第2节基因工程及其应用[学习目标]1.概述基因工程的基本原理及基本步骤。2.了解基因工程的应用及其安全性。知识点一基因工程的原理知识梳理1.概念：基因工程，又叫做□基因拼接技术或□DNA重组技术。通俗地说，就是按照□人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以□修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，□定向地改造生物的遗传性状。2．原理：□基因重组。3．操作水平：□DNA分子水平；操作环境：体外。4．基本工具(1)基因的“剪刀”——□限制性核酸内切酶(简称限制酶)。①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。②作用位点：□磷酸二酯键。③实例：大肠杆菌的一种限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间切割，产生两个带有黏性末端的DNA片段，如图所示：(2)基因的“针线”——□DNA连接酶。①作用对象：两个具有□相同末端的DNA分子。②作用位置：DNA骨架上□脱氧核糖与□磷酸之间的缺口。③产物：形成重组DNA分子。(3)基因的运载体①作用：将外源基因送入□受体细胞。5．操作步骤1.运载体和细胞膜上的载体相同吗？提示：不同。运载体是将外源基因导入受体细胞的专门运输工具，常用的运载体有质粒、动植物病毒、噬菌体等；载体是位于细胞膜上的载体蛋白，与控制物质进出细胞有关。2．限制酶与DNA连接酶作用的化学键相同吗？提示：相同，均作用于磷酸二酯键。3．切割目的基因和运载体为什么常用同一种限制酶？提示：因为用同一种限制酶可以切割出相同的黏性末端，有利于目的基因与运载体结合。4．与诱变育种、杂交育种相比，基因工程育种的优点又是什么？提示：目的性强，定向改造生物的性状；克服远缘杂交不亲和障碍。5．基因工程中，为什么目的基因在不同物种中均能成功表达？提示：不同的生物体共用一套遗传密码。典题精析[例1]如图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是()A．DNA连接酶、限制酶、解旋酶B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶C．解旋酶、限制酶、DNA连接酶D．限制酶、DNA连接酶、解旋酶解题分析①处为氢键，解旋酶可断开氢键，使DNA分子解旋；②处为磷酸和脱氧核糖形成的化学键，限制酶可断开此化学键，常用于基因工程中切割运载体和目的基因；③处为断开的DNA片段的切口，可将此连接起来的酶是DNA连接酶。答案C[例2]如图表示一项重要的生物技术，对图中物质a、b、c、d的描述(a、b、c为三种工具)，正确的是()A．a具有多个标记基因和多个限制酶切点，最为常用的是噬菌体B．要获得相同的黏性末端，通常用同种b去切割a和dC．c连接双链间的氢键，使黏性末端处碱基互补配对D．重组DNA导入受体细胞中即可表达解题分析在基因工程中，最常用的运载体是质粒，其上有标记基因和限制酶切点，A错误；通常使用同种限制酶切割目的基因和运载体，以获得相同的黏性末端，B正确；c为DNA连接酶，其作用是使两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，C错误；重组DNA导入受体细胞后，有可能表达，也可能不表达，需要检测和鉴定，D错误。答案B题后归纳1.DNA相关六种酶的比较2.提醒目的基因与运载体结合的过程中，形成的重组分子中不只有目的基因和运载体的结合物，还有目的基因之间或运载体之间的结合物。知识点二基因工程的应用及其安全性知识梳理1.基因工程的应用(1)作物育种①现状：近几年来，人们利用基因工程的方法，获得了□高产、□稳产和具有□优良品质的农作物，培育出具有各种□抗逆性的作物新品种。②实例：a.抗棉铃虫的转基因抗虫棉、烟草、玉米等。抗虫基因来自□苏云金芽孢杆菌，该基因能够指导合成一种□毒性很强的蛋白质晶体，使棉铃虫等害虫死亡。科学家将编码这个蛋白质的基因导入作物，使作物自身具有□抵御虫害的能力。b．转基因奶牛、超级绵羊等。③意义：抗虫基因作物的使用，不仅□减少了农药的用量，大大□降低了生产成本，而且还减少了农药对环境的污染。(2)药物研制①现状：在药品生产中，有些药品由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。用基因工程的方法能够高效率地生产出各种□高质量、□低成本的药品，如胰岛素、□干扰素、□乙肝疫苗。②实例：胰岛素科学家将人体内能够产...
