基因工程原理-第一章绪论
基因工程习题+答案
第一章绪论名词解释:1.基因操作:将在细胞外产生的核酸(物质)分子插入到病毒,质粒或其它载体系统中,再整合到特定的宿主中,从而形成一种新的可连续繁殖的有机体。
2.间断基因:序列中间插入有与氨基酸编码无关的DNA间隔区,使一个基因分隔成不连续的若干区段。
我们称这种编码序列不连续的基因为间断基因。
3.启动子:DNA分子可以与RNA聚合酶特异结合的部位,也就是使转录开始的部位。
4.亚克隆:当初始克隆中的外源DNA片段较长,含有许多目的基因以外的DNA片段时,在诸如表达、序列分析和突变等操作中不便进行,将目的基因所对应的一小段DNA找出来,这个过程叫“亚克隆”。
填空题:1.基因操作的核心部分是基因克隆,基因克隆的基本要点有(克隆基因的类型),(受体的选择)和(载体的选择)。
2.(基因)是遗传物质的基本单位,也是作为遗传物质的核酸分子上的一段片段。
它可以是连续的,也可以是(不连续的);可以是(DNA),也可以是RNA;可以存在于染色体上,也可以(存在于染色体之外如质粒、噬菌体)。
3.基因操作并不是一个法律概念,除了包括基因克隆外,还包括基因的(表达)、(调控)、(检测)和(改造)等与基因研究相关的内容。
4.启动子是指(基因转录过程中控制起始的部位)。
通常一个基因是否表达,(转录起始)是关键的一步,是起决定作用的。
在转录过程中,启动子还是(RNA聚合酶)的结合位点。
5.原核生物的RNA聚合酶主要由两部分组成:(核心酶)和(σ因子),其中σ-因子并不参与RNA的合成,它的作用主要是(识别要转录的起始位点)。
6.从(启动区)到(终止区)的这一段距离称为一个转录单位,或者一个转录产物,其中可包括一个或者多个基因。
7.转录终止子主要有两种,一种是(依赖ρ因子),另一种是(不依赖ρ因子)。
8.基因的书写方式,通常是写出的DNA序列总是与(mRNA)相同的那条链,方向是从(5')到(3')。
对于碱基的位置,一般自转录起始点向两个方向编号,其中转录起始点定为(+1),(在起始点上游第一个碱基)定为-1。
基因工程复习资料
基因工程复习指导第一章绪论1、基因:就是存在于DNA上承载遗传信息的核苷酸序列,是位于染色体上呈直线排列的遗传物质的最小单位,也是携带遗传信息的结构单位和控制遗传性状的功能单位。
2、基因工程:又称重组DNA技术,分子水平进行遗传操作,将任何生物体(供体)的基因或基因组提出来,或通过人工合成的目的基因,按照先设置好的蓝图,插入质粒或病毒复制子(载体),而形成一杂合分子(DNA重组体),然后将重组体转移到复制子所属的宿主生物体复制,或转移到另一生物体(受体)的细胞内(原核或真核),使之在受体细胞内遗传并使受体细胞获得新的性状。
3、基因工程的三要素:供体、载体、受体4、基因工程的基本流程:(1)DNA的制备包括从供体生物的基因组分离或人工合成,以获得带有目的基因的DNA片段。
(2)在体外通过限制性核酸内切酶分别分离得到的外源DNA和载体分子进行定点切割,使之片段化或线性化(3)在体外将含有外源基因的不同来源的DNA片段通过DNA连接酶到载体分子上,构建重组DNA分子。
(4)将重组DNA分子通过一定的方法引入到受体细胞进行扩增和表达,从培养细胞中获得大量细胞繁殖群体。
(5)筛选和鉴定转化细胞,剔除非必需重组体,获得引入的外源基因稳定高效表达的基因工程菌或细胞,即将所需要的阳性克隆挑选出来。
(6)将选出的细胞克隆的基因进一步分研究,并设法使之实现功能蛋白的表达。
第三章基因工程工具酶1、基因工程中常用的工具酶:限制酶、连接酶、聚合酶、修饰酶2、细菌的限制—修饰系统(简称R—M体系):细菌中存在位点特异性限制酶和特异性甲基化酶,构成了寄主控制的限制—修饰系统R-M体系说明的问题和作用:R-M系统是细菌安内御外的积极措施。
细菌R-M系统的限制酶可以降解DNA,为避免自身DNA的降解,细菌可以修饰(甲基化酶)自身DNA,未被修饰的外来DNA则会被降解。
个别噬菌体在被降解之前已经发生了修饰,则可免予被降解。
3、限制性内切酶的切割方式(识别哪种末端)(1)平齐末端:(切割位点在识别序列中心轴处)(2)5’黏性末端:(DNA片段末端的5’端比3’端长)梅园复印店打印复印只要一毛打好后送货上门。
基因工程原理练习题和答案
基因工程复习题题型:名词解释(10 个)30 分;填空(每空 1 分)20 分;选择题(每题 1 分)10 分;简答题(4 个)20 分;论述题(2 个)20 分。
第一章绪论1. 名词解释:基因工程:按照预先设计好的蓝图,利用现代分子生物学技术,特别是酶学技术,对遗传物质DNA 直接进行体外重组操作与改造,将一种生物(供体)的基因转移到另外一种生物(受体)中去,从而实现受体生物的定向改造与改良。
遗传工程广义:指以改变生物有机体性状为目标,采用类似工程技术手段而进行的对遗传物质的操作,以改良品质或创造新品种。
包括细胞工程、染色体工程、细胞器工程和基因工程等不同的技术层次。
狭义:基因工程。
克隆:无性(繁殖)系或纯系。
指由同个祖先经过无性繁殖方式得到的一群由遗传上同一的DNA 分子、细胞或个体组成的特殊生命群体。
2 .什么是基因克隆及基本要点?3.举例说明基因工程发展过程中的三个重大事件。
A)限制性切酶和DNA 连接酶的发现(标志着DNA 重组时代的开始);B)载体的使用;C) 1970 年,逆转录酶及抗性标记的发现。
4. 基因工程研究的主要容是什么?基础研究:基因工程克隆载体的研究基因工程受体系统的研究目的基因的研究基因工程工具酶的研究基因工程新技术的研究应用研究:基因工程药物研究转基因动植物的研究在食品、化学、能源和环境保护等方面的应用研究第二章基因克隆的工具酶1. 名词解释:限制性核酸切酶:一类能识别双链DNA 中特殊核苷酸序列,并使每条链的一个磷酸二酯键断开的脱氧核糖核酸酶。
回文结构:双链DNA 中的一段倒置重复序列,当该序列的双链被打开后,可形成发夹结构。
同尾酶:来源不同、识别序列不同,但产生相同粘性末端的酶。
同裂酶:不同来源的限制酶可切割同一靶序列和具有相同的识别序列黏性末端:DNA 末端一条链突出的几个核苷酸能与另一个具有突出单链的DNA 末端通过互补配对粘合,这样的DNA 末端,称为粘性末端。
1-第一章绪论
魏斯曼 (Weismann A.,1834~1914)
①.种质连续论:种质是世代连续不绝的; ②.支持选择理论; ③.否定后天获得性遗传:老鼠22代割尾巴试验。
25
种质连续论
◆ 1892年,魏斯曼提出种质连续论(theory of continuity of germplasm),否定获得性状遗传。 ◆多细胞生物由种质和体质组成:种质指生殖细胞, 负责生殖和遗传;体质指体细胞,负责营养活动。 ●种质是“潜在的”,世代相传,不受体质和环境影 响,所以获得性状不能遗传;体质由种质产生,不能 遗传。 ●种质在世代间连续,遗传是由具有一定化学成分和 一定分子性质的物质(种质)在世代间传递实现的。 26
广泛研究遗传变异与生物进 化关系。 ①.1859年发表《物种起源》著作, 提出了自然选择和人工选择的进化 学说,认为生物是由简单复杂、 低级 高级逐渐进化而来的。 ②.承认获得性状遗传的一些
论点提出“泛生论”假说。
达尔文以博物学家的身份进 行了 5 年的环球考察工作。
“贝克尔“号巡洋
达尔文:泛生假说
不可遗传变异
某一品种(高株)
高株
矮株
相同的环境
高株
理论综合题:
在某一种植物中发现一株具有异常性状 的个体,请设计一个对该异常性状进行 遗传分析的实验方案(包括方法、过程 和可能取得的结果)。
4.遗传学研究的任务:
(1).阐明:生物遗传和变异现象 表现规律; (2).探索:遗传和变异原因 物质基础; (3).指导:动植物和微生物育种 提高人民
3. 分子遗传学时期(1953~)
(1).1953年 Watson和 Crick 提出DNA分子双 螺旋(double helix)模型,是 分子遗传学及以 之为核心的分子 生物学建立的标 志。
基因工程教学大纲
基因工程教学大纲课程简介:基因工程技术是现代生物技术的核心技术。
以生物化学、微生物学、细胞生物学、遗传学、分子生物学等学科为基础,引入工程学的概念,通过周密的设计,进行精确的实验操作,高效率地达到目的。
本课程主要为本科生讲述基因工程技术中的基本原理和设计思路以及一些常用的实验方法。
教学目的:通过对基因工程的系统学习,使本科生对这门已经对社会经济发展产生了巨大影响,并已被誉为本世纪最具发展潜力的学科之一的新兴起的学科有所了解,清楚它的基本原理和工作思路,适应社会对高新技术的要求,为毕业生走向社会参加相关领域的生产和科研或报考研究生进行相关课题研究打下基础。
教学基本要求:基因工程是建立在生物化学、微生物学、细胞生物学、遗传学;分子生物学的基本原理和知识的基础之上的应用性科学。
所以要求学生有扎实的上述课程基础。
在听课的过程中随时复习所涉及的分子生物学基本原理,对没有听懂的知识点及时提问,以免影响对后面知识点的理解与掌握。
在课程结束前要求每位学生在课余查阅相关的文献资料,并写一篇专题报告。
对讲述本门课程的教师要求有比较丰富的基因工程研究实践经验和阅读大量的相关参考书和科研文献,认真备课,根据基因工程技术的发展及时更新讲稿或课件。
课程基本内容及学时分配:绪论(introduction to genetic engineering )(2 学时)本章要点:掌握基因工程的含义和基因工程诞生的理论基础与技术突破。
了解基因工程的发展和在社会生产中的应用。
第一节基因工程的诞生一、基因工程的定义二、基因工程诞生的理论基础三、基因工程诞生的技术突破四、基因工程的诞生五、基因工程的特征六、基因工程的主要操作内容第二节基因工程的安全性一、基因工程的安全隐患二、重组DNA 研究的安全准则第三节基因工程的应用一、基因工程在农业生产中的应用二、基因工程在工业中的应用三、基因工程在医药上的应用四、基因工程在环境保护中的应用第四节基因工程技术的商业化发展一、商业投资支持现代生物技术研究二、基因工程商业化特点第一章基因操作的主要技术原理(4 学时)本章要点:掌握DNA 提取、DNA 电泳、分子杂交、PCR 扩增和DNA 序列测定的技术原理。
基因工程思考题
《基因工程》思考题第一章绪论1. 简述基因操作、基因重组和基因工程的关系。
2. 为什么说基因工程是生物学和遗传学发展的必然产物?3. 简述基因的结构组成对基因操作的影响。
4. 谈谈你对gene的认识,并简要说说gene概念的演变过程.5. 如何理解gene及其产物的共线性和非共线性?6. 试从理论和技术两个方面谈Gene Engineering诞生的基础.第二章基因工程的基本原理与支撑技术1. 试比较原核基因组与真核基因组的结构和功能特点2. 试比较原核基因和真核基因表达调控的主要方式和特点3. 分析比较琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳的异同点?4. 琼脂糖凝胶电泳中,简述影响DNA在凝胶中迁移速率的因素.5. 小量制备质粒DNA,用质粒中特定的酶切发现切割不动,试分析可能原因及克服方法?6. 在基因操作实践中有哪些检测核酸和蛋白质分子量的常规方法?7. 印迹分子杂交有哪些种类,并说明在什么情况下需要使用这些方法。
8. 核酸分子的标记有哪些方法,各有何特点?9. 由mRNA反转录成cDNA和DNA的PCR扩增是两个完全不同的酶催化反应过程,如何将两个过程联系在一起,实现由mRNA起始扩增出DNA?10. Primer是PCR反应体系的四大要素之一,PCR的许多应用都是通过primer设计来实现的,请问primer设计的一般原则是什么?11. 在PCR反应的后期,或者循环次数过多时,反应体系中就会出现一种所谓的平台效应(Plateau effect),请问什么叫Plateau effect?产生Plateau effect的原因有哪些?12. 在对PCR产物进行电泳检测时,有时会出现拖带或非特异性扩增条带,请分析其原因?如果检测结果是看不到DNA带或DNA带很弱,那又是为什么?13. 通过双向蛋白质电泳发现某蛋白质与某植物的一种表型密切相关,若要利用编码该蛋白质的基因来转基因植物,试问如何分离得到该基因?14. 现有一序列已知的DNA片段和一序列未知的DNA片段,你分别如何设计测序策略?15. 设想一下在什么情况下你希望知道一个基因或一段DNA的序列?16. 什么叫有性PCR?有性PCR导致DNA重组的分子机制跟体内重组有何异同?17. Explain the PCR. List the steps in carrying it out; include all the components and special conditions, explaining why each one is used. Illustrate the process with appropriate labels. Use the correct scientific terminology in your explanation.第三章基因工程操作的基本条件1. 试指出影响限制性内切核酸酶(Restriction endonuclease)切割效率的因素.2. 在酶切缓冲液中,一般需加入BSA,请问加入BSA的作用是什么?并简述其原理?3. 何谓Star activity?简述Star activity的影响因素及克服方法.4. 某DNA序列中存在DpnI酶切位点,以此DNA为模板,在体外合成DNA序列,当用该酶进行酶切时,发现切割不动,试分析可能原因?5. 天然的质粒载体(plasmid vectors)通常需经改造后才能应用,包括去除不必要的片段,引入多克隆位点等。
基因工程-1绪论
克隆(clone):
作名词时,指含有某目的 DNA 片段的重组 DNA 分子或含 有该重组分子的无性繁殖系. 作动词时,是指基因的分离与重组过程。
1 基因工程的特点
◆基因工程的对象是基因,所以如果是获得商品的话, 就是基因的产品,或是改变了遗传性的细胞和个体。 如果要获得效益的话,除了经济效益之外,还有巨 大的社会效益。
体外 操作 与细 胞内 表达
中 心 法 则
基因是可以切割的
基因在染色体上的存在形式是直线排
列。大多数基因彼此之间存在间隔,
少数基因是重叠排列的。
基因是可以转移的
生物体内有的基因是可以在染色体上 移动的,甚至可以在不同的染色体上跳 跃,插入到靶DNA分子中。基因在转 移的过程中就完成了基因间的重组。 (转座子、反转座子)
基因工程
内容广泛、综合性的生物技术学科 在60年代科学发展的水平下真正实施 基因工程,还存在许多问题,特别是 在技术方面。
三、基因工程诞生的技术基础
20世纪60年代末70年代初,限制性内切酶和 DNA连接酶等的发现,使DNA分子进行体外 切割和连接成为可能。 70年代中期,DNA分子的核苷酸序列分析技 术问世。 这两项技术,使DNA的结构分析问题得到了根 本的解决。
五、基因工程的应用
基因工程技术已经在医学、工业、 农业等各个领域得到了广泛的应用。
基因工程的特点
◆基因工程有两个基本的特点∶分子水平上的操作和细胞 水平上的表达。 ◆人们能够在试管里进行分子水平上的操作,象一项工程
那样,进行按图施工的操作,构建在生物体内难以进行
的重组体,然后将重组的遗传物质引入相应的宿主细胞, 让其在宿主细胞中进行工作。
蛋白质-肽类药物。
《基因工程》教学大纲
《基因工程》教学大纲课程编号:233204课程名称:基因工程总学时数:48实验学时:0先修课及后续课:先修课为遗传学,分子生物学;后续课为酶工程考核方式:“N+2”,其中“N”包括课程综述(10%)、期中测验(15%)、课程实验设计(10%),“2”为课堂笔记(10%)和期末考试(40%,闭卷)。
一、说明部分1. 课程性质:生物技术专业课,必修2. 教学目标及意义基因工程技术是现代生物技术的核心技术。
以分子遗传学、微生物学、分子生物学等学科为基础,引入工程学的概念,通过周密的设计,进行精确的实验操作,高效率地达到目的。
通过对基因工程原理的系统学习,使本科生对这门已经对社会经济发展产生了巨大影响,并已被誉为本世纪最具发展潜力的学科之一的新兴起的学科有所了解,弄通它的基本原理和工作思路,适应社会对高新技术的要求,为毕业生走向社会参加相关领域的生产和科研或报考研究生进行相关课题研究打下基础。
3. 教学内容及教学要求基因工程是建立在分子遗传学、生物化学、微生物学、细胞生物学的基本原理和知识的基础之上的应用性科学。
本课程主要为本科生讲述基因工程技术中的基本原理和设计思路以及一些常用的实验方法。
另外还介绍了基因工程技术在医药卫生和工农业生产中的应用,以及基因工程应用的安全性问题。
所以要求学生有扎实的上述课程基础。
在听课的过程中随时复习所涉及的分子遗传学基本原理,对没有听懂的知识点及时提问,以免影响对后面知识点的理解与掌握。
在课程结束前要求每位学生在课余查阅相关的文献资料,并写一篇专题报告。
对讲述本门课程的教师要求有比较丰富的基因工程研究实践经验和阅读大量的相关参考书和科研文献,认真备课,根据基因工程技术的发展及时更新讲稿或课件。
4. 教学重点,难点重点:基因的重组;重组体的鉴定;克隆基因的表达调控难点:克隆基因的表达调控5. 教学方法与手段多媒体,实物投影仪等。
6. 教材及主要参考书:教材:马建岗主编《基因工程学原理》(第三版),西安交通大学出版社,2013.参考书:楼士林等编著《基因工程》(第一版),科学出版社2001.(21世纪高等院校教材,国家理科基地教材)吴乃虎《基因工程原理》上下册(第二版),科学出版社,2002.二、正文部分第一章绪论(introduction to genetic engineering)一、教学要求了解:基因工程的发展和在社会生产中的应用。
基因工程知识点
基因工程各章知识点第一章绪论1.基因工程的首例操作实验三大理论基础:DNA是遗传物质、DNA的双螺旋结构和半保留复制、遗传密码的破译和遗传物质传递方式的确定三大技术基础:限制性核酸内切酶的发现与DNA的切割、DNA连接酶的发现与DNA片段的连接、基因工程载体的研究与应用基因工程的诞生:72年,P.Berg首次实现体外DNA重组:体外用EcoRI分别切割SV40和λDNA,并用T4 DNA连接酶连接成为重组的杂种DNA分子73年,S.Cohen 体外重组DNA并转化:具Kanr的E.Coli质粒R6-5和具Tetr的E.Coli质粒pSC101切割并连接转化的大肠杆菌具有双重抗性S.Cohen 和H.Boyer首次实现真核基因在原核中表达:将非洲爪蟾的DNA与E.Coli质粒(pSC101)体外切割并连接,转化大肠杆菌2.基因工程的基本概念基因工程是指将一种生物体(供体)的基因与载体在体外进行拼接重组,然后转入另一种新物体(受体)内,使之稳定遗传并表达出新产物或具有新性状的DNA体外操作技术,也称为分子克隆或重组DNA 技术。
供体、载体、受体是基因工程的三大基本元件。
3.基因工程的基本操作过程a分离目的DNA片段:酶切、PCR扩增、化学合成等。
b重组:体外连接的DNA和载体DNA,形成重组DNA分子。
c转化:将重组DNA分子导入受体细胞并与之一起增殖。
d筛选:鉴定出获得了重组DNA分子的受体细胞。
e对获得外源基因的细胞或生物体通过培养,获得所需的遗传性状或表达出所需要的产物。
第二章载体1.理解用PBR322和PUC18作载体的克隆外源基因的原理。
答案不确定PBR322作载体的克隆外源基因的原理:PBR322质粒具有12 种限制性内切酶的单一识别位点:T et r 基因内有7个酶切位点:Bam HⅠ,SalⅠ:Amp r基因内有3 个酶切位点:PstⅠ。
Eco RⅠ和HindⅢ不在抗生素基因内,不导致插入失活。
第1章-分子生物学与基因工程绪论
采用几种限制性内切酶组合可以使DNA分 子产生特定的片段.
– e.g. EcoRI + HindIII
DNA连接酶(DNA ligase )
1967年在三个实验室同时发现的。 活性:封闭DNA链上缺口,借助ATP或
NAD水解提供的能量催化DNA链的5’PO4与另一DNA链的3’-OH生成磷酸二 酯键。 要求:这两条链必须是与同一条互补链 配对结合的(T4DNA连接酶除外),而且 必须是两条紧邻DNA链才能被DNA连接 酶催化成磷酸二酯键。
分子生物学的研究内容
DNA重组技术 基因表达调控研究 生物大分子的结构功能研究——结构
分子生物学 基因组、功能基因组与生物信息学研
究
基因工程(DNA重组技术)
将不同的DNA片段按照人们的设计定 向连接起来,在特定细胞中复制、表 达,产生影响受体细胞的新的遗传性 状
DNA重组技术是核酸化学、蛋白质化 学、酶工程及微生物学、遗传学、细 胞学长期深入研究的结晶,限制性内 切酶、DNA连接酶及其它工具酶发现 与应用则是这一技术得以建立的关键。
DNA双螺旋结构模型的意义
DNA双螺旋模型结构同时表明了DNA复制的明显方式— —碱基互补配对原则上的半保留复制。
提示了基因和多肽成线性对应的一个可能理由:DNA核 苷酸顺序规定该基因编码蛋白质的氨基酸顺序;DNA中 的遗传信息就是碱基序列;并存在某种遗传密码,将核 苷酸序列译成蛋白质氨基酸顺序。
鲍林研究小组 威尔金斯、富兰克林研究小组 沃生、克里克研究小组
鲍林(Pauling)研究小组
主要工作: – 鲍林等1951年(提出蛋白质α-螺旋模型后)开始研究DNA 分子结构。
基因工程原理
绪论第1节 基因概念与基因工程的诞生一、基因工程⒈概念:一般指利用分子生物学的手段,在体外操纵、改造、重建细胞的基因组,从而使生物体的遗传性状发生按人们的意志的定向变异。
⒉特点:基因工程能够打破种属的界限,在基因水平上改变生物遗传性,并通过工程化手段为人类提供有用的产品及服务。
3.理论上的三大发现:DNA遗传物质、DNA双螺旋、遗传密码破译。
4.技术上的三大发明:限制性内切酶、逆转录酶、载体。
T4连接酶。
第二节 基因的现代概念一、移动基因1.概念:在染色体基因组不同位置上移动的基因。
也称跳跃基因。
2.功能:异常基因功能现象的解释。
3.分类:(1)插入序列( insertion sequence,IS):原核生物中存在,长度2Kb以下。
共同结构特点:①分子末端具有一段反向重复序列;②插入位点两侧为同向重复序列;③转位酶的作用:a.催化转化因子(IS)从IR处切离,b.识别插入染色体的靶点。
(2)转位子(transposons):由几个基因组成的特定DNA片段,长度大于2Kb,其中含有一个抗菌素抗性基因,广泛存在于原核与真核生物。
二、断裂基因(split gene)--在真核生物核苷酸序列中插入有与氨基酸编码无关的DNA间隔区,使一个基因分隔成不连续的若干区段,此种编码序列不连续的间断基因即断裂基因。
--内含子的一般特点:①不同断裂基因内含子数目差异极大;②不同来源内含子分子大小不同;③内含子长度超过外显子;④并非所有真核生物都有内含子。
--mRNA初级转录本的剪辑:真核细胞mRNA的5'剪辑点GU开始,3'剪辑点AG结尾,为保守序列。
根据生命活动的需要可变剪辑。
三、假基因(pseudogene)--概念:在核苷酸序列上与正常功能基因基本相同,但不具功能活性的失活基因。
--根据假基因序列的特性不同分为:①重复假基因--此类假基因与亲本基因具有较高的同源性,在染色体区段上串联重复而名。
基因工程原理作业及答案
基因工程原理作业及答案第一章绪论1、请谈谈它的基本步骤?①源DNA 片段与载体连接论和技术两个方面谈谈础?稳定地繁殖。
理论基础:①在40因的分子载体是DNA 传的物质基础问题;②在50递的问题;③在50技术基础:①60年代-70接酶解决了对DNA ④60移杂交技术对DNA 3、基因克隆、基因操作、基因重组、基因工程的概念及其相互联系。
基因克隆(Genecloning):是指对基因进行分离和扩大繁殖等操作过程,其目的在于获得大量的基因拷贝,在技术上主要包括载体构建、大肠杆菌遗传转化、重组子筛选和扩大繁殖等环节。
基因工程:是通过基因操作,将目的基因或DNA 片段与合适的载体连接转入目标生物细胞,通过复制、转录、翻译外源目的基因以及蛋白质的活性表达,使转基因生物获得新的遗传性状的操作。
基因操作: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。
基因重组:不同来源DNA 分子通过共价连接(磷酸二酯键)而组合成新的DNA 分子的过程。
2、哪些酶可用于DNA 片段的末端标记?Klenow DNA 聚合酶和T4或T7DNA 聚合酶在对DNA 片段进行末端补平反应或末端的置换反应时可引入标记的核苷酸。
3、DNA 聚合酶有哪些类型,各有什么活性?① E.coliDNApolI:5’-3’DNA 聚合酶活性;5’-3’DNA 外切酶活性;3’-5’DNA 外切酶活性。
心相印图文工作室整理luqiu910② E.coliDNApolI大片段(Klenow酶):5′→3′DNA聚合酶活性;3′→5′DNA外切酶活性;5’-3’DNA外切酶活性。
③T4噬菌体DNApol:5′→3′DNA聚合酶活性(与Klenow酶相似);3′→5′外切酶活性(Klenow酶×200):在无dNTP时只有该活性。
(常用于填平dsDNA的3′缩进末端及水解dsDNA的3′突出末端。
)④T7噬菌体DNApol酶活性;1000)。
基因工程药物的制备原理与应用
基因工程药物的制备原理与应用《基因工程药物的制备原理与应用》第一章绪论1、什么是基因工程药物基因工程药物是利用基因工程技术从各种源物中制备出的药物,这些药物也可以称为生物技术药物。
它利用基因工程技术,通过基因改造来调节特定活性物质的产生,以达到治疗疾病的目的。
2、基因工程制备药物的主要过程基因工程制备药物的主要过程包括:基因的挑选、载体的构建、抗生素的筛选、核酸和蛋白质的分离、细胞转染、细胞培养、蛋白质纯化等。
第二章基因工程药物的制备原理1、基因工程药物的制备原理基因工程药物的制备原理主要指以人工合成的基因为原料,利用生物技术将其转移到一定的宿主细胞中,从而使宿主细胞能够表达出活性物质的技术步骤。
基因工程技术可以利用细胞的自然调控机制,将特定的基因插入宿主细胞以及人工合成的基因,从而使宿主细胞能够表达出活性物质的技术。
2、基因工程药物的基本特点(1)个体差异。
因为基因工程药物的基础是基因,而每个体因基因构成的差异,其作为药物的功能也会有不同。
(2)抗药性。
由于基因工程技术容易修改和改变基因,让细胞更容易对抗药物,从而产生抗药性。
(3)安全稳定性。
基因工程药物在制备过程中,无需使用任何有毒物质,因此它们的安全性和稳定性也要比传统药物高得多。
(4)可靠性。
基因工程药物的可靠性良好,因为它们的制备过程相对复杂,在每个环节都有良好的控制。
第三章基因工程药物的应用1、抗癌药物抗癌药物是基因工程药物中应用最为广泛的一类药物。
它们通常使用抗原抗体,可以辨认癌细胞表面抗原,从而发挥抗癌作用。
2、疫苗疫苗是由病原体细胞分裂产生的抗原抗体组成的,是人们预防疾病的重要药物。
基因工程技术可以以人工合成的抗原为原料,将其转入宿主细胞,经过培养等步骤后制成疫苗。
3、生物药物生物药物是由活性酶组成的,其功能是促进特定物质的代谢,从而改变其生物功能,并用于治疗疾病。
基因工程技术可以将生物药物的活性酶插入到宿主细胞,以调节特定物质的产生,从而使活性酶发挥治疗作用。
基因工程原理与技术复习题
《基因工程原理与技术》复习题第一章绪论一、名词解释·基因工程技术:以分子生物学、分子遗传学和生物化学等学科为基础,在分子水平对基因或基因组进行改造,使物种获得新的生物性状,并且能够稳定遗传的一种技术。
·性状:是指生物体所表现的形态结构、生理生化特性、细胞形态或动态过程、解剖构造、器官功能或精神特性、和行为方式等的统称。
·基因:核酸中储存遗传信息的遗传单位,也是储存有功能的蛋白质多肽链或功能RNA序列信息以及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列。
·基因表达:基因经过转录、翻译,产生具有特异生物学功能的蛋白质分子或功能性RNA的过程。
二、简答题1.什么是基因工程技术?请简要描述基因工程技术的基本操作步骤。
答:基因工程技术是指以分子生物学、分子遗传学和生物化学等学科为基础,在分子水平对基因或基因组进行改造,使物种获得新的生物性状,并且能够稳定遗传的一种技术。
广义的基因工程技术是指重组DNA技术的产业化设计与应用,包括上游技术和下游技术两大组成部分,狭义的基因工程是指上游技术。
基因工程技术基本操作步骤:①分离目的基因②将载体与目的基因进行限制性酶切③将外源基因与载体连接起来④重组后的载体转化受体菌⑤转化后对重组子的筛选⑥使外源基因在宿主体内稳定遗传表达2. 请分别描述原核生物和真核生物基因的结构特征。
答:原核生物基因:基因组较小,具有操纵子结构,基因密度高,结构基因中无内含子结构,多为单拷贝,遗传物质载体内部不形成细胞核结构,基因转录产物为多顺反子。
真核生物基因:DNA与蛋白质相结合形成染色体储存在细胞核中,基因转录产物为单顺反子,存在大量的重复序列,基因并不连续,存在内含子结构三、论述题1、什么是基因工程技术?试从理论和技术两个方面谈谈基因工程诞生的基础,并结合基因工程在生物技术中的地位,谈谈基因工程在生物产业中的重要性及发展前景?答:基因工程技术是指以分子生物学、分子遗传学和生物化学等学科为基础,在分子水平对基因或基因组进行改造,使物种获得新的生物性状,并且能够稳定遗传的一种技术。
基因工程绪论
基因工程三大要素之一供体片段
基因工程三大要素之一载体片段
供体进入受体的几种方式
1、Conjugation 中文翻译为“结合” 2、Transformation 中文翻译为“转化” 3、Transfection 中文翻译为“转染” 4、Transduction 中文翻译为“转导” 5、Infection 感染
1 基因表达的概念及调控特点
A 基因表达的概念
基因表达(gene expression)是指基因经过转录、 翻译,产生具有特异生物学功能的蛋白质分子 的过程。基因表达可分为组成性表达和受调控 表达两种形式。
影 响 蛋 白 质 浓 度 的
七
个 环 节
基因表达的调控元件
基因表达的调控元件
• 目的基因的克隆
• 大肠杆菌基因工程
• 酵母基因工程
• 高等动物基因工程
• 高等植物基因工程
• 第二代基因工程
• 第三代基因工程
基因工程的基本概念
➢1 基因工程的基本定义 ➢2 基因工程的基本过程 ➢3 基因工程的基本原理 ➢4 基因工程在生物工程中的地位
常见混用名称
• 基因工程(gene engineering)常和以下名称混用: • 遗传工程(genetic engineering); • 基因克隆(gene cloning); • 分子克隆(molecular cloning); • 基因操作(gene manipulation); • 重组DNA技术(recombination DNA technique)
开形成单链。
• Topoisomerase,主要功能是消除DNA解链过程中所产生的扭曲力。
• DNA结合蛋白,使新解链的DNA保持稳定结构。
基因工程基础知识复习归纳
基因工程复习归纳第一章绪论1.基因工程的定义:是指按照人们的愿望,经过严密的设计,将一种或多种生物体〔供体〕的基因与载体在体外进展拼接重组,然后转入另一种生物体〔受体/宿主〕内,使之按照人们的意愿稳定遗传、并表达出新的性状的技术。
2.基因工程概念的开展:遗传工程→DNA重组技术→分子/基因克隆〔Molecular/Gene→基因工程→基因操作。
应用领域以“基因工程〞、“DNA重组〞为主基因工程基因工程的历史性事件1973:Boyer和Cohen建立DNA重组技术1978:Genetech公司在大肠杆菌中表达出胰岛素1982:世界上第一个基因工程药物重组人胰岛素上市1988:PCR技术诞生1989:我国第一个基因工程药物rhIFNα1b上市2003: 世界上第一个基因治疗药物重组腺病毒-p53上市3.基因工程的三大关键元件基因〔供体〕:外源基因、目的基因载体:能将外源基因带入受体细胞,并能稳定遗传的DNA分子〔克隆载体、表达载体〕。
宿主〔受体〕:,能摄取外源DNA、并能使其稳定维持的细胞〔组织、器官或个体〕。
4.基因工程的根本步骤〔切、接、转、增、检〔大肠杆菌是中心角色〕〔1〕目的基因的获取:从复杂的生物基因组中,经过酶切消化或PCR扩增等步骤,别离出带有目的基因的DNA片断。
〔2〕重组体的制备:将目的基因的DNA片断插入到能自我复制并带有选择性标记〔抗菌素抗性〕的载体分子上。
〔3〕重组体的转化:将重组体〔载体〕转入适当的受体细胞中。
〔4〕克隆鉴定:摘要转化成功的细胞克隆〔含有目的基因〕。
〔5〕目的基因表达:使导入寄主细胞的目的基因表达出我们所需要的基因产物。
第二章 DNA重组克隆的单元操作一、用于核酸操作的工具酶1.限制性核酸内切酶(主要存在于原核细菌中,帮助细菌限制外来DNA的入侵)。
限制性核酸内切酶的功能与类型其中II型限制性核酸内切酶:切割位点专一,适于DNA重组,是DNA重组中最常用工具酶。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
Principle of Gene Engineering
第一章 第一节
第一章
基因工程原理
基因研究的发展阶段:
染色体水平 染色体遗传学 DNA水平 分子生物学 DNA重组 反向生物学
50s
1857-1864:孟德尔碗豆杂交试验
70s
(遗传因子的独立分配规律)
1910年:摩尔根果蝇遗传学研究 (遗传的染色体理论)
基因工程:在体外将核酸分子插入病
毒、质粒或其它载体分子,构成遗传 物质的新组合,并使其掺入到原先没
有这类分子的寄主细胞内,而能持续
稳定繁殖。
关键要素:
• 目的基因的制备 • DNA重组(限制性内切酶) • 运输工具——基因克隆载体
• 目的基因导入受体细胞
• 外源基因的表达
1.1.2 基因工程理论依据
黎孟枫等译,科学出版社。
第一章 第一节
基因工程原理
第一章 绪论——基因工程概况
1.1引言 1.1.1基因工程含义 ——指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其它载体分子, 构成遗传物质的新组合,并使其掺入到原先没有这类分子的 寄主细胞内,而能持续稳定繁殖。 基因工程英文:
genetic engineering, gene manipulation, recombinant DNA technique, gene cloning, molecular cloning
转 移 大 鼠 生 长 素 基 因 的 小 鼠
1.2 基因工程研究内容
• 目的基因分离 • 制备重组DNA分子 • 重组DNA分子转移到适当的受体细胞 • 筛选出获得了重组DNA分子的受体细胞克隆
• 提取已扩增的目的基因
• 目的基因克隆到表达载体上,表达,产生目标产物
第一次课结束
1.3 基因操作的基本技术
• 化学降解法(Maxam-Gilbert法):250bp
1977年,A.M.Maxam和W.Gilbert建立的DNA片段序列的测定方法
DNA分子末端放射性标记
四个独立的降解体系 G反应:G甲基化(硫酸二甲酯) G+A反应:A和G质子化(甲酸) T+C反应:T和C嘧啶环断裂(肼) C反应:C嘧啶环断裂(高盐、肼)
第一章 第一节
基因工程原理
《基因工程》,龙敏南 等著, 科学出版社,普通高等教育 “十一五”国家级规划教材
参考书
• Gene cloning, T.A. Brown. Third edition. • 基因工程原理,吴乃虎编著,科学出版社 • 基因工程概论,张惠展编著,华东理工大学出版社。
• 植物基因工程原理与技术,王关林,方宏筠主编,科学出版社。 • 分子克隆实验指南,J. Sambtook, EF Frish, T Maniatis, 金冬雁,
电泳 放射自显影
DNA序列分析仪
(5)基因扩增(gene amplification)
聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR )
1985年,美国,Mullis:体外快速扩增特定基因或DNA序列的方法。成
果发表在Science上。 Kary Banks Mullis,1944年12月28日-
肿瘤 贫血 白血病 血栓症
1985 1986
1989 1988 1991 1987
欧洲 欧洲
欧洲 欧洲 美国 美国
第二次课结束
国家
日本 美国 美国
用途
巨人症 糖尿病 侏儒症
上市时间
国家
1982 1985
欧洲 美国
人α-干扰素(IFN) 乙肝疫苗(HBsAgV)
人白细胞介素 人促红细胞生成素(EPO) 人粒细胞集落刺激因子(G-CSF) 人组织纤溶酶原激活剂(t-PA)
1980 1983
1984
美国 美国
美国 日本
病毒 乙肝
总DNA分子
DNA片段
放射 自显影
洗脱
Southern印迹杂交显色图片
用途:确定DNA 大小,鉴定DNA转化结果。
Northern Blotting杂交:1979年,J.C.Alwine等,应用于特定性状基因在
mRNA水平上的动态表达研究。。
流程:RNA混合物进行琼脂糖凝胶电泳→分离得到的RNA转膜→与放射性 标记的探针杂交 →结果分析
电 泳 方 向
EB分辨率: 0.05μg/带
+
(2)核酸的分子杂交
1968年华盛顿卡内基学院 Roy Britten等
原理:带有互补的特定核苷酸序列的单链DNA或RNA混合,互补区段 会退火形成双链结构。
常见的分子杂交:
待测分子 探针
Southern blotting: DNA,
DNA/RNA
Northern blotting: RNA,
(3)基因工程的诞生
1972年,美国斯坦福大学的 P.Berg 第一次实现了DNA 体外重组。
EcoR I切割
T4 DNA连接酶
猿猴病毒SV40 DNA λ 噬菌体 DNA 重组DNA分子
1973年,Cohen等获得了抗四环素和新霉素的重组菌落
TcrNer,标志着基因工程的诞生:
Kanamycin R6-5
Dot/slot blotting:DNA芯片
DNA/RNA
in situ hybridization:组织原位杂交
Western blotting:蛋白质/抗原、抗体
Southern Blotting杂交:
——1975年,英国人Southern创建,是研究DNA图谱的基本技术。
酶切
电泳
变性、 转 移 到 滤 膜 上 用32P标记的 DNA探针杂交 (印迹杂交) ( 核 酸 印 迹 )
• 基因具有相同的物质基础:DNA • 基因可切割 • 基因可转移 • 多肽——基因 • 遗传密码通用性:三联密码 • 基因遗传
1.1.3 基因工程研究的基本路线
基因工程:在体外将核酸
分子插入病毒、质粒或其
它载体分子,构成遗传物 质的新组合,并使其掺入 到原先没有这类分子的寄 主细胞内,而能持续稳定 繁殖。
模板 标记的引物 DNA聚合酶 dNTP 双脱氧链终止物ddNTP
Frederick Sanger
1958年:确定胰岛素结构,获得诺贝尔化学奖 1980年:发明Sanger测序法,再诺贝尔化学奖
1918年8月13日-2013年11月19日,英国生物化学家。 是第四位两度获得诺贝尔奖,以及唯一获得两次化学奖的人。
(2)技术上的三大发明:
1. DNA分子的体外切割与连接技术 1970年,Smith等在流感嗜血杆菌中分离纯化了核酸限制性内切酶 HindⅢ;1972年,EcoR Ⅰ。
2.
DNA分子的核苷酸序列分析技术
3.
基因工程载体
pBR322和pUC13等载体。
Cohen发现质粒pSC101,并作为基因工程的载体使用.
1.1.4基因工程发展史
(1)理论上的三大发现:
• 1944, Avery的肺炎双球菌实验,确定了遗传的物质基础 是DNA。 • DNA的分子结构及复制机理:50年代,Watson和Crick
提出DNA的双螺旋结构模型和半保留复制的机理。
• 1958,Crick提出“中心法则”;1961年,Jacob和 Monod “操纵子学说” DNA——RNA-——蛋白质 阐明了遗传物质的流向和表达问题。
EcoR I
DNA 连接酶
重组质粒
Tetracycline pSC101 转化大肠杆菌 Kanr 和 Tetr
Cohen体外重组实验的意义:
1. pSC101质粒可以作为基因克隆的载体. 2. 能够将外源DNA导入寄主细胞. 3. 质粒-大肠杆菌是一种成功的基因克隆 体系.
(4) 发展过程中的重大事件
• 外源基因的表达 • 基因工程的应用
第一章 第一节
基因工程原理
基本要求
• 掌握基因克隆的基本工具,特别是不同的载体。 • 克隆基因的基本方法。
• 怎样利用基因重组技术研究基因的结构、表达和调控。
• 利用基因工程生产重组蛋白,基因工程在医药和农业上的应用。 • 能够设计一个基因克隆的程序。 • PCR技术基本原理和应用 • 能够根据酶切结果判读酶切图谱,以及判读DNA序列的能力。
1944年:Avery细菌转化实验(基因的化 学本质是DNA) 1953年:Watson-Crick DNA双螺旋模型
1909年,丹麦W. Johannsen,Gene专业名词诞生,“给予生命”
学习内容
• 概论 • DNA重组(限制性内切酶) • 运输工具——基因克隆载体 • 目的基因的制备
• 目的基因导入受体细胞
基本原理:
高温变性
低温退火
中温延伸
1.4 基因克隆需要特殊的工具和技术
• 运输工具: 细菌质粒 病毒染色体 • DNA操作技术 纯化DNA 剪切DNA分子 分析DNA片段大小连接DNA分子
将DNA转入受体细胞重组子的鉴定
1.5 基因工程的意义
• 大规模的生产生物分子
• 设计构建新物种
• 搜寻、分离和鉴定生物体尤其是人体内的遗传信息。
检测方法:电泳
放射自显影读出DNA序列长度:250bp
Sanger法基本过程:
*
CCTCGTTCATGACAAGCGTCTCA
* ddCGCAGAGT * ddTGTTCGCAGAGT * ddACTGTTCGCAGAGT *
ddGAGT
* * * *
DNA Sequencing via the Sanger Method
(3)细菌的转化(Transformation)
——一种细菌菌株由于捕获了来自另一种细菌菌株的