第四节转基因生物和转基因食品第五节人类基因组计划目标导航 1.结合教材图文，掌握基因工程的基本原理和基本步骤。
2.结合具体实例，说出基因工程的应用及其安全性。
3.阅读教材，简述基因组的概念和人类基因组计划。
一、重组DNA技术(转基因技术)1.概念重组DNA技术又称为转基因技术，是指利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的基因转移到其他生物物种中，使其出现原物种不具有的新性状的技术。
2.操作步骤(1)获取目的基因①目的基因：人们所需的特定基因②获取方法利用限制性内切酶从供体细胞切割利用mRNA逆转录等人工合成(2)体外重组DNA分子①常用载体：有细菌的质粒或病毒DNA②过程：将外源DNA插入载体，使两种DNA分子连接起来(3)重组DNA分子导入受体细胞①方法：显微注射等方法②受体细胞：如受精卵(4)筛选与鉴定：在全部的受体细胞中，真正导入目的基因的受体细胞是很少的，因此必须通过一定的手段筛选和鉴定出能够表达所需遗传性状或所需产物的受体细胞。
3.意义重组DNA技术人为实现了种间遗传物质的转移，目的基因随细胞的分裂而增殖，并在体内得以表达，还能将获得的新性状稳定地遗传给后代。
二、转基因生物和转基因食品1.转基因生物(1)概念：由于目的基因的导入，引起原有遗传物质组成改变的生物称为转基因生物。
(2)类型：转基因生物包括转基因植物、转基因动物和转基因微生物。
(3)应用：转基因生物在农业、工业、医药等领域都有很广泛的应用。
例如，转基因生物可以有效地提高农作物的产量，为人们提供质量更高、营养成分搭配更合理的膳食等。
(4)安全性：转基因生物可能对生物多样性、生态环境和人类健康构成威胁。
2.转基因食品(1)概念：用转基因生物生产或制造的食品、食品原料以及食品添加剂等，都可以称为转基因食品。
(2)优点：可以提高食品营养价值、改善食品风味、去除食品不良特性、延长食品贮存期限等。
(3)安全性：对于转基因食品安全性的评价主要集中在环境安全性和食用安全性两个方面。
公众有权利了解转基因食品和对转基因食品进行选择。
三、基因组和人类基因组1.基因组的概念和类型(1)概念：基因组是指一个单倍体细胞核中、一个细胞器(如线粒体、叶绿体)中或一个病毒中所包含的全部DNA(或RNA)分子的总称。
(2)类型：基因组可分为核基因组、线粒体基因组、叶绿体基因组、病毒基因组等。
通常所说的基因组是指核基因组。
2.人类核基因组的概念、结构与特点(1)概念：人类基因组是指单倍体细胞中整套染色体，即22条常染色体、一条X染色体和一条Y染色体上所具有的全部DNA分子。
(2)结构及特点人类基因组的DNA序列可分为编码序列和非编码序列，其中非编码序列远远多于编码序列，能够编码蛋白质的序列仅占3%。
四、人类基因组计划概述1.人类基因组计划的目标(1)最初目标：测定人类基因组DNA分子的核苷酸排列次序，绘制成精细的DNA序列图，定位约10万个基因，并对其他生物进行类似研究。
(2)终极目标：阐明人类基因组全部DNA序列，识别基因，建立储存这些信息的数据库，开发数据分析工具以及研究人类基因组计划实施所带来的伦理、法律和社会问题。
2.人类基因组计划成果(1)完成了人类基因组的测序任务，绘制完成了全基因组的DNA序列图谱。
(2)人类核基因组的DNA总长度约为31.647亿个碱基对，大约有3～3.5万个基因。
3.后基因组的概念后基因组就是在基因组的基础上，研究所有基因的表达、调控与功能，阐明执行生命活动的全部蛋白质的表达规律和生物功能。
4.人类基因组计划的意义(1)人类基因组计划的实施，对于人类疾病的预防、诊断及治疗方式都会有全新的改变。
(2)极大地促进生命科学领域一系列基础研究的发展，如有利于阐明细胞的生长、发育和分化的分子机制，理解人类的进化等。
(3)促进了生命科学与其他学科的整合，产生了一些新兴学科，如生物信息学。
(4)还具有经济技术价值，如人类基因组研究将会给食品制造、医药等产业带来一场生物革命。
判断正误：(1)转基因技术的生物学原理是基因重组。
()(2)通过转基因技术能够定向改造生物的遗传性状。
()(3)转基因技术属于分子水平的操作。
()(4)转基因生物可能会破坏生态平衡。
()(5)对待转基因技术应该趋利避害，不能因噎废食。
()(6)人类基因组计划需要测定人类基因组的全部基因序列。
()(7)人类基因组计划是人类从细胞水平研究自身遗传物质的系统工程。
()答案(1)√(2)√(3)√(4)√(5)√(6)×(7)×一、重组DNA技术(转基因技术)1.基因工程操作的基本步骤图解2.基因工程操作的工具限制性内切酶DNA连接酶载体来源原核生物原核生物质粒或病毒DNA作用及结果切割目的基因和载体形成黏性末端连接目的基因和载体形成重组DNA分子将目的基因导入受体细胞特点识别特定碱基序列，并在特定切点上切割只能将DNA片段进行连接在宿主细胞内保存并复制，带有标记基因，便于筛选3.注意的相关问题(1)目的基因必须与载体结合后才能导入受体细胞，才能稳定的保存，并进行复制和表达，目的基因不能单独进入受体细胞。
(2)受体细胞的选择①培育转基因动物，受体细胞一般选用受精卵。
②培育转基因植物，受体细胞可选用受精卵或体细胞。
③受体细胞常用微生物的原因是微生物繁殖快、代谢快、目的基因产物多。
(3)目的基因的检测是利用质粒上的标记基因，如大肠杆菌质粒上含抗青霉素基因。
把受体细胞放入带有青霉素的培养基中培养，若有抗性，说明导入成功；若无抗性，说明导入失败。
(4)重组DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。
例如检验抗虫棉的抗虫性，可让棉铃虫食用棉花的叶片，食用后棉铃虫中毒死亡，则说明抗虫基因在棉株中得到了表达。
4.基因工程成功的基础1.下图表示一段DNA序列，请确定限制性内切酶和DNA连接酶的作用部位。
答案限制性内切酶和DNA连接酶都作用于b部位。
2.若用DNA连接酶将目的基因与载体两两结合时，可能有哪些产物？答案产物可能有三种：目的基因—目的基因、目的基因—载体、载体—载体。
3.转基因食品在环境安全和食用安全上的评价主要表现在哪些方面？答案前者集中体现在应用的转基因生物的安全性。
后者体现在转基因食品经过代谢后是否会产生一些有毒物质，从而危害人体和动物的健康，以及转基因食品是否会对人体肠道中的微生物产生影响。
4.转基因抗虫棉有性繁殖产生的后代都具有抗虫特性吗？为什么？答案不一定，因为性状分离或变异的原因，抗虫棉的子代可能会失去抗虫特性。
5.DNA连接酶、DNA聚合酶和DNA酶有何不同？答案DNA连接酶是连接DNA的片段；DNA聚合酶是DNA分子复制时，按模板链的要求，将脱氧核苷酸逐个连接起来，形成DNA的子链；DNA酶的作用是水解DNA。
1.下图表示一项重要生物技术的关键步骤，字母X代表获得外源基因并能够表达的细胞。
下列有关说法不正确的是()A.能合成胰岛素的细菌细胞B.质粒具有多个标记基因和多个限制性内切酶切点C.基因与载体的重组只需要DNA连接酶D.该细菌的性状被定向改造问题导析(1)审图，明确此题主要涉及基因工程第二步：目的基因与载体的结合。
(2)在此过程中目的基因为人类的胰岛素基因，所需工具为限制性内切酶和DNA连接酶。
(3)作为载体的质粒必须具备多个标记基因和多个限制性内切酶切点且能自我复制。
答案 C一题多变(1)图中遵循碱基互补配对原则的步骤有___________________________________________。
(2)从分子水平分析不同种生物之间的基因移植能够成功的主要原因是__________________，也说明了不同生物共用一套________________。
答案(1)目的基因与载体的结合(细胞分裂)(2)不同生物的DNA分子化学组成和基本结构是相同的密码子二、转基因生物和转基因食品1.基因工程的应用(1)基因工程与作物育种：农业上获得高产、稳产、具有优良品质的农作物，畜牧业上获得人们所需要的、具有优良品质的转基因动物。
(2)基因工程与药物研制：能高效地生产出各种高质量、低成本药品。
3基因工程与环境保护环境监测：用探针检测饮水中病毒的含量环境净化：获得分解四种烃类的“超级细菌”；吞噬汞和降解土壤中有机物的细菌；净化镉污染的植物；构建新的杀虫剂2.转基因生物可能带来的风险(1)转基因作物与其野生亲缘种间的杂交，把具抗性的基因转到野生亲缘种，可能使野生亲缘种成为具抗性的杂草，或者由于转移基因在野生种群中的固定导致野生等位基因的丢失，最终造成遗传多样性的降低。
(2)转基因生物中的抗病毒基因可能与其他病毒发生重组，产生超级病毒，给生物界带来巨大的灾难。
(3)转基因植物及其产物进入土壤后，可能会与土壤微生物发生相互作用，影响一些微生物的活动过程，从而对地球化学循环产生重要影响。
1.你所知道的我国转基因成果都有哪些？答案中国科学家培育的转基因猪、牛、鸡、鲤鱼等，还有大批具有抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆等全新性状的农作物。
2.转基因抗虫玉米在环境保护上的重要作用是什么？此种转基因玉米独立种植若干代后是否会出现不抗虫的植株，为什么？答案减少了农药使用对环境造成的污染；转基因生物独立种植若干代，也会出现不抗虫的植株，因为玉米螟(玉米植株上的一种害虫)可能会发生基因突变，基因突变是不定向的，突变后的玉米螟可能对苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白不敏感。
2.转基因成果令人叹为观止，下列不是转基因成果的一项是()A.抗虫棉花B.能清除石油污染的假单胞杆菌C.我国奶牛的主要品种——中国荷斯坦牛D.抗除草剂玉米问题导析(1)转基因生物是指运用重组DNA技术，即通过获取目的基因、体外重组DNA 分子、重组DNA分子导入受体细胞、筛选与鉴定等步骤获得转基因生物。
(2)包括转基因植物、转基因动物和转基因微生物。
抗虫棉花、能清除石油污染的假单胞杆菌、抗除草剂玉米都属于转基因成果。
(3)我国奶牛的主要品种中国荷斯坦牛，是杂交育种技术的结果。
答案 C一题多变转基因成果令人叹为观止，但是带来的安全性问题也不能忽视。
下列选项中是转基因生物引起的食物安全问题的证据是()A.世界上数以亿计的人口食用转基因农作物B.转基因生物合成的营养物质与天然品种没有差别C.转基因生物合成的某些蛋白质可能对某些人造成过敏反应D.转基因产品经过了多环节、严谨的安全性评价答案 C三、基因组和人类基因组计划概述1.基因组和染色体组的区别基因组染色体组概念区别基因组是指一个单倍体细胞核中，一个细胞器中或一个病毒中所包含的全部DNA分子指一组形态、大小各不相同都携带着本物种生长、发育、繁殖的全套基因的染色体。
