1.1基因工程的基本技术

1.1基因工程概述（第1课时）（一）DNA 重组技术的基本工具 编制：张统省 审核：秦磊 校对：王曼【学习目标】1.简述基因工程的诞生过程和发展历程；2.简述基因工程的概念3.举例说出基因工程的工具 【自学质疑】 一、回顾：1．遗传的物质基础是什么？ 2．生物体遗传的基本单位是什么？3．为什么生物界的各种生物间的性状有如此大的差别呢？4．生物的性状是怎样表达的？ 5．各种生物的性状都是基因特异性表达的结果，那么，人类能不能改造基因 呢？使原来本身没有某一性状的生物而具有某个特定的性状呢？ 6．各种生物间的性状千差万别，这是为什么呢？ 二、导学1．基因工程的概念：2. DNA重组技术的基本工具来源：主要从 中分离功能：能够识别双链DNA 分子的某种特定核苷酸序列， 限制性内切酶 并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷 （分子手术刀） 酸二酯键断开。

错位切切割方式 平 切黏性末端切割后的DNA 末端： 平末端功能：将切下来的DNA 片段拼接成新的DNA 分子DNA 连接酶 T4 DNA 连接酶：既能“缝合”双链DNA 片段互补的黏性末端， （分子缝合针） 种类 也能“缝合”双链DNA 片段的平末端E ·coli DNA 连接酶：只能将双链DNA 片段互补的黏性末端连接①能在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制条件：②有一个至多个限制酶切点，基因进入受体细胞的载体 ③有特殊的遗传标记基因，便于筛选。

（分子运输车） 质粒（常用）种类： λ噬菌体的衍生物动植物病毒【质疑讨论】1．什么是基因工程？ 2．、基因工程的工具酶有几种？分别是什么？3．基因的剪刀是什么？有什么作用特点？结果怎么样？ 4．基因的针线是什么？其主要作用是什么？ 5．基因的运输工具是什么？有什么作用？6．运载体必须具备的条件是什么？最常用的运载体是什么？7．质粒的结构是什么？质粒上会存在某些标记基因，这些标记基因有什么用途？8.要想将某个特定基因与质粒相连，需要用几种限制性内切酶和几个DNA 连接酶处理？ 质粒的特点：①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； ②是细菌染色体外（即拟核DNA 外） 能自我复制的小型环状DNA 分子；质粒 的大小只有普通细菌染色体的1%左右； ③存在于许多细菌及酵母菌等微生物中； 质粒的存在对宿主细胞生存没有决定性 的作用；④质粒的复制只能在宿主细胞内完成。

基因工程知识清单基因工程：通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

又叫做DNA重组技术。

操作水平：DNA分子水平原理：基因重组1.1 基本工具“分子手术刀”—限制性内切核酸酶（限制酶）“分子缝合针”—DNA连接酶“分子运输车”—载体1、限制酶：限制酶存在于原核生物中的作用：切割进入细胞的外源DNA，有助于抵抗病毒的侵染。

限制酶不切割原核细胞自身DNA的原因：不存在能被识别的特定序列，或相关序列已被修饰，无法识别。

（1）来源：主要从原核生物中分离纯化出来。

（2）功能：识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，断开特定部位的磷酸二酯键，具有专一性（特异性）。

（3）结果：产生黏性末端或平末端。

2、DNA连接酶：DNA连接酶与DNA聚合酶的异同：DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。

DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键，二者均作用于磷酸二酯键。

3、载体（1）载体必备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。

②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。

③具有标记基因。

（2）质粒：最常用的载体，裸露的、结构简单的、独立于细菌染拟核之外或真核细胞细胞核之外，具有自我复制能力的双链环状DNA分子。

（3）其它载体：噬菌体、动植物病毒4.DNA 的粗提取与鉴定1. 粗体取原理: ①DNA 不溶于酒精, 某些蛋白质溶于酒精。

（需要使用预冷的酒精溶液）②DNA 能溶于 2mol/L 的 NaCl 溶液。

2.DNA鉴定原理：DNA 遇二苯胺试剂在沸水加热条件下会呈现蓝色。

1.2 基本操作程序操作程序主要包括四个步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建（核心步骤）、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。

第一步：目的基因的筛选与获取1.目的基因的筛选方法：从已知结构功能清晰的基因中进行筛选2.目的基因的获取方法：人工合成、PCR技术、从基因文库中获取PCR技术（聚合酶链式反应）（1）原理：DNA半保留复制（2）过程：①变性——90℃双链DNA断开氢键，解聚为单链；②复性——50℃，引物通过碱基互补配对结合到互补单链；③延伸——72℃，四种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。

第一章：基因工程概述1.1 基因工程的起源基因工程是一项涉及到生物学、遗传学和生物技术的跨学科科学。

它的起源可以追溯到20世纪60年代，当时科学家们开始研究DNA的结构和功能，并尝试利用这些知识来改变生物体的遗传特征。

1.2 基因工程的基本原理基因工程的基本原理是通过改变生物体的DNA序列来实现特定的遗传变异。

这可以通过DNA重组、基因插入和基因编辑等方法来实现。

1.3 基因工程的应用领域基因工程的应用领域非常广泛，包括农业、医学、工业等。

在农业领域，基因工程被应用于改良作物和家畜的遗传特征，提高产量和品质。

在医学领域，基因工程被应用于基因治疗、药物开发等方面。

第二章：基因工程的技术原理与方法2.1 DNA重组技术DNA重组技术是基因工程中最基本的技术之一，它包括将两种不同的DNA序列连接在一起，或者将DNA序列插入到宿主细胞的染色体中。

2.2 基因编辑技术基因编辑技术是近年来发展起来的一种新型基因工程技术，它可以实现对特定基因进行定点编辑，从而修正遗传缺陷或改变遗传特征。

2.3 基因工程的方法基因工程的方法包括质粒介导转化、基因枪法、冷冻贮存等。

这些方法可以根据具体的应用需求来选择和操作。

第三章：基因工程的伦理和法律问题3.1 基因工程的伦理问题基因工程涉及到改变生物体的遗传特征，因此引发了许多伦理和道德上的争议。

对转基因作物的安全性和影响等问题引起了广泛的关注。

3.2 基因工程的法律问题基因工程的发展也带来了一系列的法律问题，包括知识产权的保护、食品安全法规的制定等。

第四章：基因工程的应用与发展4.1 基因工程在农业中的应用基因工程在农业中的应用主要包括转基因作物的培育、抗病害、抗虫害等方面的研究和应用。

这些应用在一定程度上提高了农作物的产量和品质。

4.2 基因工程在医学中的应用基因工程在医学中的应用主要包括基因治疗、药物开发等方面。

通过基因工程技术，科学家们可以研发出更有效的药物，用于治疗各种遗传疾病和癌症等疾病。

基因工程原理考试题库（精简版）一基因工程的基本概念1、基因工程的定义与特征。

定义：在体外把核酸分子（DNA的分离、合成）插入载体分子，构成遗传物质的新组合（重组DNA），引入原先没有这类分子的受体细胞内，稳定地复制表达繁殖，培育符合人们需要的新品种（品系），生产人类急需的药品、食品、工业品等。

特征：1、具跨越天然物种屏障的能力。

2、强调了确定的DNA片段在新寄主细胞中的扩增。

2、试述基因工程的主要研究内容。

（1）目的基因的分离（2）DNA的体外重组（载体、受体系统等）（3）重组DNA分子转移到受体细胞（4）重组DNA分子的筛选（5）基因在受体细胞内的扩增、表达、检测及其分析。

3、基因工程在食品工业上有何应用发展？主要是通过基因重组，使各种转基因生物提高生产谷氨酸、调味剂、酒类和油类等有机物的产率；或者改良这些有机物组成成分，提高利用价值。

4、转基因是一把双刃剑，请客观谈谈对转基因及转基因食品安全性的认识。

转基因技术所带来的好处是显而易见的，在人类历史进步和发展中起到了积极作用。

首先，通过该项技术可以提供人们所需要的特性，改良培育新品种；第二，延长食品保存时间或增加营养成分；第三，将抗虫防菌基因转入到作物中，使作物本身产生抵抗病虫害侵袭的能力，减少了农药的使用量，有利于环境保护；第四，转基因技术及基因食物在医学方面得到广泛研究和应用。

人们对转基因技术的主要担忧在于环境方面。

外源基因的导入可能会造就某种强势生物，产生新物种或超级杂草、损害非目标生物、破坏原有生物种群的动态平衡和生物多样性，也即转基因生物存在潜在的环境安全问题。

转基因作物的大面积种植已有数年，食用转基因食品的人群至少有10亿之多，但至今仍未有转基因食品对生命造成危害的实例；更何况目前每一种基因工程食品在上市前，都要经过国家法律认可，食品卫生部门和环境部门的严格检测。

只有测试合格了，才能投放市场。

因此公众完全可以安全地消费、大胆地食用转基因食品。

基因工程的基本技术路线在这个瞬息万变的科学时代，基因工程就像是开启了一扇通往未来的大门。

相信很多小伙伴对基因工程这个词不陌生吧？简单来说，基因工程就是通过各种技术手段对生物的基因进行改造，来达到我们想要的结果。

就好比是给你的手机换个壳，里面的系统不变，但外观却焕然一新。

今天就让我们轻松聊聊基因工程的基本技术路线，看看它究竟是怎么一回事！1. 基因克隆1.1 什么是基因克隆？基因克隆，听起来就像是“复制粘贴”的感觉，其实就是把一个特定的基因复制出来，搞个“一模一样”的版本。

为什么要这么做呢？因为我们需要研究基因的功能，或者用这些基因来生产某些有用的蛋白质。

比如说，科学家们可以通过克隆某种植物的抗病基因，来培育出更强壮的农作物，这样一来，农民的收成可就不愁了。

1.2 基因克隆的步骤那么，基因克隆的过程到底是怎样的呢？这可是个不小的工程，首先得找出我们想要克隆的基因。

这个过程就像是在找一颗针掉在了大海里，得小心翼翼才能找到。

找到之后，我们就会用酶把这个基因从DNA中剪切出来。

接下来，将它插入到一个载体上，这个载体就像是一辆小车，能把基因送到合适的地方。

最后，把载体放入细胞里，让它在细胞中复制，等时间一到，我们就能收获一大堆“克隆版”基因了。

2. 基因编辑2.1 CRISPR技术说到基因工程，基因编辑就不能不提！现在最流行的编辑工具就是CRISPR了，听起来酷吧？CRISPR就像是一个超级精准的剪刀，可以在特定的地方“剪”掉或“插入”基因。

这种技术的出现，真是让科学家们欢呼雀跃。

想象一下，我们可以直接对植物的基因进行修改，让它们更耐旱、抗虫害，种地的成本一下子就降下来了。

2.2 基因编辑的应用基因编辑的应用简直是无穷无尽！不光是农作物，动物也能受益。

比如说，科学家们可以编辑小猪的基因，让它们长得更快、更健康，简直是“猪界超模”。

再比如说，人类基因组的研究，甚至可以帮助我们治疗某些遗传病，真是“扭转乾坤”的好技术。

第1课时基因工程的操作工具第1课时基因工程的操作工具课程一.1 DNA重组技术的基本工具【课前导学】1.1 DNA重组技术的基本工具一、基因工程的原理：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外赋予生物新的基因特征，创造更符合人们需求的新生物类型和生物产品。

因为基因工程是在水平水平上设计和建造的，所以也被称为基因工程。

二、限制性核酸内切酶1.切割DNA的工具是，也称为。

2、这类酶在生物体内能将外来的dna切断，即能够限制异源dna的侵入并使之失去活力，但对自己的dna却无损害作用，这样可以保持细胞原有的遗传信息。

3.由于这种切割是在DNA分子内进行的，因此被称为限制性内切酶（简称限制性内切酶）。

4.DNA分子的限制性内切酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式，即和。

三、dna连接酶――“分子缝合针”根据DNA连接酶的不同来源，它们可分为两类：一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为e?colidna连接酶。

e?colidna连接酶只能将连接起来，不能将双链dna片段平末端之间进行连接。

另一种是从T4 DNA连接酶中分离出来的。

T4 DNA连接酶可以“缝合”互补和双链DNA片段，但连接效率相对较低。

四、基因进入受体细胞的载体――“分子运输车”1.在基因操作过程中，载体有两个用途：一是作为载体将目标基因转移到宿主细胞；第二种是利用它在宿主细胞中复制大量目标基因。

2、现在通常使用的载体是，它是一种相对分子质量较小、独立于拟核dna之外的环状dna，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个。

3.质粒可以通过细菌之间的连接从一种细菌转移到另一种细菌，这种连接可以复制或整合到细菌假核DNA中，并通过假核DNA的复制进行复制。

4、其他载体还有和等。

5、作为载体必须具备以下条件：能在宿主细胞中复制并稳定保存；具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；它有一些用于筛选的标记基因，如抗生素耐药基因、产品颜色反应基因等[摘要]归纳点1基因工程的概念基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程结果归纳点2基因工程的工具及其比较基因剪接技术或DNA重组技术→ 拼接→ 介绍→ 在生物体外的基因DNA分子水平上表达人类所需的基因产物1。

基因工程比较TALEN技术与ZFN技术基因工程是一门利用生物技术手段对生物体进行基因组改造的学科，其中TALEN技术和ZFN技术是常用的基因编辑技术之一。

本文将从技术原理、应用范围、优缺点、发展前景和伦理道德等方面对TALEN技术和ZFN技术进行比较。

一、技术原理1.1 TALEN技术：TALEN是转录激活样蛋白效应子核酸酶的缩写，其原理是将转录激活样蛋白与核酸酶结合，形成一种可识别和切割特定DNA序列的蛋白质复合物。

1.2 ZFN技术：ZFN是锌指核酸酶的缩写，其原理是利用锌指结构域与DNA 结合，通过设计特定的锌指蛋白结合序列来实现对目标基因的精准编辑。

二、应用范围2.1 TALEN技术：TALEN技术在动植物基因组编辑、疾病治疗、农业生产等领域有着广泛的应用。

2.2 ZFN技术：ZFN技术也被广泛应用于基因组编辑、疾病治疗、生物学研究等领域。

三、优缺点3.1 TALEN技术：TALEN技术具有高度的靶向性和编辑效率，但是设计和构建成本较高。

3.2 ZFN技术：ZFN技术具有较高的编辑效率和可控性，但是对于不同基因的设计需要更多的经验和技术支持。

四、发展前景4.1 TALEN技术：随着技术的不断改进和成熟，TALEN技术在基因编辑领域的应用前景广阔。

4.2 ZFN技术：ZFN技术在基因工程领域也有着巨大的发展潜力，特别在疾病治疗和生物学研究方面。

五、伦理道德5.1 TALEN技术：TALEN技术在基因编辑过程中需要严格遵守伦理规范，避免对生物多样性和人类健康造成不可逆的影响。

5.2 ZFN技术：ZFN技术同样需要在应用过程中考虑伦理道德问题，确保基因编辑的安全和合法性。

综上所述，TALEN技术和ZFN技术在基因工程领域都有着独特的优势和应用价值，未来随着技术的不断进步和完善，它们将在基因编辑和生物工程领域发挥越来越重要的作用。

同时，我们也需要认真思量和探讨基因编辑技术在伦理和道德层面的问题，确保其应用符合科学伦理和社会道德的要求。