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基因工程在农业中的应用

摘要：基因工程技术在农业中的应用及在农业上应用时相应的问题，论述了基因工程给目前农业的发展带来机遇与挑战。

关键词：基因工程；农业；应用

基因工程是指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其他载体分子,构成遗传物质的新组合,并使之渗入到原先没有这类分子的寄主细胞内,而能持续稳定地繁殖。从定义上看,它首先强调外源核酸分子在另一种寄主生物细胞中进行繁殖的问题,这种跨越天然物种屏障的能力,是基因工程的第一重要特征。这表明,应用基因工程技术,人们就可以按照自己的主观愿望,创造出自然界原先并不存在的新的生物类型。科研人员正是利用这一特征,已在提高农作物作物产量,改善品质,增强抗逆性和抗病虫害的能力等方面取得令人瞩目的成就。

1 基因工程在农业中的应用

1.1 利用基因工程技术减少农药使用量

农作物在生长过程中容易受到致病菌及害虫的影响,因此在作物种植过程中往往需要使用大t的农药控制病虫害,这是造成食物中农药残留及环境污染的主要原因。如何减少农药的使用量是绿色食品生产中的一项关键技术。采用策衍害虫天敌、诱杀或生物防治的方法虽然可以部分替代合成农药,但是最直接有效的方法是利用荃因工程技术使作物获得抗病、虫的能力;目前已采用基因工程技术将各种抗病、虫基因转移到包括大豆、玉米、水稻等多种重要农作物中,利用转基因植物自身的能力抵抗外界病、虫的危害,从而达到减少药使用的目的。1996年以来,仅北美地区由于采用转基因抗病、虫作物已使农用化学品的使用量减少了450万吨。与普通的大豆相比,种植转Bt杀虫蛋自墓因的大豆可以使杀虫剂的用量减少80%。踞统计,1996一1998年之间,全球种植的转基因抗虫作物不但使产量提高了10%,而且减少了250亿元的杀虫剂使用量。由此可见,利用基因工程技术增强农作物心沙品种对角虫、可以大大降低作物种植过程中农药的使用,从而减少食物中的农药残留,并且能够产生良好的生态效益和经济效益,将是发展绿色食品的一个有效手段。

1.2 利用基因工程技术改良作物品质

随着生活水平的提高,人们越来越关注口味、口感、营养成分和欣赏价值等品质性状。实践证明,利用基因工程可以有效地改善植物的品质,并且越来越多的基因工程植物进入了商品化生产领域,取得了很好的效果。种子及其他贮藏器官(块茎、块根、鳞茎等)中蛋白质的含量及其氨基酸的组成、淀粉和其他多糖化合物以及脂类物质的组成,直接关系到其营养价值或在工业上的用途。由于不少贮藏蛋白的基因或与这些贮藏物质有关的代谢过程的改变,而改变这些器官中的物质组成,甚至使植物产生的反义RNA基因,就有可能通过调控有关的代谢过程而改变这些器官中的物质组成,甚至使植物产生新的或者修饰过的化合物。在蛋白质改良方面,由于特定作物种子中往往缺少某几种必需氨基酸,人们的注意力集中于通过基因工程改变蛋白质的必需氨基酸的组成来改善植物的营养价值。美国国际植物研究所的科学家们从大豆中获取蛋质合成基因,成功地导入到马铃薯中,培育出高蛋白马铃薯品种,其蛋白质含量接近大豆,营养价值大大提高,受到农场主及消费者的普遍欢迎。Meijer将富脯氨酸基因成功地导入水稻中,获得转基因植株,提高了籽粒的蛋白质含量,改善了稻米的品质。将巴西坚果的富含蛋氨酸的2S清蛋白基因转入烟草,在菜豆种子的贮藏蛋白基因的启动子的驱动下,表

达的蛋白质中18%的氨基酸为蛋氨酸,在转基因烟草的蛋白质中蛋氨酸的含量增加了30%。有人将编码高含硫氨基酸的蛋白质基因导入豆牧草,使之在茎中高度表达,大大提高了其作为饲料的营养价值。基因工程在调控植物的淀粉及其他多糖化合物方面也取得较大进展。在改变油料作物油脂的组成方面,近年来已取得了一系列重要的突破,这方面的主要目标是改变油脂的不饱和度以及脂肪链的长度。通过导入硬脂酸ACP脱氢酶的反义基因,在转基因油菜和芜菁的种子中硬脂酸的含量由2%增加到40%,增加了20倍。我国在利用基因工程改良植物品质方面也取得较大成就。1997年我国第1个获准进行商品化生产的基因工程番茄品种)))华番1号,在13~30e下可贮藏45d左右,大大延长了保鲜期,解决了由于果实具有呼吸跃变期而难贮藏的难题。北京农林科学院工作人员经4a努力,将来自美国的优质面包小麦品种CHEYENNE的谷蛋白亚基导入到北京地区推广种植的抗病、高产品种,获得蛋白质含量较高的小麦类型,具有较好的前景。

1.3 利用基因工程技术培育抗逆性强的作物

植物对逆境的抗性一直是植物学家关心的问题。由植物生理学家、遗传学家和分子生物学家协同作战,耐涝、耐盐碱、耐旱和耐冷的转基因作物新品种(系)已获得成功。Hhomashow 等将CBF1(C-repeatingbind-ingfactor)基因导入拟南芥,诱导一系列低温调节蛋白的表达,使未经低温驯化的植株具有较强的抗寒能力,从而能够抵御比较寒冷的天气。Murata等通过向烟草导入拟南芥叶绿体的甘油-3-磷酸乙酰转移酶基因,以调节叶绿体膜脂不饱和度,使获得的转基因烟草的抗寒性增加。科学家发现极地的鱼体内有一些特殊蛋白可以抑制冰晶的增长,从而免受低温的冻害,正常地生活在寒冷的极地中。将这种抗冻蛋白基因从鱼体内分离出来,导入植物体获得转基因植物,目前这种基因已被转入番茄和黄瓜中。相信在不久的将来,会有各种具有强抗寒特性的转基因植物出现,使它们能在高寒地区或者骤冷的气候下生存。

2基因工程技术应用对有机农业生态环境潜在的生物安全性问题

2.1基因流和基因污染

基因流来自英文“GeneFlow”,指转基因在转基因生物和与其有亲缘关系的生物间的流动。基因污染来自英文“GeneContamination”,指转基因生物的外源基因通过某种途径转入并整合到其他的生物基因组中,使得其他生物尤其是植物的种子或产品中混杂有转基因成份,造成自然界基因库的混杂和污染。从基因流与基因污染的关系来看,基因流是原因,基因污染是后果。

2.2基因污染的风险性研究

由于几乎所有的农作物在其分布区都存在有性繁殖兼容性(可交配)的野生种和近缘种,因此从理论上讲,基因污染的发生完全是有可能的。如果在有机农业生产基地周围种植转基因作物,有机农场就有可能受到基因污染,基因污染主要存在如下几种形式。

2.2.1 转基因作物有可能演变为“超级杂草”

“超级杂草”概念首先由E.Anderson提出,特指那些来自驯化作物与野生近缘种杂交而产生的有害植物。1999年,在加拿大Saskatchewan省的11块地的田间确认了抗多种除草剂的转基因油菜自播植物的存在,并且在相邻油菜地的小麦田间也发现了能抗除草剂的转基因油菜自播植物,同时该油菜已经变成了麦田中的杂草,而且难以治理,以上情况出现的缘故就是基因流的缘故。最近,EnglishNature报道上加拿大出现抗3种除草剂油菜自播植物的整个过程,并再次提出了“超级杂草”的说法。所以,那些原本具有杂草特性的植物如向日葵、油菜、草莓等在进行基因遗传转化时,应该重视可能出现的杂草化问题。

2.2.2 转基因作物通过基因流对近缘物种造成潜在威胁的影响

随着转基因作物在环境中的大量释放,不断有研究证实这些不同来源的转基因通过花粉

向相关近缘物种转移的事实。2001年11月Chapela和Quist在Nature上报道了墨西哥Oaxa-ca 州的玉米受到基因污染的分子证据,同时墨西哥政府也两次分别证实了本土玉米受污染的事实,这一发现令全世界感到震惊。在墨西哥,有超过300种的玉米地方种和野生种可能会因为这种基因污染而消失。另外,被转基因植物无意授粉产生的种子有可能成为转基因向其他品种或野生近缘种转移的“遗传桥梁”。我国是大豆的起源地和品种多样性集中地,有6000多份野生大豆品种,占全球90%以上。目前辽宁、吉林和黑龙江大面积种植有机大豆,而2001年美国向中国出口了大约540万t的大豆,在美国,大约70%的大豆是孟山都公司生产的转基因抗草甘膦大豆。如果这部分转基因大豆从运输到加工的过程中,有一部分产品遗落到野外或者被农民私自种植,就有可能成为我国有机大豆基因污染的源头,对我国的有机大豆造成污染,使我国大豆的遗传多样性丧失!

2.2.3 转基因作物对非靶生物的影响

基因工程Bt杀虫作物持续而不可控制地产生大剂量的Bt毒蛋白,能大规模地消灭害虫,但同时也伤害了部分靶昆虫,因为Bt毒蛋白通过食物链转移到了非靶昆虫身上,使昆虫的肠胃破裂,如飞蛾类(飞蛾与蝴蝶)和甲壳类(甲虫)。而且基因工程Bt杀虫作物产生的Bt毒蛋白可以从植物的根部渗透到土壤或随叶子进入土壤,Stotzdy及其同事研究表明,Bt毒素会被吸收到土壤微粒中并残留234天或更久,这对土壤和水体中的无脊椎动物具有危害性,而传统的Bt杀虫菌粉则没有这种危害。Birch等报道食用植物凝集素转基因番茄植株上蚜虫和瓢虫与对照组相比,产卵率减少38%,寿命仅为对照组的50%。

2.2.4 转基因作物对生物多样性和天然生物基因库的影响

生物繁殖的本质就是基因的复制,转基因可随被污染生物的繁殖而得到繁殖,再随被污染生物的传播而发生扩散,这种扩散使得大量转基因进入野生植物基因库,进而影响基因库的遗传结构,破坏遗传多样性,给生物多样性造成危害。进化理论预测一个含有优势基因的品种会增加该品种在该物种中所占的比率。例如,我们可以预期一个抗虫基因(如Bt基因)所表现的优势和该优势在种群中比例的上升,结果便使其他基因型品种比例降低,同时伴随基因多样性的丧失。天然的野生植物基因库对人类是一个巨大的宝藏,也是人类发展有机农业的天然基础,然而令人堪忧的是:我们现在还能守住这最后一片“净土”吗?

2.2.5 转基因作物对自然界生态平衡的影响

自然界生物被基因污染后的结果可能使某些野生物种从转基因中获得新的性状,如耐寒、抗病、速长、高产、抗盐等,使其具有更强的生命力并可能打破自然界的生态平衡。有机农场一旦被基因污染打破生态平衡,将不再适宜种植原有的作物品种。

2.2.6 转基因作物对害虫抗性增加的影响

由于Bt基因在植物体内的持续表达,使得害虫在整个生长周期都受到Bt杀虫蛋白的选择,可促使害虫对转抗虫基因植物产生相应的抗性。害虫对转基因植物的抗性发展,能够削弱转基因植物本身的效益,对环境产生负面影响。2002年6月3日,绿色和平与中国农业生物技术学会、国家环境保护总局南京环境科学研究所在北京联合发布了《转Bt基因抗虫棉环境影响研究的综合报告》,该报告综合分析了中国农科院植物保护所、中国农科院棉花所、中国农业大学植物保护系和南京农业大学植物保护系4家中国权威机构的研究数据,提出大田连续种植8—10年抗虫棉后,抗虫棉可能丧失对棉铃虫的抗性,从而失去其利用价值。这一事件是继Pusztai事件、帝王蝶(Monarchbutterfly)事件、巴西坚果事件和墨西哥玉米污染事件后的又一件大事,再次在学术界掀起了轩然大波,引进了世界各国对转基因作物安全性的高度注意。如今,在有机农场大量使用的Bt杀虫剂在面对害虫抗性不断增加风险的情况下,还能继续保持其高效的杀虫效果吗?

2.2.7 转基因作物引起新病原菌产生的可能性

转基因引起新病原菌产生的可能性,即病毒发生异源重组和异源包装的可能性。转基因

作物表达的病毒外壳蛋白在体外试验中,可包装入侵另一种病毒的核酸,从而产生新病毒。虽然,迄今在田间试验中尚未发现病毒的异源包装,但小规模的田间试验得到的结论不一定与大规模生产应用结果相同。

3 基因工程体及其产品食用安全性

由于基因工程可以使基因对生态环境和人类健康可能带来的后果难以预料。目前的科学水平不能精确地预测转基因可能产生的所有表型效应,也很难明确地回答公众对基因工程产品提出的各种各样的安全性问题。因此,为了加强农业生物工程产品的安全性,应根据本国的国情,采取积极、认真、慎重的态度与务实、具体的保护措施,参照国际组织的研究结果与标准,设立安全评价与管理机构,制定法规,采取防范措施。在目前科学技术尚难以完全检测、鉴别的情况下,充实和完善实验和隔离设备,利用健全的食品检测手段,对转基因产品农业生态环境与人民的食物安全、健康的影响,实施严格的把关和保护。

转基因植物食品的实质等同性分析包括几个层次的内容：表型性状:如植物的形态、生长、产量、抗病性及育种家关心的其他农艺性状；成分比较:包括关键性营养成分(脂肪、蛋白质、碳水化合物)、毒性物质(该物固有的有毒物质及其含盈)等。在分析时,应考虑到不同地区、不同文化背景和社会活动的差异;?插人性状:如果转基因植物品种与原亲本品种除某一个插人的特定性状外,具有实质等同性,则安全性分析应集中于插人的基因表达的产物,即蛋白质的结构、功能及专一性,以及由墓因表达产物产生的其他物质.插人性状的分析主要包括有无过敏性蛋白及抗生素抗性等标记墓因的安全性.若插人基因来自已知的过敏原体,其编码的蛋白在遗传工程体的食用部分表达,则不管过敏原是否常见,均需确定该基因是否编码过敏原若插人基因来自未知是否有过敏性的生物,如病毒、细菌、昆虫、非食品植物等,则分析比较困难。最有名的例子是巴西坚果的富酸蛋白转基因大豆可产生过敏原的问题。196年国际食品生物技术委员会等制定出一套分析遗传改良食品过敏性的树状分析法,已用于分析转基因食品潜在的过敏性。

标记基因是与插人的目的基因一起转人目标作物中的,它包括抗生素抗性基因及抗除草剂基因等,其中常用的是抗生素抗性标记基因。1993年WHO提出了标记基因安全性分析与评价原则：标记基因的分、化学和生物学特征。标记基因的安全性应与其他基因一样进行评价：原则上，某一标记基因的资料一旦积累可用于任何一种植物,且可用于与任何一种目的基因连接.标记基因本身并无安全性问题,问题在于是否存在水平转移的可能。人们食用转墓因食品后,绝大多数DNA被降解并失活,其余极小部分(<0.1%)是否会有安全性问题呢?抗生素标记基因是否会水平转移到肠道徽生物或上皮细胞中,从而降低抗生素临床治疗的有效性?目前的结论是:这种可能性非常小.已经对一些主要标记基因的安全性有了较充分的认识,部分标记基因已被列为可安全使用的标记基因.应该看到,与人畜疾病中抗生家的滋用相比转墓因作物引起的抗性增加是微不足道的。科学家也正在研究更安全的标记基因,如甘露糖一P 异构酶。同时,转荃因大豆和玉米产,包括耍儿食品,迄今在美国市场上已接近4仪X)种,尚未发生一例食品安全事件。

转基因食品的安全性问题已在世界范围内成为人们琅焦的热点,许多国家的政府正忙于制定转基因食品安全管理的指导方针,我国目前也在准备建立转基因食品的安全性评价体系，同时加强“生物安全”问题的研究也相当重。由于许多公众对新技术的模糊认识而产生的焦虑。日本已经建立了新的转基因食品标签体系,将转基因食品分为与实质等同性一致的3类。

4建议和对策

4.1健全法律规章,加强贯彻执行

在我国,原国家科委于1993年颁布了《基因工程安全管理办法》,农业部于1996年颁布了《农业生物基因工程安全管理实施办法》,1997年又发布了《关于贯彻执行(农业生物基因工程安全管理的实施办法)的通知》,2001年6月6日国务院颁布了《农业转基因生物安全管理条例》，2002年,农业部发布了与该条例相配套的《农业转基因生物安全评价管理办法》、《农业转基因生物标识管理办法》和《农业转基因生物进口安全管理办法》。上述制订的法规覆盖生物安全的各个方面——从实验室到田间试验,到商品化生产、加工和经营,甚至到出口,每一个环节都加以严格、科学的安全评价和把关。法律法规客观上为保证转基因产品不能进入有机农业产业链提供了可能,但遗憾的是,目前在我国市场上流通的转基因产品绝大多数都没有实行标识管理。针对当前转基因技术研究和生产开发快速发展的实际现状,国家应确保有关转基因方面的法律法规随转基因技术的发展而不断修订完善,同时加强执法的力度。

4.2加强职能部门的协调合作与管理

目前,我国介入转基因生物管理的行政部门包括农业部、轻工业部、商务部、卫生部和质量技术监督检验检疫总局,而有机食品业务则由国家环保总局牵头管理,由于涉及管理部门数量的众多,各部门在转基因作物和有机农业的研究、开发、生产、销售和进出口等方面的管理环节上各自为政。因此迫切需要建立合理的机制,确保各部门在各司其职的同时能协调一致,提高管理的效率和效能。

4.3加强转基因作物对有机农业污染风险的科学研究

目前中国一些生物安全研究项目已开始启动,如由科技部牵头,中国农科院、卫生部、国家环保总局等单位承担的“转基因植物产业化专项”。973国家重点基础性研究项目“转基因农业生物安全性研究”也已启动,但上述研究还不能完全满足需要,因此国家应加大立项的力度,促进转基因生物风险性研究能够尽快跟上形势发展的需要。

5 结束语

基因工程技术是一门诞生不久的新兴技术,正如其它一些新技术的产生过程一样,由于人们一开始对新技术的了解程度不够,由此而产生的疑虑和争论是可以理解的。更何况基因工程技术研究的产品与人类健康息息相关。虽然现在对基因工程术仍有许多争论，但目前科学界已基本上达成共识,即基因工程本身是一门中性技术,只要能正确地使用该项技术就可以造福于人类。目前,包括我国政府在内的各国政府对基因工程技术在农业和食品工业中的应用都制定了相关的管理条例,因此,只要严格地遵照国家的有关条例墓因工程食品就不会存在安全性方面的问题。我们注惫到目前有些媒体将基因工程食品排斥在绿色食品之外.笔者认为这种说法缺乏科学依据。事实上恰恰反，只要合理地使用,基因丁程技术将是发展绿色食品产业的有效手段。

参考文献：

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[2]卢大鹏.基因工程技术在农业环境保护中的应用[J].现代农业科学,2009,05:186+190.

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[5]刘熙.基因工程技术在农业上的应用[J].农村实用技术,1999,01:5-6.

基因工程及其应用图文稿

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传统育种的方法一般只能在生物中进行，很难将一种生物的优良性状移植到生物身上。基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿地改变生物，培育出。一、基因工程的原理基因工程又叫做或。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，然后放到另一种生物细胞里，地改造生物的遗传性状。基因工程是在DNA上进行的水平的设计施工，基因的剪刀是指，简称限制酶。其作用特点是一种限制酶只能识别一种序列。基因的针线是指。目前常用的运载体有、和等。质粒存在于许多以及等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的小型分子。基因工程的操作步骤是：、目的基因与运载体结合，目的基因导入受体细胞、目的基因的和。二、基因工程的原理、操作对象各是什么？三、限制性内切酶的分布、特点、作用部位和作用结果如何？四、作为基因的运载体，需具备哪些条件？五、DNA连接酶的作用对象、位置和结果如何？六、基因工程的优点是什么？七、基因重组与基因工程比较

人教版教学教案第2节基因工程及其应用

第6章从杂交育种到基因工程第2节基因工程及其应用【课程标准】1?简述基因工程的基本原理 2?举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用 3?关注转基因生物和转基因食品的安全性【学习重点】1.基因工程的基本原理 2. 转基因食品的安全性【学习难点】基因工程的基本原理【学习过程】一、基因工程的原理 1 ?基因工程的概念基因工程：又叫做 ____________________ 技术或___________________ 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， 2?基因工程的基本内容 (1)基因的操作工具与工具酶基因操作的两种工具酶属于基因的操作工具范畴。 ①基因的剪刀：____________________ 。注意：a.化学本质与专一性识别与切割； b.主要存在存在于_________________ 中。 ②基因的针线：____________________ 。注意：作用的部位是_________________________________ 。 ③基因的运输工具：________________ 。常用的运载体是_____________________________________ 。 (2)基因操作的基本步骤： ①提取目的基因 ②目的基因与运载体结合： a.用_______________________________ 切割质粒和目的基因，加入_______________ ，形成___________________ 分子；b.物质基础是目的基因与运载体的化学组成单位与空间结构相同。 ③将目的基因导入受体细胞 ④目的基因的检测和表达 a. _______________________________________________ 检测：根据受体细胞是否具有某些判断目的基因是否导人。 b. ___________________________________ 表达：受体细胞表现出性状。

1.3 基因工程的应用

1．3 基因工程的应用 1．举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。(重点) 2.了解基因工程的进展。3．了解基因工程在农业和医疗等方面的应用。(难点)

一、植物基因工程的成果(阅读教材P17～P20) 植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。 1.抗虫和抗病转基因植物 2. (1)抗逆基因：调节细胞渗透压的基因使作物抗盐碱、抗干旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。 (2)成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。 3．利用转基因改良植物的品质

植物基因工程成果表现 “三抗一优良”，三抗是指“抗虫”“抗病”和“抗逆”，一优良是指转入的优良基因表达的性状表现优良。二、动物基因工程的前景(阅读教材P20～P21)

三、基因工程药物(阅读教材P21～P23) 1.药物来源：转基因的“工程菌”。 2.成果：重组人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。四、基因治疗(阅读教材P23～P24) 1.概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。 2．成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者淋巴细胞中，治疗复合型免疫缺陷症。 3．方法 (1)体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，如T淋巴细胞，进行培养。然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。 (2)体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。连一连判一判

(1)转基因抗虫棉的Bt毒蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌。(×) (2)“转基因植物”是指植物体细胞中出现了新基因的植物。(×) 分析：转基因植物是指细胞中被转入了外源基因的植物，并非出现新基因。 (3)(2018·宿迁高二检测)基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞都是受精卵。(×) (4)利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。(√) (5)(2018·绵阳高二期末)直接在患者组织细胞中，进行改造致病基因的方法为体内基因治疗。(×) (6)基因治疗又叫基因诊断。(×) 三种转基因生物的生产过程

精编高一下册《基因工程及其应用》知识点梳理：生物篇

精编高一下册《基因工程及其应用》知识点梳理：生物篇 1.概念：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.工具： A.基因的剪刀：限制性内切酶 ①分布：主要在微生物中。 ②作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。 ③结果：产生黏性未端(碱基互补配对)。 B.基因的针线：DNA连接酶 ①连接的部位：磷酸二酯键，不是氢键。 ②结果：两个相同的黏性未端的连接。 C.基因的运载工具：运载体 ①作用：将外源基因送入受体细胞。 ②具备的条件：a、能在宿主细胞内复制并稳定地保存。b、具有多个限制酶切点。

c、有某些标记基因。 ③种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。 ④质粒的特点：质粒是基因工程中最常用的运载体。 4.基因操作的基本步骤： ①提取目的基因：人们所需要的特定基因，如人的胰岛素基因、抗虫基因、抗病基因、干扰素基因等 ②目的基因与运载体结合(以质粒为运载体)：用同一种限制酶分别切割目的基因和质粒DNA(运载体)，使其产生相同的黏性末端，将切割下的目的基因与切割后的质粒混合，并加入适量的DNA连接酶，使之形成重组DNA分子(重组质粒) ③将目的基因导入受体细胞常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌、动植物细胞 ④目的基因检测与表达检测方法如：质粒中有抗菌素抗性基因的大肠杆菌细胞放入到相应的抗菌素中，如果正常生长，说明细胞中含有重组质粒。表达：受体细胞表现出特定性状，说明目的基因完成了表达过程。如：抗虫棉基因导入棉细胞后，棉铃虫食用棉的叶片时被杀死;胰岛素基因导入大肠杆菌后能合成出胰岛素等。 5.转基因生物和转基因食品的安全性

基因工程菌的大规模培养及高密度发酵技术

生物工程下游技术实验模块实验一：基因工程菌的大规模培养及高密度发酵技术创建人：时间：2013-04-17 【点击数： 482】实验一：基因工程菌的大规模培养及高密度发酵技术 1．实验目的（1）掌握工程菌大规模培养及高密度发酵技术的原理。（2）学习工程菌高密度发酵的技术方法。 2．实验原理重组大肠杆菌的高密度培养是增加重组蛋白产率的最有效的方法，高密度发酵在增加菌密度的同时提高蛋白的表达量，从而有利于简化下游的纯化操作。重组大肠杆菌高密度培养受表达系统、培养基、培养方式、发酵条件控制等多种因素的影响，在实际操作中需要对各种因素进行优化，建立最佳的发酵工艺。发酵工艺优化的研究可通过每次改变一个因素或同时改变几个参数来进行，然后运用统计学分析寻找它们之间的相互作用。工程菌提高分裂速度的基本条件是必须满足其生长所需的营养物质，因此，培养基成分和浓度的选择就成为首要解决的问题，在成分选择上，要尽量选取容易被工程菌利用的营养物质，例如，普通培养基中一般是以葡萄糖为碳源，而葡萄糖需经过氧化和磷酸化作用，生成1，3-二磷酸甘油醛，才能被微生物利用，即用甘油作为培养基的碳源可缩短工程菌的利用时间，增加分裂增殖的速度。目前，普遍采用6g/L的甘油作为高密度发酵培养基的碳源。另外，高密度发酵培养基中各组分的浓度也要比普通培养基高2～3倍，才能满足高密度发酵中工程菌对营养物质的需求。当然，培养基浓度也不可过高，因为过高会使渗透压增高，反而不利于工程菌的生长。补料的流加方式直接影响着发酵的效果。分批补料培养的特点是，在培养过程中不断补充培养基，使菌体在较长时间里保持稳定的生长速率，从而达到高密度生长。但是在补料流加过程中既不能加入得过快，也不能加入得过慢。过慢则无法满足逐渐增加的菌体生长需要，同时也使培养过程中产生的抑制性副产物大量积累；而过快则使携带目的蛋白的质粒没有充裕的时间复制，降低目的蛋白的表达量；而且快速的细菌生长还易引发质粒的不稳定性。高密度发酵是工程菌剧烈生长繁殖的过程，这期间对氧气的需求量也大大提高，这就需要及时调整通风量和搅拌速度，一般的高密度发酵通风速度达18L/min（20L发酵罐），搅拌速度达500r/min以上，需保持60%以上的溶氧饱和度。此外，还需要考虑通风速度和搅

高三生物知识点归纳：基因工程及其应用

高三生物知识点归纳：基因工程及其应用 1.概念：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。高考生物知识点归纳 2.原理基因重组 3.工具： A.基因的”剪刀”：限制性内切酶 ①分布：主要在微生物中。 ②作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。 ③结果：产生黏性未端(碱基互补配对)。 B.基因的”针线”：DNA连接酶 ①连接的部位：磷酸二酯键，不是氢键。 ②结果：两个相同的黏性未端的连接。 C.基因的”运载工具”：运载体 ①作用：将外源基因送入受体细胞。 ②具备的条件：a、能在宿主细胞内复制并稳定地保存。b、具有多个限制酶切点。 c、有某些标记基因。 ③种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。 ④质粒的特点：质粒是基因工程中最常用的运载体。 4.基因操作的基本步骤： ①提取目的基因：人们所需要的特定基因，如人的胰岛素基因、抗虫基因、抗病基因、干扰素基因等 ②目的基因与运载体结合(以质粒为运载体)：用同一种限制酶分别切割目的基

因和质粒DNA(运载体)，使其产生相同的黏性末端，将切割下的目的基因与切割后的质粒混合，并加入适量的DNA连接酶，使之形成重组DNA分子(重组质粒) ③将目的基因导入受体细胞常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌、动植物细胞 ④目的基因检测与表达检测方法如：质粒中有抗菌素抗性基因的大肠杆菌细胞放入到相应的抗菌素中，如果正常生长，说明细胞中含有重组质粒。表达：受体细胞表现出特定性状，说明目的基因完成了表达过程。如：抗虫棉基因导入棉细胞后，棉铃虫食用棉的叶片时被杀死;胰岛素基因导入大肠杆菌后能合成出胰岛素等。

第7章基因工程菌大规模培养

第7章基因工程菌的培养 7.1 工程菌的稳定性一、工程菌不稳定的表现工程菌的不稳定实际上包括质粒的不稳定及其表达产物的不稳定两个方面。具体表现为：质粒的丢失、重组质粒发生DNA片段脱落和表达产物的不稳定。二、引起工程菌不稳定的一些因素及对策工程菌稳定与否，取决于质粒本身的分子组成、宿主细胞的生理和遗传特性及环境条件等三个方面工程菌不稳定的因素：控制基因的过量表达，菌体的比生长速率，培养温度，培养基的组成 1、培养基的组成质粒在丰富培养基比在低限培养基中更加不稳定。合成培养基往往有利于宿主细胞的生长，但不利于外源基因的表达。 2、培养温度进行工程菌培养时必须探索其最佳培养温度。通常低温有利于重组质粒的稳定遗传。 3、菌体的比生长速率如果宿主菌的比生长速率比工程菌的大，质粒将严重丢失，导致工业上倒罐；如果宿主菌的比生长速率比工程菌小，大量繁殖时因竟争性利用基质，宿主细胞将会受到抑制，对发酵影响不大。 4、控制基因的过量表达外源基因表达水平越高，重组质粒就越不稳定。可以采用两阶段培养法，即在发酵前期控制外源基因不过量表达，使质粒稳定遗传，到后期通过提高质粒的拷贝数和转录、转译效率使外源基因高效表达。控制外源基因过量表达的方法： 1)如构建含可诱导启动子的工程菌，这种工程菌发酵生产时，可选择培养条件使启动子受阻遏制一定时间，在此期间质粒稳定遗传，然后通过去阻遏（诱导）使质粒高效表达； 2)采用温度敏感型质粒，温度较低时质粒拷贝数少，当温度升高到一定时质粒大量复制、拷贝数剧增。 7.2 高密度培养为了大量获得基因工程产品，通常采用高密度培养技术，即提高菌体的发酵密度，最终提高产物的比生产率(单位体积单位时间内产物的产量)的一种培养技术，通常指分批补料发酵技术。这样不仅可减少培养体积、强化下游分离提取，还可缩短生产周期、减少设备投资，最终降低生产成本。一、重组大肠杆菌的高密度培养重组大肠杆菌高密度发酵成功的关键是补料策略，即根据工程菌的生长特点及产物的表达方式采取合理的营养流加方案。在重组大肠杆菌高密度发酵中，合理流加碳源降低“葡萄糖效应”是成功的关键。常见的流加技术有：恒速流加、变速流加、指数流加和反馈流加。 1、恒速流加限制性基质以恒定流速流加进入发酵罐中供细胞生长和代谢用的一种培养技术。通常以补料前的耗糖速率作为流加补料速率。特点： 1)相对于发酵罐中的菌体来说，营养物的浓度逐渐降低; 2)比生长速率也慢慢降低; 3)菌体密度呈线性增加。 2、变速流加限制性基质以变速或梯度增加流速流加进入发酵罐中供细胞生长和代谢用的一种培养技术。特点： 1)这样可以克服恒速流加中营养物的浓度逐渐降低的缺陷，菌体在较高密度下通过流加更多营养物质来促进菌体的生长，并对产物的表达有利。 2)比生长速率不断改变。

基因工程及其应用完整版

基因工程及其应用集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]

第2节基因工程及其应用（第1课时）知识链接及考试地位本知识与“DNA分子的结构与复制”、“基因突变和基因重组”、“DNA重组技术的基本工具”、“基因工程的基本操作程序”等内容相联系，考试过程中常设计基因工程的原理、基本工具等基础知识，多以个别填空或选择题的形式呈现。知识回顾 1、DNA分子的结构特点是什么？ 2、什么是基因重组？学习目标 1、简述基因工程的诞生。 2、简述基因工程的原理及技术。要明确基因工程操作的基本步骤和最基本的工具。重难点 1．教学重点基因工程的基本原理。 2．教学难点基因工程的基本原理新知探究传统育种的方法一般只能在生物中进行，很难将一种生物的优良性状移植到生物身上。基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿地改变生物，培育出。一、基因工程的原理基因工程又叫做或。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，然后放到另一种生物细胞里，地改造生物的遗传性状。基因工程是在DNA上进行的水平的设计施工，基因的剪刀是指，简称限制酶。其作用特点是一种限制酶只能识别一种序列。基因的针线是指。目前常用的运载体有、和等。质粒存在于许多以及等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的小型分子。基因工程的操作步骤是：、目的基因与运载体结合，目的基因导入受体细胞、目的基因的和。二、基因工程的原理、操作对象各是什么？三、限制性内切酶的分布、特点、作用部位和作用结果如何？四、作为基因的运载体，需具备哪些条件？五、DNA连接酶的作用对象、位置和结果如何？六、基因工程的优点是什么？

基因工程菌大规模培养

第7章基因工程菌的培养工程菌的稳定性一、工程菌不稳定的表现工程菌的不稳定实际上包括质粒的不稳定及其表达产物的不稳定两个方面。具体表现为：质粒的丢失、重组质粒发生DNA片段脱落和表达产物的不稳定。二、引起工程菌不稳定的一些因素及对策工程菌稳定与否，取决于质粒本身的分子组成、宿主细胞的生理和遗传特性及环境条件等三个方面工程菌不稳定的因素：控制基因的过量表达，菌体的比生长速率，培养温度，培养基的组成 1、培养基的组成质粒在丰富培养基比在低限培养基中更加不稳定。合成培养基往往有利于宿主细胞的生长，但不利于外源基因的表达。 2、培养温度进行工程菌培养时必须探索其最佳培养温度。通常低温有利于重组质粒的稳定遗传。 3、菌体的比生长速率如果宿主菌的比生长速率比工程菌的大，质粒将严重丢失，导致工业上倒罐；如果宿主菌的比生长速率比工程菌小，大量繁殖时因竟争性利用基质，宿主细胞将会受到抑制，对发酵影响不大。 4、控制基因的过量表达外源基因表达水平越高，重组质粒就越不稳定。可以采用两阶段培养法，即在发酵前期控制外源基因不过量表达，使质粒稳定遗传，到后期通过提高质粒的拷贝数和转录、转译效率使外源基因高效表达。控制外源基因过量表达的方法： 1)如构建含可诱导启动子的工程菌，这种工程菌发酵生产时，可选择培养条件使启动子受阻遏制一定时间，在此期间质粒稳定遗传，然后通过去阻遏（诱导）使质粒高效表达； 2)采用温度敏感型质粒，温度较低时质粒拷贝数少，当温度升高到一定时质粒大量复制、拷贝数剧增。高密度培养为了大量获得基因工程产品，通常采用高密度培养技术，即提高菌体的发酵密度，最终提高产物的比生产率(单位体积单位时间内产物的产量)的一种培养技术，通常指分批补料发酵技术。这样不仅可减少培养体积、强化下游分离提取，还可缩短生产周期、减少设备投资，最终降低生产成本。一、重组大肠杆菌的高密度培养重组大肠杆菌高密度发酵成功的关键是补料策略，即根据工程菌的生长特点及产物的表达方式采取合理的营养流加方案。在重组大肠杆菌高密度发酵中，合理流加碳源降低“葡萄糖效应”是成功的关键。常见的流加技术有：恒速流加、变速流加、指数流加和反馈流加。 1、恒速流加限制性基质以恒定流速流加进入发酵罐中供细胞生长和代谢用的一种培养技术。通常以补料前的耗糖速率作为流加补料速率。特点： 1)相对于发酵罐中的菌体来说，营养物的浓度逐渐降低; 2)比生长速率也慢慢降低; 3)菌体密度呈线性增加。 2、变速流加限制性基质以变速或梯度增加流速流加进入发酵罐中供细胞生长和代谢用的一种培养技术。特点： 1)这样可以克服恒速流加中营养物的浓度逐渐降低的缺陷，菌体在较高密度下通过流加更多营养物质来促进菌体的生长，并对产物的表达有利。 2)比生长速率不断改变。

基因工程的应用及前景

高二生物导学案班级班级姓名使用时间一、学习目标 1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。 2.关注基因工程的进展。 3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。二、学习重点 1.DNA重组技术的基本工具（三方面） 2.基因工程的基本操作程序（四方面）三、学习难点 1.DNA重组技术的基本工具（三方面） 2.基因工程的基本操作程序（四方面）一、植物基因工程硕果累累提高农作物的（如）能力、改良农作物的，和利用植物生产等。

一、动物基因工程前景广阔二、基因工程药物异军突起 1、方式：利用基因工程培育来生产药品。 2、成果：利用工程菌可生产、、、等。 3、什么是工程菌？四、基因治疗 1、概念：把导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。 2、成果：将导入患者的淋巴细胞。 3、途径：分为和。 4、注意：基因治疗治疗疾病的最有效手段。 5、基因治疗用于临床治疗了么？作业：1．下列关于基因工程的应用，说法正确的是() A．我国转基因抗虫棉是转入了植物凝集素基因培育出来的 B．可用于转基因植物的抗虫基因只有植物凝集素基因和蛋白酶抑制剂基因 C．抗真菌转基因植物中，可使用的基因有几丁质酶基因和抗毒素合成基因 D．提高作物的抗盐碱和抗干旱的能力，与调节渗透压的基因无关 2．运用现代生物技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中，为检测实验是否成功，最方便的方法是检测棉花植株是否有()

A．抗虫基因B．抗虫基因产物 C．新的细胞核D．相应性状 3．科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是() ①该技术将导致定向变异 ②DNA连接酶能把目的基因与载体黏性末端的碱基对连接起来 ③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供材料④受精卵是理想的受体 A．①②③④B．①③④ C．②③④D．①②④ 4．下列不．属于基因工程药物的是() A．从大肠杆菌体内获取的白细胞介素B．从酵母菌体内获取的干扰素 C．从青霉菌体内获取的青霉素D．从大肠杆菌体内获取的胰岛素 5．在转基因植物(如抗虫棉)的培育中，成功与否最终要看() A．用什么方法获得目的基因B．选择运载体是否得当 C．重组DNA分子的结构和大小D．是否赋予了植物抗性 6．若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其在环境保护上的最重要意义是() A．减少氮肥使用量，降低生产成本B．减少氮肥生产量，节约能源 C．避免使用氮肥过多引起的环境污染D．改良土壤的群落结构 7．利用基因工程技术将生长激素基因导入绵羊体内，转基因绵羊生长速度比一般的绵羊提高30%，体型大50%，在基因操作过程中生长激素基因的受体细胞最好采用() A．乳腺细胞B．体细胞C．受精卵D．精巢 8．采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，培育出转基因羊。但是，人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。以下有关叙述，正确的是() A．人体细胞中凝血因子基因编码区的碱基对数目，等于凝血因子氨基酸数目的3倍B．可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入羊的受精卵 C．在该转基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中D．人凝血因子基因开始转录后，DNA连接酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA 9．“工程菌”是指() A．用物理或化学方法诱发菌类自身某些基因得到高效表达的菌类细胞株系 B．用遗传工程的方法，把相同种类不同株系的菌类通过杂交得到新细胞株系 C．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系 D．从自然界中选取能迅速增殖的菌类 10．抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是() A．抗病毒转基因植物可以抵抗所有病毒 B．抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性 C．抗病毒转基因植物可以抗害虫 D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异 11．要彻底治疗白化病必须采用() A．基因治疗B．医学手术C．射线照射D．一般药物 12．下列与基因诊断有关的一组物质是() A．蛋白质、核酸B．放射性同位素、蛋白质 C．荧光分子、核酸D．放射性同位素、糖类 13．下列关于基因工程成果的概述错误的是（） A在医药卫生方面主要用于诊断治疗疾病

优秀教案(基因工程及其应用第2课时)

第2课时 ●教学过程［课前准备］ 1.教师准备（1）教师将听证会规则、程序、角色扮演的程序和具体要求以及评价标准复印好，分发给各学习小组。（2）教师整理《转基因生物和转基因食品利弊争论的要点》，印发给各学习小组。（3）收集转基因生物和转基因食品安全性的资料信息，转基因生物技术的利弊关系的资料，请有关专家学者到学校做有关基因工程知识的讲座。（4）教师设计并参与制作计算机教学课件，在校园网上制作网页，查找大量资料，完善网页内容，建立内容丰富的“基因工程知识资源库”。（5）教师根据学生的资料准备状况、知识的准确性、抢答的积极性、讲述的条理性、姿态的自然性、课件的美观性编制《学生听课记录和评价表》。（6）教师编制《研究性学习课题研究专题报告》。 2.学生准备（1）学生预习教材，对教材中的内容做宏观地了解。（2）利用课余时间，通过看书、看报及看电视，收集有关基因工程的成果与发展前景的资料或信息并制成课件，也可以走访有关的专家、学者了解该内容。（3）分组预习并完成教师下发的有关资料。（4）按听证会的要求摆好课桌椅，根据各小组的选择按辩论的正方和反方分成左右两个大组。［情境创设］教师：通过课件向学生展示基因工程给人类带来巨大成就的图片。同时述说如下：基因工程自1973年诞生后，由于基因工程技术具有可以直接控制基因，将基因从一个物种转移至另一个物种，创造出新的物种或新的品种的显著特点，也就是说，可按照人们的主观愿望，创造出自然界中原先并不存在的新的生物类型，使人类从单纯地认识生物和利用生物的传统模式跳跃到随心所欲改造生物和创造生物的新时代。经过30多年的发展历程，取得了惊人的成绩，特别是近10年来，基因工程的发展更是突飞猛进。基因转移、基因扩增多技术的应用，不仅使生命科学的研究发生了前所未有的变化，而且在实际应用领域中，为农牧业、食品工业、医药卫生、环境保护等方面开拓了广阔的发展前景。今天就由同学们来阐述自己的认识和看法。［师生互动］教师：首先请各小组汇报课前收集到的有关基因工程应用的事例资料。学生分组汇报并交流课前收集资料的情况。学生1：基因工程在农业上的应用主要表现在两方面：（1）通过基因工程技术获得高产、稳产和具有优良品质的农作物。（2）用基因工程的方法可培育出具有各种抗逆性的作物新品种。现在已培育出一批分别具有抗病、抗虫、抗除草剂、抗盐碱、抗病毒、抗干旱等性状的转基因农作物。1996至2000年的短短五年间，全球转基因作物从170×104 hm2发展到4 420×104 hm2，其推广速度是前所未有的…… 学生2：基因工程在畜牧养殖业中的应用基因工程在畜牧养殖业上的应用也具有广阔的前景，科学家将某种特定基因与病毒DNA构成重组DNA，然后，通过感染或显微注射技术将重组DNA转移到动物受精卵中，并由这种受精卵发育成新个体，这就是我们在前面提到的转基因动物。通过转基因动物人们

基因工程的应用

基因工程技术的应用和前景【摘要】基因工程问世以来短短的二十年，显示出了巨大的活力，今后基因工程将重点开展基因组学、基因工程药物、动植物生物反应器和环保等方面的研究，展望未来，基因工程的前景将是更加灿烂辉煌。基因工程研究和应用范围涉及农业、工业、医药、能源、环保等许多领域。【关键词】基因工程技术前景现状随着基因工程技术的迅速发展，通过克隆或筛选出来的富基因，转到作物中进行表达，已取得很大的进展。由于基因工程运用DNA分子重组技术，能够按照人们预先的设计创造出许多新的遗传结合体，具有新奇遗传性状的新型产物，增强了人们改造动植物的主观能动性、预见性。而且在人类疾病的诊断、治疗等方面具有革命性的推动作用，对人口素质、环境保护等作出具大贡献。所以，各国政府及一些大公司都十分重视基因工程技术的研究与开发应用，抢夺这一高科技制高点。其应用前景十分广阔。我国基因工程技术尚落后于发达国家，更应当加速发展，切不可坐失良机。但是，任何科学技术都是一把“双刃剑”，在给人类带来利益的同时，也会给人类带来一定的灾难。比如基因药物，它不仅能根治遗传性疾病、恶性肿瘤、心脑血管疾病等，甚至人的智力、体魄、性格、外表等亦可随意加以改造；还有，克隆技术如果不加限制，任其自由发展，最终有可能导致人类的毁灭。还有，尽管目前的转基因动植物还未发现对人类有什么危害，但不等于说转基因动植物就是十分安全的，毕竟这些东西还是新生事物，需要实践慢慢地检验。转基因生物和常规繁殖生长的品种一样，是在原有品种的基础上对其部分性状进行修饰或增加新性状，或消除原来的不利性状，但常规育种是通过自然选择，而且是近缘杂交，适者生存下来，不适者被淘汰掉。而转基因生物远远超出了近缘的范围，人们对可能出现的新组合、新性状会不会影响人类健康和环境，还缺乏知识和经验，按目前的科学水平还不能完全精确地预测。所以，我们要在抓住机遇，大力 1、植物基因工程成果丰硕自1983年首次获得转基因烟草、马铃薯以来，短短十余年间，植物基因工程的研究和开发进展十分迅速。国际上获得转基因植株的植物已达100种以上，包括水稻、玉米、马铃薯等作物;棉花、大豆、油菜、亚麻、向日葵等经济作物;番茄、黄瓜、芥菜、甘蓝、花椰菜、胡萝卜、茄子、生菜、芹菜等蔬菜作物;首楷、白三叶草等牧草;苹果、核桃、李、木瓜、甜瓜、草荀等瓜果;短牵牛、菊花、香石竹、伽蓝菜等花卉以及杨树造林树种。转基因植物研究取得了令人鼓舞的突破性发展。十

6.2---基因工程及其应用(一)

三、限制性内切酶的分布、特点、作用部位和作用结果如何？四、作为基因的运载体，需具备哪些条件？五、DNA连接酶的作用对象、位置和结果如何？六、基因工程的优点是什么？

七、基因重组与基因工程比较拓展延申基因工程技术一、基因工程诞生的理论依据（1）DNA是遗传物质不同基因具有相同的物质基础。地球上的一切生物，从细菌到高等动物和植物，直至人类，它们的基因都是一个具有遗传功能的特定核苷

酸序列的DNA片段。而所有生物的DNA的基本结构都是一样的。因此，不同生物的基因（DNA 片段）原则上是可以重组互换的。虽然某些病毒的基因定位在RNA上，但是这些病毒的RNA仍可以通过反转录产生。DNA 并不影响不同基因的重组或互换。 A：肺炎双球菌转化实验 1944年美国微生物学家Avery，通过细菌（肺炎链球菌）转化（有毒与无毒）研究确定了基因的分子载体是DNA，而不是蛋白质。 B：噬菌体转染实验 1952年Alfred Hershy和Marsha Chase用标记物的噬菌体（P32和S35）感染大肠杆菌，发现只有P32标记的DNA注入寄主细胞才能繁殖下一代进一步证明遗传物质是DNA。（2）DNA双螺旋结构 1953年James D. Watson和Francis H. C. Crick揭示了DNA分子的双螺旋结构和半保留复制机制。（3）中心法则和遗传密码遗传密码是通用的。一系列三联密码子（除极少数的几个以外）同氨基酸之间的对应关系，

基因工程及其应用

基因工程及其应用一：【考点解读】 1、简述基因工程的基本原理 2、举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用 3、关注转基因生物和转基因食品的安全性【学习重点：】基因工程的基本原理和安全性问题【学习难点：】基因工程的基本原理和转基因生物与转基因食品的安全性二：【知识梳理】 1. 基因工程概念： 2.原理： 3.基因工程的基本工具：（1）.基因的“剪刀” 限制性内切酶能够对DNA分子进行切割，它具有和特异性。即一种内切酶只对DNA分子内特定的碱基序列中的特定位点发生作用，把它切开。（2.）基因的“针线”能够将限制酶切开的黏性末端连接起来，从而使两个DNA片段连接起来。注：限制酶与连接酶作用的位点都是键（3）.基因的运载体作用：将外源基因送入受体细胞种类：和。其中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。特点：是细胞染色体外能的很小的环状DNA 分子，存在于许多细菌及酵母菌等生物中。条件：(1)能在宿主细胞内并稳定保存，并对宿主细胞正常生活没有影响； (2)具有个限制酶切点，便于与外源基因连接 4.基因工程的基本步骤：三：【例题精析】在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体，把目的基因重组入Ti质粒上的T—DNA 片段中，再将重组的T—DNA插入植物细胞的染色体DNA中。（1）科学家在进行上述基因操作时，要用同一种分别切割质粒和目的基因，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过而黏合。（2）将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞，经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的T—DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论

基因工程及其应用教案

课例研究教案（精品教案）基因工程及其应用授课人：日期：

高中生物《分子与细胞》第6章第2节基因工程的工具学习者水平分析：本节课授课对象是高二年级学生。通过上一节课的学习，学生已经学习了基因工程的概念，为本节课的学习奠定了知识的基础，但是基因工程的工具是基于分子水平上的，知识内容抽象，学生难以直接进行实践操作和直观看到操作结果，加之该部分是本节的重难点，学生理解和学习起来较为困难。教学内容分析：基因操作的工具是本节内容的重难点，也是在基因工程概念的学习基础之上进行的，对接下来基因工程的步骤的学习起关键的作用，基因操作的工具包括基因的剪刀—限制性核酸内切酶；基因的针线—DNA连接酶；基因的运载体。基因操作的工具细微抽象，较难理解与应用。教学目标： 1.知识目标：1）阐明限制酶和连接酶的作用特点。 2）说出常用的运载体及其特点。 2.能力目标：运用基因工程的基本工具，培养分析、推理、归纳、总结等思维能力。 3.情感态度与价值观目标：1）参与基因工程相关热点问题的讨论。 2）养成创新思维，培养科学思考问题的能力。教学重点： 1.阐明限制酶和连接酶的作用特点。 2.说出常用的运载体及其特点。教学难点：阐明限制酶和连接酶的作用特点。教学方法：讲授法，谈话法，讨论法，演示法。教学媒体：幻灯片，教具，教学动画演示。

教学过程：教学环节教师行为学生行为设计意图导入新授新闻：中国农科院专家郭三堆，因成功研制具有自主知识产权的三系杂交转基因抗虫棉，而当选为 CCTV 2013年度科技创新人物。想一想：将抗虫基因移植到棉花的细胞中，使棉花具有抗虫害的作用，这项工作是在DNA分子水平上进行的操作。假如你作为一名研究者来完成这一项工作，那么你会采取什么工具呢？带着这些问题，我们开始本节课的学习，第六章第2节第二课时基因工程的工具。（板书）通过预习，基因工程有三大基因的工具，基因的剪刀，基因的针线，运载体。接下来我们逐一进行学习首先我们要把抗虫基因从苏云金芽孢杆菌中提取出来，抗虫基因是苏云金芽孢杆菌中的一段基因，要获取抗虫基因是不是相当于用一把剪刀把它从一大段基因中截取下来呢？但是细胞是很小的，一般直径只100nm到150nm，用剪刀剪, 显然是不现实的，那我们怎么办呢？这就要用到基因工程的第一结合实例，回顾相关知识，思考问题。思考要完成转基因抗虫棉要用到的工具。思考基因的剪刀—限制性核酸内切酶的作用特点。结合新闻，联系旧知识，引发对本节课内容的思考，激起学生好奇心。启发学生思考。引出基因的剪刀— 限制性核酸内切酶的学习。

基因工程技术在生产实践中的应用

基因工程技术在生产实践中的应用集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]

基因工程技术在生产实践中的应用姓名学号专业基因工程技术在生产实践中的应用随着科技的发展，人类在为自己生产出越来越多的生活资料的同时，也向大自然排放了越来越多的有害和难降解物质。如农药、塑料和各种芳香烃类化合物，这些物质正严重破坏环境和危害着人类的身体健康。因此，有意识地利用生物界中存在的净化能力进行生物治理，已渐渐成为环境治理的主要手段。自然界中的生物,往往在有毒物质的选择压力下经过基因突变、基因重组、物种间基因的交流，进化出代谢这些有毒物质的能力。利用基因工程技术提高微生物净化环境的能力是现代生物技术用于环境治理的一项关键技术。20世纪50 年代初，由于分子生物学和生物化学的发展,对生物细胞核中存在的脱氧核糖核酸(DNA)的结构和功能有了比较清晰的阐述。20世纪70年代初实现了DNA重组技术，逐步形成了以基因工程为核心内容，包括细胞工程、酶工程、发酵工程的生物技术。这一技术发展到今天，正形成产业化品、医药、化工、农业、环保、能源和国防等许多部门，并日益显示出其巨大的潜力,将为世界面临的环境保护等问题的解决提供广阔的应用前景。

基因工程技术是一项极为复杂的高新生物技术,它利用现代遗传学与分子生物学的理论和方法,按照人类的需要,用DNA重组技术对生物基因组的结构或组成进行人为修饰或改造,从而改变生物的结构和功能,使之有效表达出人类所需要的蛋白质或对人类有益的生物性状。首先该技术高效、经济,这是传统产业工程无法比拟的。它能按人类需要来设计和改造生物的结构和功能,生产出优良的动物、植物和微生物品种。在低投入的情况下,能够高效生产出所需商品。而且外源基因只要进入受体细胞的基因组中就可以遗传给后代,育出的优良品种,可持久利用。其次,该技术具有清洁、低耗和可持续发展的特点。现代基因工程所利用的原料是可再生及可循环使用的,不需消耗大量的不可再生资源,所以极少产生对生态环境有害的废物。再次,该技术应用于疾病的诊断与治疗方面也具有优势。基因诊断更具预见性和准确性,而且基因治疗可从基因水平上纠正疾病,从而使疾病得以根治。环境污染主要是指有害物质对大气、水体、土壤和动植物的污染。20世纪50年代以来，随着工业的迅速发展，环境污染的问题日趋严重，尤其是在一些工业发达的资本主义国家，相继出现了一系列公害事件。因此，研究污染物质在环境中的运动规律以及防治污染的原理和方法，已成为世界各国重点探索的课题之一。 20世纪70年代以来，发现许多具有特殊降解能力的细菌其降解途径所需要的酶，不是由染色体基因编码，而是由染色体外的质粒基因编码。这类质粒叫降解质粒或代谢质粒。他们的分子量一般都比较大，大多具有接合转移能力，即通过两个细菌的相互接触，可以把质粒从一个细菌传递到另一个细菌中去，提供质粒

SHMT基因工程菌的构建方案

SHMT基因工程菌的构建第四组一、实验相关知识 1、丝氨酸羟甲基转移酶是丝氨酸合成中的关键酶，能催化甘氨酸和丝氨酸的相互转化，具体的催化反应如下： SHMT 甘氨酸+N5,N10-亚甲基四氢叶酸L-丝氨酸+四氢叶酸在丝氨酸羟甲基转移酶（SHMT）作用下，甘氨酸同亚甲基四氢叶酸反应生成L-丝氨酸。该反应需要5-磷酸吡哆醛作为辅酶。N5,N10-亚甲基四氢叶酸上亚甲基可以来自于甘氨酸、甲醛、甲酸、蛋氨酸、胆碱和肌氨酸，它们同四氢叶酸反应生成N5,N10-亚甲基四氢叶酸。本实验以甘氨酸和甲醇为前体物发酵生产L-丝氨酸时，菌体积累L-丝氨酸与菌体含有的SHMT的活性直接相关，但由于SHMT 的催化作用理论上是双向的，有必要了解在相同的培养条件或者在本文所用的菌株SHMT是否具有双向催化作用。 2、基因工程（genetic engineering）又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得

新品种、生产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。基因工程是生物工程的一个重要分支，它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。所谓基因工程是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。它克服了远缘杂交的不亲和障碍。 3、丝氨酸是一种非必需氨基酸，它在脂肪和脂肪酸的新陈代谢及肌肉的生长中发挥着作用，因为它有助于免疫血球素和抗体的产生，维持健康的免疫系统也需要丝氨酸。丝氨酸在细胞膜的制造加工、肌肉组织和包围神经细胞的鞘的合成中都发挥着作用。 [大肠杆菌] 细菌染色体DNA 的制备（预习方案）一．实训目的 .学习并掌握细菌基因组的基本知识和提取方法二．实训原理及相关知识 1.大肠杆菌（Escherichia coli，E.coli）革兰氏阴性短杆菌，大小0.5×1～3微米。周身鞭毛，能运动，无芽孢。能发酵多种糖类产酸、产气，是人和动物肠道中的正常栖居菌，婴儿出

基因工程的应用及安全性

基因工程的应用及安全性江苏省泗阳县众兴中学朱学芹【三维目标】知识与技能：（1）举例讲出基因工程在农业、医药等领域的应用。（2）收集基因工程所取得的成果以及进展前景。（3）通过对书中插图、照片等的观看，学会科学的观看方法，培养学生收集和处理科学信息的能力、猎取新知识的能力、分析和解决咨询题的能力。 2、过程与方法（1）利用课本以外的资料和信息解决课内学习中发觉的咨询题，培养学生自主学习能力。（2）通过分组辩论活动，引导学生主动参与，主动进行交流与合作，从而培养学生团结、互助和和谐的合作精神，训练学生思维的灵敏性、逻辑性、制造性及宽敞性，开阔学生的视野，提升学生的自学能力和良好的语言表达能力。 3、情感态度和价值观 (1) 关注转基因生物和转基因食品的安全性。 (2) 进行角色扮演，使学生体验参与社会咨询题的讨论。（3）形成对待转基因生物安全性咨询题的理性、求实的态度。【教学重、难点】转基因生物与转基因食品的安全性。【教学方法】辩论的方法，讨论法，讲授法【教学设计思路】通过学生收集资料把握第一手材料，使学生对基因工程的应用有所了解；通过学生对老师设计咨询题的回答把握本节知识点，并通过辩论培养学生对团结、互助和和谐的合作精神，训练学生思维的灵敏性、逻辑性、

宽敞性及制造性，开阔学生的视野，提升学生的自学能力和良好的语言表达能力。【教学过程】一、课前预备 1．教师预备：（1）教师将辩论规则、程序；角色扮演的程序和具体要求以及评判标准复印好，分发给各学习小组；（2）教师整理《转基因生物和转基因食品利弊争辩的要点》，印发给各学习小组；（3）收集转基因生物和转基因食品安全性的资料信息，转基因生物技术的利弊关系的资料；（4）教师设计并参与制作运算机教学课件，。（5）教师按照学生的资料预备状况、知识的准确性、抢答的主动性、讲述的条理性、姿势的自然性、课件的美观性编制《学生听课记录和评判表》。 2．学生预备：（1）学生预习教材，对教材中的内容做宏观的了解；（2）利用课余时刻，通过看书、看报及看电视和上网查资料，收集有关基因工程的成果与进展前景的资料。 (3) 分组预习并完成教师下发的有关资料。（4）按辩论的要求摆好课桌椅，按照各小组的选择按辩论的正方和反方分成左右两个大组。二、师生互动