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基因工程基因工程简介
提取 与运载体拼接并导入
苏云金芽孢杆菌——抗虫基因——普通棉花细胞——含抗虫基因棉花——抗虫棉
基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。这种技术
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。(分子水平）
一、教材分析 基因的剪刀
（一）基因
基因的针线
操作的工具
基因的运输工具
基因工程的
基本内容 提取目的基因
基
因
（二）基因操
目的基因与运载体结合
工
作的基因步骤
将目的基因导入受体细胞
程
目的基因的检测与表达
基因工程与医药卫生
在实践中的应用 基因工程与农牧业、食品工业
基因工程与环境保护（一）基因操作的工具
1.基因的剪刀──限制性内切酶（限制酶）
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列(特异
性），并在特定的切割点上将DNA分子切断。目前已
发现的限制酶有200（数量）多种。
如 大肠杆菌中的一种限制酶，识别GAATTC
序列，并切割G-A序列
结果：产生黏性末端２、基因的针线──DNA连接酶
连接部位：磷酸二酯键
连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接
起来，使之成为一个完整的DNA分子。3、基因的运输工具——运载体
①能够在宿主细胞中
复制并稳定的保存。
②具有多个限制酶切点，
以便与外源基因连接。
③具有标记基因便
于筛选。
作用：将外源基因导入受体细胞
种类：质粒
（最常用的运载体，是染色体外能够自我复制的很
小的环状DNA。）
噬菌体
动植物病毒（二）基因工程的基本步骤
第一步：提取目的基因
1、直接分离法：鸟枪法（散弹射击法）
将供体生物的DNA用限制酶切割为许多
片段，再用运载体将这些片段都运载到受 用限制
酶切断成
体生物的不同细胞中去。只要有一个细胞
许多片段
获得了需要的目的基因并得以表达，基因
工程就算成功了。
优点:是操作简便，缺点:是带有很大的
盲目性，工作量大，成功率低。且不能
将真核生物的基因转移到原核生物中去。
逆转录法：以信使RNA为模板，在逆转录酶
2、人工
的作用下将脱氧核苷酸合成合成DNA(基因)。
合成法
化学合成：根据蛋白质的氨基酸顺序推算
出信使RNA核苷酸顺序，再据此推算出基因
DNA的脱氧核苷酸顺序。用游离脱氧核苷酸
直接合成相应的基因。第二步：目的基因与运载体结合
用与提取目
的基因相同的限
制酶切割质粒使
之出现一个切口，
将目的基因插入
切口处，让目的
基因的黏性末端
与切口上的黏性
末端互补配对后，
在连接酶的作用
下连接形成重组
DNA分子。第三步：将目的基因导入受体细胞
借鉴细菌或病毒侵
染细胞的途径，通
过运载体把目的基
因带入某生物体内，
并使目的基因在受
体细胞内能准确地
导入
转录和翻译。
为使重组的DNA分
子更容易进入受
体细胞，通常要
用CaCl 对受体细
扩增（增殖）
2
菌进行处理，使
受体细菌具有更
大的通透性。第四步：目的基因的检测与表达
大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体
细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测
出来。 将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌
落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌
落，保留有表达产物的进一步培养、研究。
1、检测；判断目的基因是否导入受体细胞
2、表达：有没有产生特定的性状
无表达产物 无表达产物 有表达产物 无表达产物三、基因工程的成果和前景
１、基因工程与医药卫生
⑴ 基因工程药品的生产
许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来
源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。；利用转基因
技术得到产品。如：胰岛素，乙肝疫苗
⑵ 基因诊断与基因治疗
◆运用基因工程设计制造的“DNA探针”检测肝炎病
毒等病毒感染及遗传缺陷，不但准确而且迅速。
◆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。
２、基因工程与农牧业、食品工业
农业：获得高产稳产高品质的农作物、抗逆行新品种。
畜牧业：高产仔率，高产奶量的品种。如：超级小鼠
食品业：将鸡蛋白基因移入酵母菌来生产卵清蛋白3、基因工程与环境保护
（1）环境监测：基因工程做成的DNA探针能够十分
灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。
1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来
利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映
环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚
至还可以吸收和转化污染物。
（2）环境污染治理：
假单孢杆菌能分解石油的成分，把分解三种烃类的
基因转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出
同时能分解四种烃类的超级细菌。提高分解石油的效率。拓展：原核细胞的基因结构
编码区 非编码区
非编码区
编码区上游 编码区下游
RNA聚合酶
结合位点
调控遗传信息的表达
编码区：能够转录为相应的信史RNA，进而指导蛋白
质的合成，能够编码蛋白质的区段。
非编码区：有调控遗传信息表达的核苷酸序列。
RNA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点，并
与其结合。转录开始后，RNA聚合酶沿DNA分子移动，
并与DNA分子的一条链为模板合成RNA。转录完毕后，
RNA链释放出来，紧接着RNA聚合酶也从DNA模板链
上脱落下来。拓展：真核细胞的基因结构
非编码区 编码区 非编码区
编码区上游
编码区上游
与 聚酶
RNA
结合位点
外显子 内含子
外显子: 能够编码蛋白质的序列叫做外显子
不能够编码蛋白质的序列叫做内含
内含子:
子，内含子能转录为信使RNA
◆不同种类的蛋白质的基因所含的外显子和内含
子的数目和长度是不同的。
◆每个编码蛋白质的基因都含有若干个外显子和内含子生物技术的安全性和伦理问题
一、转基因生物的安全性
1．转基因成果
基因工程药物；转基因家畜、家禽优良
品种的培育；生物反应器——生产细胞
产品；转基因抗性作物的培育等。2．对安全性问题的争论
食物安全：毒性蛋白、_ 过 __ 敏 __ 原 __ _、营养
成分的_ 改 __ 变 __ _。
生物安全：对_
生
__
物
__
多
__
样
__
性
__ 的影响。
环境安全：对_ 生 __ 态 __ 系 __ 统 __ 稳 __ 定 __ 性 _的 影响。
3．理性看待转基因技术
正确的伦理舆论导向；_ 社 __ 会 __ 监 __ 督 __ _和法
制制度的建立。二、生物技术的伦理问题
1．克隆人
中国政府的态度：_ 禁 __ 止 _生 殖性克隆人。
四 不 原 则 ： _ 不 __ 赞 __ 成 __ 、 __ 不 __ 允 __ 许 __ 、 __ 不 __ 支 __ 持 __ 、 _
_ 不 __ 接 __ 受 __ _任何生殖性克隆人的实验。
2．试管婴儿
两种试管婴儿的区别：设计试管婴儿需
对胚胎进行_基__因__检__测__ _。两种不同的观点：多数人持认可态度。
3．基因身份证
基 因 身 份 证 的 含 义 ： 记 录 有 个 人
_ 某 __ 些 __ 基 __ 因 __ 资 __ 讯 __ 的身份证。
两种不同的观点。三、禁止生物武器
1．生物武器
种类：病菌、病毒、生化毒剂及经基
因重组的致病菌。
散布方式：通过食物、生活必需品等
散布到敌方。
危害：对军队和平民造成大规模杀伤
后果。优点 缺点
①解决粮食短缺问题； ①可能产生新病毒或新
②减少农药使用,减少 过敏原；②可能产生抗
环境污染；③增加食物 除草剂的杂草；③可能
营养，提高附加值；④ 使疾病的传播跨越物种
增加食物种类，提升食 障碍；④可能会损害生
物品质;⑤提高生产效 物多样性；⑤可能会干
率，带动相关产业发展 扰生态系统的多样性
对待转基因生物的正确态度是趋利避
害，不能因噎废食。1．克隆人
(1)过程(2)分类
①治疗性克隆：“利用克隆技术产生
特定细胞和组织(皮肤、神经或肌肉
等)用于治疗性移植”
②生殖性克隆：指将克隆技术用于生
育目的，即用于产生人类个体。2．试管婴儿与设计试管婴儿
(1)试管婴儿是利用体外受精和胚胎移
植等技术繁殖个体，其主要目的是解
决人类不孕夫妇的生育问题。
(2)设计试管婴儿与试管婴儿相比需在
胚胎移植前对胚胎进行遗传学诊断，
以筛选符合特殊目的要求的胚胎，进
而生出所需类型的婴儿。根据相关知识分析回答下列问题：(1)试管婴儿技术与克隆技术的区别：
试管婴儿技术的生物学原理是有性生
殖(又称为体外受精技术)，克隆技术
的生物学原理是无性生殖(又称为体
细胞核移植技术)。(2)试管婴儿与设计试管婴儿的区别
上述过程①②③是试管婴儿的培育过
程,①②③④是设计试管婴儿的过程。
后者比前者多了胚胎移植前的遗传学
诊断。
