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沪科版生命科学高二上6-3《基因工程与转基因生物》学案答案

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6.3 基因工程与转基因生物
一、学习目标
1、概述基因工程的概念
2、区别并说明基因工程三种工具的作用
3、概述基因工程的基本步骤
4、描述基因工程三大分支的应用实例
5、利用网络资源查找基因工程可能带来的安全性问题，
辩证地看待基因工程这一现代生物技术
二、知识框架

三、知识清单
1、基因工程
（1）基因工程（即 转基因 ）的定义：
依据 预先设计 的蓝图，用人工方法将某种生物的 基因 接合到另一种生物的
基因组DNA 中并使其 表达 ，使后者获得 新的遗传性状 ，产生出 人类所需的产物，
或创造出 新的生物类型 的现代生物技术。
（2）基因工程的三种工具：
化学剪刀—— 限制性核酸内切酶，作用 识别DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列
切断特定部位的两个脱氧核苷酸之间的键 ；
特性： 高度专一性
如：某限制酶能识别GAATTC序列，并能切断G和A之间的化合键，请写出用该限制酶
切割后形成的黏性末端 这里不好打，参照课件
化学浆糊—— DNA连接酶 ，作用 将两个DNA片段拼接成新的DNA分子 ；
分子运输车—— 运载体 ，作用 把外源基因送入受体细胞，并使其复制及表达 ；
来源：细菌
常用的运载体是 细菌质粒，病毒 质粒 本质：双链闭环DNA分子
特点：能在受体细胞中复制
▲比较以下几种酶的作用：
限制酶 DNA连接酶 DNA解旋酶 DNA聚合酶

作用 切割DNA分子，获得目的基因 连接目的基因与运载体 催化氢键断裂使DNA双链分开 催化游离的脱氧核苷酸聚合成脱
氧核苷酸链

基因工程
基因工程的概念
基因工程的工具

基因工程的基本步骤
转基因技术
的应用

基因的剪切工具
基因的连接工具

筛选含目的基因的受体细胞
获取目的基因的途径
目的基因与运载体重组
重组DNA分子导入受体细胞

基因的运载工具

转基因生物产品的安全性
微生物基因工程
植物基因工程
动物基因工程
作用时间 基因工程中获得目的基因 基因工程中目的基因与运载体的重组 DNA复制、转录
DNA复制、RNA逆
转录

2、基因工程的基本过程
（1）获取目的基因
获得目的基因的方法：
①从生物体细胞中分离目的基因
过程：先进行 基因定位 ，再
用 限制 酶切割获得目
的基因。
②通过 化学方法 人工合成目的
基因
（2）目的基因与运载体重组
用与切取 目的基因 相同的 限制
酶将运载体的DNA分子切开，在
_DNA连接_酶的作用下，使 目的
基因和运载体 结合形成 重组DNA分
子 。
思考：①为什么不能将目的基因直接导
入受体细胞？细胞内的核酸酶
会将注入的目的基因水解
②为什么要用相同的限制酶切割
目的基因和质粒？
会产生相同的黏性末端，通过碱基互补
配对结合成重组的DNA分子
（3）重组DNA分子导入受体细胞
受体细胞可选择：
微生物细胞 、 动物细胞和 植物细胞
（4）筛选含目的基因的受体细胞
3、转基因技术的应用
（1）微生物基因工程
主要应用领域： 药用蛋白质的规模化生产
优点： 技术成熟、研制生产周期短、可大量生产等
（2）植物基因工程
主要应用领域： 获得抗逆性作物，高产、高营养价值的农作物等
（3）动物基因工程
主要应用领域：培育具有优良性状的动物新品种，培育能生产人源性蛋白质药物的动物
动物基因工程通常以 受精卵 作为受体细胞，用 显微注射法 将目的基因导入受体细
胞。
试述培养乳汁中含有人胰岛素的转基因牛的过程？
略

4、转基因生物产品的安全性
（1）人们担心的主要集中在两方面：

（细菌质粒 ）
（ 限制酶 ）
（化学合成 ）

（限制酶 ）

（目的基因 ）

质粒导入受体细胞
（ DNA连接酶 ）

（重组质粒）

（ 筛选 ）
（胞增殖并表达产物）
① 转基因生物本身是否会对生态环境造成不利影响
② 转基因生物产品是否会对人类健康造成损害
（2）针对以上两方面问题，科学家及相关机构采取了哪些措施？以下略
①
②
（3）说说你对转基因生物产品的安全性的看法：

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高中生物第二册第6章遗传住处的传递和表达6.3基因工程与转基因生物课件1沪科版

高中生物第二册第6章遗传住处的传递和表达6.3基因工程与转基因生物课件1沪科版


3、将目的基因导入受
体细胞并使之扩增 要让目的基因表达，必
须将它导入受体细胞并进行
扩增。
导入
为获得目的基因的表达
产物时，通常以大肠杆菌等
无害易得的细菌为受体。为
扩增
改进某种生物时，将欲改进
的生物细胞为受体。
为使重组的DNA分子更容易进入受体细胞，
通常还要用一些物质对受体细胞进行处理，使
受体细胞具有更大的通透性。
含有胰岛素
的牛奶 含有人胰岛素基因的奶牛
3.转基因生物产品的安全性
转基因生物及食品的安全 1993 年提出实质等同性原则。就是说看这个转基 因生物是不是安全，要看它与传统的非转基因产品的区 别及比较。如果食品的成分大体上跟传统的食品基本相 同，就认为是安全的。但是很多专家对这个原则发生质 疑，认为不仅仅要对主要的营养成分来评估，而且需要 对所有的常量的和微量的营养元素、抗营养元素、植物 内毒素、次级代谢物以及致敏原等基本浓度都要进行分 析之后，才能够说是安全还是不安全。实质等同原则还 是值得怀疑的。
转基因羊 具有生长快、
毛质、肉质好、疾 病少及耐粗饲料等 优点。
通过研究“基因敲 除”的耗子将帮助研究 人类的癌症、糖尿病和 高血压等慢性疾病与遗 传的关系。
在猴子的未受精卵中加入 附加基因，并利用它成功培育 出健康活泼的小猴“安迪”。
通过对“安迪”的研究我 们可以简单地引进如老年性痴 呆病的基因、帕金森病基因等， 加快针对这类疾病疫苗的开发 研究。
因连接 C、具有某些标记基因，便于进行筛选，
经常使用的运载体有质粒、噬菌体和 动植物病毒
质粒
严紧型质粒（相对质量较大，1—2个） 松弛型质粒（相对质量较小，20个左右）
重组DNA实验常用的两组质粒运载体
沪科版生物高中第二册6.3《基因工程与转基因生物》课件(共20张PPT)

沪科版生物高中第二册6.3《基因工程与转基因生物》课件(共20张PPT)

A．既能被E也能被F切开 B．能被E但不能被F切开 C．既不能被E也不能被F切开 D．能被F但不能被E切开
。
2．已知在质粒pZHZl中，限制酶G切割位点距限制酶E切割位点0．8kb，限制酶H切 割位点距限制酶F切割位点O．5kb。若分别用限制酶G和H酶切两份重组质粒pZHZ2样
品，据表4所列酶切结果判断目的基因的大小为1.2 kb
限制酶1：——G↓GATCC——
限制酶2：——T ↓ GATCA—— 限制酶3：——↓GATC——
限制酶4：——A ↓ AGCTT——
基因工程需要三种必要的工具
辨一辨：分析这四种限制酶的识别序列、切割位点及切割 后产生的产物 ？
限制酶1：——G↓GATCC——
限制酶2：——T ↓ GATCA—— 限制酶3：——↓GATC——
因（YR）。其中XR内部含有限制酶KasI识别序列，YR内部含有限制酶FseI 、HpaII、NaeI、NgoMIV识别序列，五种酶的识别序列如图28B（▼表示切 割位点），且这些识别序列在整个质粒上均仅有一处，目的基因内部不存在 这些识别序列。
• 1．若要将结构如图28C所示的目的基因直接插入到YR内形成重组质粒
基因工程
1 基因工程基本过程
（1）获取目的基因
【直接分离/人工合成】
（2）目的基因与运载体重 组
[通常用同种限制酶切割
运载体；DNA连接酶拼接]
2
（3）重组DNA分子导入受
体细胞
3
【微生物/动物/ 植物细胞】 （4）筛选含目的基因的受体
细胞
4
【成功表达目的基因产物】
基因工程需要三种必要的工具
1、化学剪刀——限制性核酸内切酶
重组DNA:1.6+3.1=1.2+3.5=4.7
高中生物第二册第6章遗传住处的传递和表达6.3基因工程与转基因生物课件2沪科版

高中生物第二册第6章遗传住处的传递和表达6.3基因工程与转基因生物课件2沪科版


用同种限制(xiànzhì)
酶切割
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
DNA连接酶
G AA TT C
C TT AA G
第十六页，共49页。
基因工程 ——工具 (gjō3nī、ygcī基nhé因ng(j)īyīn)的(g“ō分n子gj运ù输) 车”—
—
运载体
能在宿主细胞内自我复制并稳定地保存
来源: 主要存在于微生物 种类: 已发现的有200多种 特点: 一种限制酶只能识别一种特定的核苷
酸序列,并在特定切点切割DNA分子
第十页，共49页。
限制性内切酶（EcoRⅠ）作用(zuòyòng)过程
第十一页，共49页。
G AA TT C
C TT AA G
思考(sīkǎo):
被同一种限制酶切断的几个DNA是否(shì fǒu)具有相同的黏性末端？
受体细胞
1.概念(gàiniàn)： 导入的生物细胞，即能接纳重组DNA的活细胞 。
2.种类(zhǒnglèi)：大肠杆菌 植物细胞 动物细胞 微生物细胞
因成工果程：（2）乳腺生物(shēngwù)发生器：
从动物的乳汁中获得人源性蛋白质药物。
第三十四页，共49页。
转基因技术(jìshù)的 应3.动用物(dòngwù)基
因成工果程(ch（é3n）g基gu因ǒ治)：疗
P65页—— “发现之路”
通过基因工程给患有遗传病的人体内导入正常基 因可“一次性”解除病人的疾苦。
(◆jīy环īn 境gō保ng护chéng)
(bhǎuo基染áhn因ù环j)ì工境n方g程的面做物成质的。“超级细菌”能吞食和分解多种污
通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程 培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合 物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害
高中生物第二册第6章遗传住处的传递和表达6.3基因工程与转基因生物素材1沪科版word版本

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第3节基因工程与转基因生物——转基因动物概述转基因动物（transgenic animals）就是用实验室方法将人们需要的目的基因导入其基因组，使外源基因与动物本身的基因整合在一起，并随细胞的分裂而增殖，在动物体内得到表达，并能稳定地遗传给后代的动物。

整合到动物基因组上的外来结构基因称为转基因，由转基因编码的蛋白质称为转基因产品，通过转基因产品影响动物性状。

如果转基因能够遗传给子代，就会形成转基因动物系或群体。

转基因哺乳动物自1980年代诞生以来，一直是生命科学研究和讨论的热点，随着研究的不断深入和实验技术的不断完善，转基因技术得到了更广泛的应用，几乎每年都有令人瞩目的研究成果报道，有些转基因成果已经进入实用化和商业化的开发阶段。

1980年，Gordon首次报道用DNA显微注射法获得了转基因小鼠；1982年，美国科学家Palmiter首次将大鼠生长激素基因导入小鼠受精卵的雄性原核中，获得了转基因小鼠，其个体比对照鼠增大一倍，称之为“超级鼠”。

动物转基因主要是将外源基因转移到胚胎细胞内的染色体上，并进行整合、表达和遗传等。

动物转基因技术是一项高度综合的技术，它涉及到DNA重组技术、胚胎工程技术和细胞培养技术等，因而这需要多学科的交叉和融合。

另外，基因导入细胞的方法有诸多种，如DEAE-葡聚糖转染法、显微注射法、病毒转染法、胚胎干细胞介导法、精子载体法、基因同源重组法、电穿孔转移法等等，这些方法各有自己的特点和优势，但在整个转基因动物生产过程中，其基本原理应该是相同。

即将外源基因或体外重组基因经体外增值和修饰转移到动物受精卵或细胞内，或将部分基因剪除或抑制使其在动物体内得以整合和表达，以产生新遗传特征或形状的转基因动物。

并能将新的遗传信息稳定地进行世代遗传获得新的转基因系或群体。

转基因动物的主要技术步骤包括：目的基因的分离与克隆；表达载体的构建；受体细胞的获得；基因导入；受体动物的选择及转基因胚胎的移植；转基因整合表达的检测；转基因动物的性能观测及转基因表达产物的分离与纯化；转基因动物的遗传性能研究以及性能选育；组建转基因动物新类群等。