第2节基因工程及其应用[学习目标]1.说出基因工程的概念。2.说出基因工程的基本工具。(重点)3.阐述基因工程的基本操作。(重点)4.举例说明基因工程的应用。知识点1基因工程的原理请仔细阅读教材第102～103页，完成下面的问题。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。②作用位点：磷酸二酯键。③产物：a.黏性末端；b.平末端。④实例：大肠杆菌的一种限制酶能识别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：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。③运载体必须具备的条件a．能在受体细胞中复制，并稳定保存。b．具有一个或多个限制酶切点，便于外源基因插入。c．具有标记基因，如：抗性基因，便于进行筛选。5．操作步骤知识点2基因工程的应用及其安全性请仔细阅读教材第104～106页，完成下面的问题。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：抗棉铃虫的转基因抗虫棉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。③意义：抗虫基因作物的使用，不仅减少了农药的用量，而且大大降低了生产成本。(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生胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并在大肠杆菌内获得成功表达。③意义：大大降低了药品生产的成本。(3)环境保护利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等。2．转基因生物及转基因食品的安全性目前对转基因生物和转基因食品的安全性问题存在两个观点(1)转基因生物和转基因食品是安全的，应该大范围推广。(2)转基因生物和转基因食品是不安全的，应该严格控制。态度：要理性看待科学技术，在看到转基因技术的应用前景非常广阔的同时，也要正视转基因技术带来的安全性问题，要趋利避害，而不能因噎废食。要点一基因工程的原理和操作过程1.基因工程的概念基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术实质基因重组操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切→拼接→导入→表达结果定向改造生物的遗传性状，获得人类需要的基因产物或生物新品种2.基因工程的基本步骤3．构建基因表达载体的过程及工具酶的应用(1)基因表达载体的构建过程图示解说(2)选择限制酶的注意事项①根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类a．应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ。b．不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。c．为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。②根据质粒的特点确定限制酶的种类a．所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。b．质粒作为运载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶SmaⅠ会破坏标记基因；如果所选酶的切点不是一个，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。(3)与核酸有关的几种酶的比较①限制性核酸内切酶(限制酶)...
