因探针可以检测出镰刀型细胞贫血症
D、用DNA探针检测饮水中病毒的含量，可精确到10个病毒每吨水
4、下列说法不正确的是　（）
A、基因的运载体从本质上来看是一种分子量较小的DNA分子
B、苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因可以通过基因工程在棉花细胞中表达
C、基因工程的产品往往是一些蛋白质类物质
D、“工程菌”是从自然界分离出来，可作为基因工程中的受体细胞
5、基因工程中科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞的原因是
A、结构简单，操作方便B、繁殖速度快　（）
C、遗传物质含量少，易操作D、性状稳定，变异少
二、简答题
6、中国科学家陈炬成功地把人的抗病毒干扰素基因植入烟草的细胞中并“嫁接”到其DNA分子上，使烟草获得了抗病毒的能力。试分析回答：
（1）人的抗病毒干扰素的化学本质是＿＿＿＿＿＿＿。
（2）在该实验操作过程用到的工具酶有＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿。
（3）人的抗病毒干扰素基因之所以能“嫁接”到植物的DNA分子上去，是因为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（4）烟草有了抗病毒的能力，这表明烟草体内产生了＿＿＿＿＿＿＿＿。这个事实说明，人和植物共同有一套＿＿＿＿＿＿＿＿，蛋白质的合成方式＿＿＿＿＿＿＿＿。
（5）这个事实也说明，现代地球上的生物是由共同的原始祖先经过漫长的地质年代进化而来,它们之间有着或远或近的＿＿＿＿＿＿＿关系。

自我评价答案
一、1、B　2、B　3、D　4、D　5、B
二、6、（1）蛋白质　
（2）限制性内切酶　DNA连接酶
（3）人和植物的DNA分子，具有相同的结构（双螺旋结构）和化学组成（基本组成单位）
（4）人的干扰素基因　遗传密码　转录和翻译
（5）亲缘

基因工程的发展前景

一名优秀的教师在教学方面无论做什么事都有计划和准备，作为教师就需要提前准备好适合自己的教案。教案可以让学生能够听懂教师所讲的内容，帮助授课经验少的教师教学。所以你在写教案时要注意些什么呢？下面是由小编为大家整理的“基因工程的发展前景”，欢迎您参考，希望对您有所助益！

辅导教案
基础链接温故知新
一、光合作用
1．光合作用的光反应在叶绿体的________上进行，碳反应是一系列的________反应，在________进行，二氧化碳被还原为糖的过程为________循环，此循环所需要的能量来自于光反应产生的NADPH和________。
2．光合作用速率受温度、光强度和________浓度的影响。
3．C4植物与C3植物相比，最大的特点是能利用较低浓度的________。
二、蛋白质
1．蛋白质和核酸共有的化学元素是________，糖类中只含有C、H、O三种元素。蛋白质是由若干________经脱水缩合而形成的。
2．蛋白质是生物体性状的______________者。其合成过程可用“中心法则”，表现为：______________________________。
一、1.类囊体膜　酶促　类囊体基质　卡尔文　ATP
2．二氧化碳　3.CO2
二、1.C、H、O、N　氨基酸　2.体现
聚焦科技扫描知识
基因工程虽然取得了一定的成就，但科学是无止境的。科学家正致力于其他领域，如蛋白质工程、人类基因组科学和发育生物学、神经生物学，相信生物技术的未来是美好的。
一、科学家在基因工程方面的最新尝试
1．光合作用(photosynthesis)
能进行光合作用的生物不一定有叶绿体，如光合细菌。
ks5u
(1)概念：植物细胞和某些细菌利用太阳能将无机物(CO2和H2O)合成有机物(C6H12O6)并释放氧气(O2)的过程。
(2)意义：是植物重要的生理活动，人类直接或间接地依赖于光合作用。
(3)提高光合作用效率的因素
①环境因素：光照、二氧化碳浓度、矿质元素。
②内在因素：叶绿体色素、酶等。
其中，通过基因工程可以改变酶的活性来提高光合作用的效率。
(4)通过改变酶的活性提高光合作用效率的尝试
①改良二磷酸核糖羧化酶。使它的反应平衡偏向于对二氧化碳的固定(即提高其羧化酶活性，降低其加氧酶活力)，减少呼吸的浪费，增加对二氧化碳的固定速率，消除或减低光呼吸这一竞争性反应，提高农作物的产量。
②C3植物向C4植物的转化。将二磷酸核糖羧化酶除去或灭活，引入这种基因改造过的叶绿体，同时增加导致C4固定的酶的活性。即使C3型叶绿体与C4型叶绿体共存于一个细胞内。
③对光调节基因进行改造。光控制着叶绿体的发育和光合作用的许多基因，改造这些基因可提高光合作用的效率。
2．生物固氮(biologicalnitrogenfitation)
豆科植物本身不能固氮，而是与其共生的固氮菌具有固氮能力。
(1)概念：通过微生物将分子氮转化为含氮化合物的过程。
虽然大气中的氮气含量非常多，但植物不能直接利用分子氮，必须利用含氮化合物，而固氮微生物就能实现这一目标。
(2)对作物的价值和意义
氮是生物生长发育和光合作用(光合酶、叶绿素成分中都含有氮元素)必需的矿质元素；减少化肥的用量，降低农业生产成本，增加粮食产量和保护生态环境等。
(3)应用基因工程设计使非豆科植物具有固氮能力
(4)研究现状
固氮能力是由许多固氮基因共同控制的，机理复杂，因此目前还没有培育出具有固氮能力的非豆科农作物。
3．生物反应器(bioreactor)
(1)什么是生物反应器：就是用来生产蛋白质药物(包括疫苗)的动植物。
(2)基因工程构建生物反应器的程序。
反应器的四大优点：①产量高，易获得目标产品；②目标产品质量好，因为乳腺组织具有一整套全面对蛋白质进行合成和加工的能力；③产品成本低；④从奶牛中提取产品，操作简单。

首先获得需要生产的蛋白质药物的目的基因，然后选择合适的运载体(多以病毒)并与运载体结合形成重组DNA分子，再将重组DNA分子转入受体生物(动物或植物)内，从而得到生物反应器。
(3)实例：动物乳腺生物反应器。
操作大致过程为：获取目的基因→构建基因表达载体→显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎送入母体动物→发育成转基因动物(只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达)。
因为动物所有的体细胞都是由受精卵发育成的，故其乳腺细胞中含有重组基因并进行选择性表达，产生出抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要的医药产品。
4．蛋白质工程(proteinengineering)
(1)概念：利用基因工程的技术，对天然蛋白质进行改造，以便获得具有理想生物学功能的蛋白质。
蛋白质工程可以创造新的、自然界不存在的蛋白质分子。
目前，蛋白质工程主要是改造现有的蛋白质，通过修改蛋白质中的氨基酸序列来改进蛋白质的结构和构象，提高蛋白质的活性、稳定性和产率。
也可以利用基因工程改造蛋白质。如下方法：
预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)。
(2)与基因工程的关系
蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，是第二代基因工程。
基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，产生本不能产生的蛋白质，从而产生新性状。原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。
蛋白质工程的目的：生产符合人们生活需要的并非自然界已存在的蛋白质。
二、基因工程的未来
基因工程是一种新鲜的事物，也是一把“双刃剑”，人们对此会有不同的看法。只要科学地、合理地加以利用，相信基因工程一定会使我们的生活更美好。
纲举目张理清结构
基因工程的研究在动植物育种、人类疾病防治及生态保护方面取得了一定的成就，但科学家永不放弃研究，又致力于新的尝试，努力使基因工程为人类提供更大的帮助。
突破难点化解疑点
1．分析说明基因工程应用研究的实质。
探究发现：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以生产它本不能生产的蛋白质，进而表现出新的性状。
基因工程可以发生在不同植物之间、不同动物之间以及微生物与动植物之间。目的基因位于微生物体内，可以转基因至植物或动物体内，如植物的抗性基因大多来源于细菌或病毒；目的基因位于动物体内，如动物的生长激素基因、胰岛素基因等可转移至细菌中大量生产；当然在植物与植物之间、动物与动物之间更容易发生。
不同的生物甚至亲缘关系比较远的生物之所以能发生基因重组，是由于各种生物基因的结构基本相同，在遗传上共用一套遗传密码。
我的发现

2．蛋白质工程与基因工程有何关系？
探究发现：简单地讲，蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构和生物活力的作用机制之间的关系，利用基因工程的手段，按照人类自身的需要，定向地改造天然的蛋白质，甚至于创造新的、自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。蛋白质工程在诞生之日起就与基因工程密不可分。基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内，并在其中进行表达，它的产品还是该基因编码的天然存在的蛋白质。蛋白质工程则更进一步根据分子设计的方案，通过对天然蛋白质的基因进行改造，来实现对其所编码的蛋白质的改造，它的产品已不再是天然的蛋白质，而是经过改造的，具有了人类所需要的优点的蛋白质。天然蛋白质都是通过漫长的进化过程自然选择而来的，而蛋白质工程对天然蛋白质的改造，好比是在实验室里加快了的进化过程，期望能更快、更有效地为人类的需要服务。
基因工程是遵循中心法则，从DNA→mRNA→蛋白质→折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。
蛋白质工程是直接改造天然蛋白质或按照以下思路进行：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列，可以创造自然界不存在的蛋白质。
我的发现

基因工程及其应用（2）学案

作为优秀的教学工作者，在教学时能够胸有成竹，作为高中教师就要早早地准备好适合的教案课件。教案可以让学生更好的吸收课堂上所讲的知识点，帮助高中教师提前熟悉所教学的内容。我们要如何写好一份值得称赞的高中教案呢？小编经过搜集和处理，为您提供基因工程及其应用（2）学案，欢迎阅读，希望您能阅读并收藏。

第6章（从杂交育种到基因工程）
第课时课题名称
时间第周星期课型新授课主备课人张勤让
目标1.举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。
2.关注转基因生物和转基因食品的安全性。
重点基因工程在农业、医药等领域的应用二次备课
难点基因工程在农业、医药等领域的应用
自
主
学
习一、学生阅读课本104-105页第一段
依据课本归纳基因工程的应用两个主要方面
1、基因工程与作物育种
（1）我国科学家培育抗棉铃虫的转基因抗虫棉的相关问题
（2）该科技成果在环保上的重要作用
（3）人们利用基因工程方法培育出了的转基因作物和转基因动物。
2、基因工程和药物研制
转基因药物有那些？

二、学生阅读课本105-106页包括资料分析,明确:
1.什么是转基因生物？

2.什么是转基因食品？

3.讨论：转基因生物和转基因食品的安全性

生成问题：
精
讲
互
动下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图回答：
(1)能否利用人的皮肤细胞来完成①过程?___。为什么?______________________。
(2)过程②、③必需的酶分别是、。
(3)在利用AB获得C的过程中，必须用___切割A和B，使它们产生相同的_，再加入，才可形成C。
(4)为使过程⑧更易进行，可用(药剂)处理D。等
(5)图中的B起到运载体的作用，它应该符合的条件为________，能起到这种作用的有等。图中的D是基因工程中的__细胞,能作这种细胞的有等。

达
标
训
练1．有关基因工程的成果及应用的说法，正确的是（）
A用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒
B基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体型巨大、品质优良的动物
C目前任何一种药物都可以运用在基因工程来生产。
D基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳定、品质优良和具有抗逆性的农作物。
2.下列关于基因工程的叙述，正确的是：（）
A．基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因
B．细菌质粒是基因工程常用的运载体
C．通常用一种限制性内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理运载体DNA
D．为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体
3．与“限制性内切酶”作用部位完全相同的酶是：（）
A．反转录酶B．RNA聚合酶C．DNA连接酶D．解旋酶
4．1987年，美国科学家将萤火虫的萤光素基因转入烟草植物细胞，获得高水平的表达。长成的植物通体光亮，堪称自然界的奇迹。这一研究成果表：（）
①萤火虫与烟草植物的DNA结构基本相同
②萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码/
③烟草植物体内合成了萤光素
④萤火虫和烟草植物合成蛋白质的方式基本相同
A．①和③B．②和③C．①和④D．①②③④
5．苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞是否已表达，其检测方法是：（）
A．是否有抗生素抗性B．是否能检测到标记基因
C．是否有相应的性状D．是否能分离到目的基因
6．科学家通过基因工程培育抗虫棉时，需要从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，“放入”棉花的细胞中与棉花的DNA结合起来并发挥作用，请回答下列有关问题：
（1）从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是，此工具主要存在于中，其特点是　。

（2）进行基因操作一般要经过的四个步骤
是、、　、。