专题30 基因工程精品文档
基因工程 电子版
作者：吴乃虎出版社：高等教育出版社第一章基因工程概述第一节基因操作与基因工程一、基因操作与基因工程的关系二、基因工程的诞生与发展第二节基因工程是生物科学发展的必然产物一、基因是基因重组的物质基础二、DNA的结构和功能三、基因操作技术的发展促进基因工程的诞生和发展四、基因工程的内容第三节基因的结构——基因操作的理论基础一、基因的结构组成对基因操作的影响二、基因克隆的通用策略第一篇基因操作原理第二章分子克隆工具酶第一节限制性内切酶一、限制与修饰二、限制酶识别的序列三、限制酶产生的末端四、DNA末端长度对限制酶切割的影响五、位点偏爱六、酶切反应条件七、星星活性八、单链DNA的切割九、酶切位点的引入十、影响酶活性的因素十一、酶切位点在基因组中分布的不均一性第二节甲基化酶一、甲基化酶的种类二、依赖于甲基化的限制系统三、甲基化对限制酶切的影响第三节DNA聚合酶一、大肠杆菌DNA聚合酶二、KIenow DNA聚合酶三、T4噬菌体DNA聚合酶四、T7噬菌体DNA聚合酶五、耐热DNA聚合酶六、反转录酶七、末端转移酶第四节其他分子克隆工具酶一、依赖于DNA的RNA聚合酶二、连接酶三、T4多核苷酸激酶四、碱性磷酸酶五、核酸酶六、核酸酶抑制剂七、琼脂糖酶八、DNA结合蛋白九、其他酶第三章分子克隆载体第一节质粒载体一、质粒的基本特性二、标记基因三、质粒载体的种类第二节λ噬菌体载体一、λ噬菌体的分子生物学二、λ噬菌体载体的选择标记……第四章人工染色体载体第五章表达载体第六章基因操作中大分子的分离和分析第七章基因芯片技术第八章PCR技术及其应用第九章DNA序列分析第十章DNA诱变第十一章DNA文库的构建和目的基因的筛选第十二章基因组研究技术第二篇基因工程应用第十三章植物基因工程第十四章动物基因工程第十五章酵母基因工程第十六章细菌基因工程第十七章病毒基因工程第十八章医药基因工程第十九章基因工程产品的安全及其管理第一章基因工程概述第一节基因操作与基因工程一、基因操作与基因工程的关系基因操作（gene manipulation）：指对基因进行分离、分析、改造、检测、表达、重组和转移等操作的总称。
3.3基因工程简介27页PPT文档
基因操作的工具
基因的剪刀——限制性内切酶（一种限 制酶只能识别一种特定 的核苷酸序列，并且能 在特定的切点上切割 DNA分子）
基因的针线——DNA连接酶
基因的运输工具——运载体（如质粒、 噬菌体和动植物病 毒等）
限制性内切酶
被限制酶切开
的DNA两条单链 的切口，带有几个
伸出的核苷酸，它
们之间正好互补配
将目反的转基录因法导入专菌 （受一的抗体性抗病细强虫毒胞操 定基、作，因抗过要，细求程还菌的麻有）技烦植基术，物因条mR的 、N件A抗 种很较不高病 子稳 目的基因的检测贮和藏表蛋达白的基因，以及人的胰岛
检测合化：成学通法过检测素专标最一基记强性因基、因仅 简的干单限有扰基于无素来合因基判成因断核等目苷的。酸基对因较是少否的导入。
运载体的作用：
1、作为运载工具，将外源基因转移到受体细胞中去。 2、利用运载体在受体细胞内，对外源基因进行大量
复制。
运载体必须具备的条件：
1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存； 2、具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接； 3、具有某些标记基因，便于进行筛选。（如抗菌素
的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等 ）
基因工程的基本内容
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。
基因工程的别名 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程 结果
基因工程简介
生物工程
概念：也叫生物技术，是生物科学与工程技术有 机结合而兴起的一门综合性科学技术。
特点：以生物科学为基础，运用先进的科学原理 和工程技术手段来加工或改造生物材料， 如DNA、蛋白质、染色体、细胞等，从而 生产出人类所需要的生物或生物制品。
基因工程(精选17篇)
基因工程（精选17篇）基因工程篇1教学过程教学内容教学手段和方法预期目标1.创设情境，引入对基因重组技术工具的学习。
2.学习“分子手术刀”──限制酶。
3.学习“分子缝合针”──dna连接酶。
4.学习“分子运输车”──基因进入受体细胞的载体。
5.布置作业。
师：1973年转基因微生物──转基因大肠杆菌问世；1980年第一个转基因动物──转基因小鼠诞生；1983年第一例转基因植物──转基因烟草消失，实现了一种生物的某些性状在另一种生物中的表达。
同学们，性状的表达与我们从前学过的什么过程有关？生：与基因掌握蛋白质的合成有关。
师：假如这是一个dna上的能指导合成某种药物蛋白的基因（老师用手指出纸条上的该区段），而这是一条烟草的dna（老师拿出另一纸条）。
同学们分析，要实现药物基因在烟草中的表达，提前要做哪些关键工作？生：1. 要将药物基因切割下来；2. 要将药物基因整合到烟草的dna上。
师：同学们说得对！但还应当实际考虑问题，这两条纸带所代表的dna是在同一个细胞中吗？生：不是。
师：所以这里就存在一个基因转移的实际问题，谁能详细说一下？生：就是如何将掌握合成药物的基因转入烟草细胞的问题。
师：同学们思索的问题，正是科学家们思索的问题。
刚才我们所探讨的工作，都是在分子水平上进行的，切割也好，连接也好，转移也好，无一例外。
中国有句俗语叫“没有金刚钻儿，不揽瓷器活儿”。
科学家们在实施基因工程之前，苦苦求索，最终找到了实施基因工程的三种“金刚钻儿”，使基因工程的设想成为了现实。
这三种“金刚钻儿”，一是精确切割dna的工具，“分子手术刀”──限制酶；二是dna片段的连接工具，“分子缝合针”──dna连接酶；三是基因转移工具，“分子运输车”──基因进入受体细胞的载体。
下面我们就来学习这方面的内容。
师：在进入对限制酶的学习时，你们可能最关怀的是这种工具酶到哪里去查找。
我们不妨从以往学过的学问谈起，引起思索。
自然界中有各种生物，它们所处的环境不是真空。
《基因工程专题》课件
通过基因工程改造细胞和微生物，可 以用于药物生产、疾病治疗和疫苗研 发，提高治疗效果和降低成本。
人类社会面临的挑战和机遇
伦理和安全问题
基因工程技术的发展和应用涉及到伦理和安全问题，如基因编辑 技术的滥用、基因歧视和生态风险等。
法律和监管问题
随着基因工程技术的广泛应用，相关的法律和监管体系需要进行调 整和完善，以确保技术的合理应用和发展。
04
基因工程的伦理和社会问题
基因工程的伦理问题
基因工程的道德地位
基因工程涉及到对生命本质的干预，因此引发了关于其道 德地位的讨论。一些人认为这是对自然的一种干预，而另 一些人则认为这是科技进步的必然结果。
基因歧视
由于基因信息可能揭示个人健康、行为等方面的信息，因 此存在基因歧视的风险。这可能导致保险、就业等方面的 歧视。
03
基因工程的应用实例
农业基因工程
抗虫作物
通过基因工程技术，将抗虫基 因导入作物，使其具有抗虫能
力，减少农药使用。
抗病作物
通过基因工程技术，增强作物 的抗病能力，降低作物病害的 发生率。
高产作物
通过基因工程技术，提高作物 的产量和品质，满足不断增长 的食物需求。
转基因动物
通过基因工程技术，培育出具 有优良性状的转基因动物，如
基因工程专
contents
目录
• 基因工程概述 • 基因工程的基本技术 • 基因工程的应用实例 • 基因工程的伦理和社会问题 • 未来展望
01
基因工程概述
基因工程概述
基因工程是指通过人工操作对 生物体的基因进行修饰、改造 和重组的技术。
它利用现代分子生物学技术， 在分子水平上对基因进行操作 ，从而实现对生物性状的改变 。
专题 基因工程知识点梳理(含教材答案)
专题1 基因工程※基因工程的概念：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。
﹡原理：基因重组﹡目的：创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
﹡意义：能够打破生物种属的界限（即打破生殖隔离，克服远源杂交不亲和的障碍），在分子水平上定向改变生物的遗传特性。
﹡操作水平：DNA分子水平【思考】：（1）基因工程的物质基础是：所有生物的DNA均由四种脱氧核苷酸组成。
（2）基因工程的结构基础是：所有生物的DNA均为双螺旋结构。
（3）一种生物的DNA上的基因之所以能在其他生物体内得以进行相同的表达，是因为它们共用一套遗传密码子。
一、基因工程的基本工具1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。
（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端（回文结构特点）。
①在中心轴线两侧将DNA切开，切口是黏性末端。
②沿着中心轴线切开DNA，切口是平末端。
2.“分子缝合针”——DNA连接酶（1）分类：根据酶的来源不同，可分为E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶两类（2）功能：恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
★两种DNA连接酶(E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶)的比较：①相同点：都缝合磷酸二酯键②区别：E．coIiDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能使黏性末端之间连接；T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端之间的效率较低。
(3)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。
基因工程知识点 超全精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版基因工程一、基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
由于基因工程是在二、基因工程的基本工具1、限制性核酸内切酶-----“分子手术刀”2、DNA连接酶-----“分子缝合针”3、基因进入受体细胞的载体-----“分子运输车”1．“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）（1）存在：主要存在于原核生物中。
（2）特性：特异性，一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。
（3）切割部位：磷酸二酯键（4）作用：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
（5）识别序列的特点：（6）切割后末端的种类：DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式——黏性末端和平末端。
当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的则是平末端。
2．“分子缝合针”——DNA 连接酶（1）作用：将限制酶切割下来的DNA 片段拼接成DNA 分子。
（2）类型相同点：都连接磷酸二酯键3．“分子运输车”——载体(1)载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。
②具有一个至多个限制酶切点，供外源DNA 片段插入。
③具有标记基因，供重组DNA 的鉴定和选择。
(2)最常用的载体是质粒，它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核之外，并具有自我复制种类 E ·coli DNA 连接酶 T 4DNA 连接酶 来源 大肠杆菌 T 4噬菌体 功能特性只能将双链DNA 片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来 缝合两种末端，但连接平末端之间的效率较低能力的双链环状DNA分子。
(3)其他载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。
专题基因工程
科技探索之路
DNA的双螺旋结构 和中心法则的确立
科技探索之路
科技探索之路
1)基因转移载体的发现 2)工具酶的发现 3)DNA合成和测序技术的发明 4) DNA体外重组的实现 5)重组DNA表达实验的成功 6)第一例转基因动物问世 7)PCR技术的发明
转基因
“分子手术刀” “分子缝合针” “分子运输车”
CC C G GG
思考?
• 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几 个切口？可产生几个黏性(平)末端？ 要切两个切口，产生四个黏性(平)末端。
• 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割， 会怎样呢？
尝试写出下列序列受EcoRI 限制酶作用后的黏性末端
CTTCATGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGATT
对照组： 不添加抗 生素
实验组1： 添加一定 浓度的四 环素
实验组2： 添加一定 浓度的氨 苄青霉素
实验组3： 添加一定 浓度的四 环素和氨 苄青霉素
对照组： 不添加抗 生素
实验组1： 实验组2：添 实验组3：添加 添加一定浓 加一定浓度的 一定浓度的四环 度的四环素 氨苄青霉素 素和氨苄青霉素
对照 实验 实验 实验 组 组1 组2 组3
和命名：
4 作用特点： 5 作用结果：
3 种类
SmaⅠ
粘质沙雷氏杆菌
（Serratia marcesens）
大肠杆菌
EcoRⅠ 练习：
（Escherichia coli R）
流感嗜血杆菌的d菌株( Haemophilus
influenzaed )中先后分离到3种限制酶，则分别命名
为:
HindⅠ、HindⅡ和HindⅢ
结论
基因工程-PowerPoint演示文稿
（利1进）行与是人因工为合根成瘤N菌H3所、需蓝的藻高体温内、含高有压特条定件的相酶比，生物，固这氮类的物顺
质的化学本质是 蛋白质
。
（2）人们正在着力研究转基因固氮植物（如固氮水稻、固氮小 麦等），某科学家将根瘤菌、细胞中的固氮基因，通过基因工程 方法转移到水稻植株细胞中，经检测，转基因水稻具备了固氮功 能。据上述材料分析：
（5）与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种
的主缩要短优育点种时间 克服远缘杂交
9、静夜四无邻，荒居旧业贫。。22.8.822.8.8Monday, August 08, 2022
10、雨中黄叶树，灯下白头人。。08:27:2008:27:2008:278/8/2022 8:27:20 AM
（2）将目的基因连接到载体上，得杂化载体；（3）将杂化载体 （环状的DNA）引入宿主细胞（受体细胞），使目的基因及载体上 其它基因得以转录和翻译。
例题解析
1、 农业上大量使用化肥存在许多负面影响，“生物固氮”已 成为一项重要研究课题，实验证明，生物固氮是某些微生物（如 根瘤菌、蓝藻等）将空气中的N2固定为NH3的过程。
17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。上午8时27分20秒上午8时27分08:27:2022.8.8
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感 谢 您 的 11、越是没有本领的就越加自命不凡。22.8.808:27:2008:27Aug-228-Aug-22
高考生物基因工程专题复习超全-93页PPT资料
连接部位
在两DNA片段之间 形成磷酸二酯键
将单个脱氧核苷 酸加到已存在的 核酸片段上，形 成磷酸二酯键
相同点
都能形成磷酸二酯键
种类 项目
作用 底物
作用 部位
限制酶
DNA分子 磷酸二
酯键
DNA连 接酶
DNA分子 片段
磷酸二 酯键
DNA 聚合酶
脱氧核苷酸
磷酸二 酯键
解旋酶
DNA 分子 碱基对间 的氢键
为——ACTAG和GATC——。少数限制酶却可识别不止一种 碱基序列。
“分子缝合针” —ＤＮＡ连接酶
１.作用：连接磷酸二酯键,而不是氢键。
２.DNA连接酶的种类
E·coliDNA连接酶：连接黏性末端
T4DNA连接酶：连接黏性末端和平末端
3.DNA连接酶的作用部位：
脱氧核苷酸链上相邻的两个脱氧核苷 酸之间的磷酸二酯键
DNA连接酶
DNA连接酶无特异性，其催化DNA片段末端 形成磷酸二脂键。连接情况有两种：一是 催化互补的粘性末端连接，二是催化平末 端连接。只要是相同的粘性末端、平末端 DNA连接酶就能催化连接，而与切割的限制 酶无关。
DNA聚合酶和DNA连接酶有何相同点和不同点？
连接DNA链
DNA连接酶
双链
DNA聚合酶
基因工程专题复习
１. 基因工程的概念
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。
一、基因工程的原理及技术
1、原理：
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境
基因工程基础知识梳理(一)
基因工程基础知识梳理（一）一、DNA重组技术的基本工具基因工程又叫＿＿＿＿＿＿＿，指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA 重组和＿＿＿＿＿＿＿等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
其操作水平是在＿＿＿＿＿＿＿上进行设计和施工，操作环境是在生物体外。
1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”（1）主要来源：＿＿＿＿＿生物。
（2）特点：能够识别DNA特定的＿＿＿＿＿＿＿，切开两个核苷酸之间的＿＿＿＿＿。
（3）DNA末端：限制酶切割DNA产生的DNA末端有两种形式：＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。
2．DNA连接酶——“分子缝合针”（1）作用：将双链＿＿＿“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的＿＿＿＿＿。
（2）种类①E·coli DNA连接酶：只能缝合DNA的＿＿＿＿＿＿。
②T4DNA连接酶：即可缝合DNA的黏性末端，又可缝合双链DNA的＿＿＿＿＿。
3．基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”（1）载体的种类①质粒：是一种裸露、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有＿＿＿＿＿能力的＿＿＿＿＿。
②＿＿＿＿＿的衍生物。
③动植物病毒。
（2）质粒载体的特点①能够在细胞内＿＿＿＿＿＿＿。
②具有一个或多个＿＿＿＿＿＿＿，便于供外源DNA片段插入其中。
③具有特殊的＿＿＿＿＿＿＿，供重组DNA的鉴定和选择。
（3）质粒载体的处理：真正被用作载体的质粒，都必须在天然质粒的基础上进行＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
二、基因工程的基本操作程序1．目的基因的获取（1）目的基因：指编码蛋白质的＿＿＿＿＿。
（2）获取目的基因的方法①从基因文库中获取目的基因a．基因文库的含义：将含有某种生物不同基因的许多＿＿＿＿＿，导入＿＿＿＿＿的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。
b．基因文库和种类（ⅰ）基因组文库：含有一种生物的＿＿＿＿＿基因（ⅱ）部分基因文库：含有一种生物的＿＿＿＿＿基因c．目的基因的获取依据：（ⅰ）基因的＿＿＿＿＿序列；（ⅱ）基因的功能；（ⅲ）基因在染色体上的位置；（ⅳ）基因的＿＿＿＿＿产物mRNA；（ⅴ）基因的翻译产物蛋白质。
基因工程精选全文完整版
– 可直接表达不含任何原核序列的外源 蛋白（原核表达载体）
– 以融合蛋白的形式进行表达（原核基 因融合表达载体）
表达载体
真核表达载体含有：
– 原核基因序列 – 真核转录单位
真核表达载体：有两类
– 不带病毒复制子 – 带病毒复制子
质粒（plasmid）
存在于细菌等细胞质中 双链环状DNA分子 大约 1-200 Kb 具有自主复制和转录能力 不能独立存活 在子细胞中保持恒定的拷贝数 并表达其遗传信息
质粒（plasmid）
在细胞内的复制分两种类型
严密控制型
松弛控制型
(stringent control) (relaxed control)
基因工程操作流程
基因重组示意图
基因工程上游技术基本过程
选择载体 获得目的基因 目的基因与载体的重组 重组载体的转化 重组子的筛选与鉴定
载体（vector）
质粒（plasmid） 噬菌体（phage） 病毒（virus）
载体的条件
分子小（ 10 Kb） 有限制酶酶切位点 可自主复制 有足够的copy数 带筛选的标志
法将允许克隆人体器官
法国总理若斯潘（2000年9月28日） 表示：
– 法国政府将允许对人体器官克隆技术 进行用于医疗目的的研究
基因工程技术
上游技术（upstream）
– 重组子的构建 – 工程菌的构建及高效表达
下游技术（downstream）
– 工程菌大规模发酵最佳参数的确定 – 新型生物反应器的研制 – 高效分离介质及装置的开发 – 分离纯化的优化控制 – 生物反应器等一系列仪器、仪表的设计制造 – 超滤、反渗透技术的应用
基因工程基本知识及基本技术共165页文档
基因工程基本知识及基本技术
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。