基因工程的基本内容
基因工程ppt课件
的 基
出相应的性状）。淘汰无变化的个体，保留有
本 内
相应变化的个体进一步培养、研究。
容
例：用棉铃饲喂棉
铃虫，如虫吃后不出现
中毒症状，说明未摄入
中
央
电
教
馆
资
源
中 心
21
目的基因或摄入目的基 因未表达。如虫吃后中 毒死亡，则说明摄入了 抗虫基因并得到表达。
基 因 工 程 的 基 本 内 容
中
央
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教
馆
资
央
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教
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源
中 心
15
提取目的基因
将需要的基因从供体生物的细胞内提取出来。
取出 DNA
用限制酶 切断DNA
目前被较广泛 提取使用的目的基 因有：苏云金杆菌 抗虫基因、人胰岛 素基因、人干扰素 基因、种子贮藏蛋 白基因、植物抗病 基因等。
提取目的基因的方法（一）
基 直接分离基因——鸟枪法
因 工
将供体生物的DNA用限制
程 的
酶切割为许多片段，再用运载
基 本Biblioteka 体将这些片段都运载到受体生
内 物的不同细胞中去。只要有一
容 个细胞获得了需要的目的基因
并得以表达，基因工程就算成
功了。
中 央
该法最大的缺点是带有很
电 教
大的盲目性，工作量大，成功
馆
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率低。且不能将真核生物的基
中 心
16 因转移到原核生物中去。
用限制酶 切成许多
源
中 心
22
几种限制性内切酶
返回
基 因 工 程 的 基 本 内 容
中
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电
教
生物基因工程知识点总结
生物基因工程知识点总结生物基因工程是一种通过改变生物体的遗传物质来改变其性状的技术。
它涉及到许多关键的知识点，如下：1. 基因：基因是生物体内控制特定性状的遗传信息单位。
它是DNA分子中的一个特定序列，负责编码产生蛋白质。
2. DNA：脱氧核糖核酸（DNA）是生物体内存储遗传信息的分子。
它由四种碱基（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶）组成的两条螺旋状链结构。
3. 基因表达：基因表达是指基因通过转录和翻译的过程将DNA的遗传信息转化为蛋白质的过程。
4. 转基因：转基因是指将外源基因导入到另一种生物体的基因组中，使其表达新的性状。
转基因技术是生物基因工程的核心。
5. 基因编辑：基因编辑是一种通过直接修改组织或细胞中的基因序列来改变生物体遗传信息的技术。
常用的基因编辑工具包括CRISPR/Cas9、TALENs和ZFNs。
6. 载体：载体是一种用于将外源基因导入到生物体中的工具。
常用的载体包括质粒、病毒和细胞。
7. 克隆：克隆是指通过人工手段复制一个生物个体的基因组。
克隆技术可以用于繁殖优良的动植物品种和疾病模型的制备。
8. 基因检测：基因检测是一种用于检测个体的遗传信息的技术。
它可以用于遗传病的筛查、个体的亲缘关系鉴定和种群遗传学的研究。
9. 合成生物学：合成生物学是一种基于工程原理设计和构建新的生物系统的学科。
它通过组合基因和其他生物部件来设计具有特定功能的新生物体。
10. 生物安全：生物安全是指在进行生物基因工程研究和应用时保护人类和环境的安全。
它包括对实验室条件的控制、对转基因生物体的监管和对风险评估的实施。
以上是生物基因工程的一些主要知识点，它们一起构成了生物基因工程这个学科的基础和核心。
基因工程的基本步骤
解读基因工程的基本步骤（以培育抗虫棉为例）：1.培育转基因抗虫棉的技术流程：⑴提取目的基因（抗虫基因）：⑵目的基因与运载体结合：⑶目的基因导入受体细胞：⑷目的基因的检测与表达：2.重点理解基因工程基本内容的五个要点：⑴基因工程的基本内容大致是：① 提取目的基因：获取目的基因是基因工程研究和应用的关键内容之一。
获取原核细胞的目的基因通常用鸟枪法，也可以用人工合成法。
获取真核细胞的目的基因一般用人工合成法。
单个目的基因在整个基因组中所占的比例极其微小，除少数例外，绝大多数基因难以直接分离得到。
为了解决这个难题，一种可行的方法就是将这个基因扩增，增加成功分离目的基因的可能性。
但是由于要分离的目的基因往往是未知基因，因此无法苏云金芽孢杆菌（供体细胞的DNA ） 许多DNA 片段 （含有抗虫基因） 质粒 （运载体） 限制酶含抗虫基因的细胞 载入 扩增 培养选择含重组质粒的土壤农杆菌 离体棉花叶片组织（受体细胞）侵 染 离体棉花叶片组织（受体细胞） 愈伤组织 再生植株转基因抗虫棉植株（表现出特定性状）分化 诱导选择 检测对它进行特异性扩增，而只能对所有的基因进行扩增。
然后再根据不同的方法将所需的克隆基因筛选出来，最后分离得到目的基因。
故获取的目的基因需要进行扩增和分离（方法多种且复杂）。
②将目的基因与运载体结合：用同一种限制酶切割运载体与目的基因，再将目的基因与能够自我复制并具有选择标记的运载体在体外利用连接酶连接，形成重组DNA分子。
限制性内切酶和连接酶是基因工程关键的工具酶。
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。
DNA连接酶用于连接各种DNA片段，使不同基因重组。
③将目的基因导入受体细胞：用人工方法使体外重组的DNA分子转移到受体细胞，主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
目的基因进入受体细胞后，就可以随着受体细胞的繁殖而复制。
目的基因与运载体在体外连接重组后形成重组DNA分子，该重组DNA 分子必须导入适宜的受体细胞中方能使外源目的基因得以大量扩增或表达。
高中生物知识梳理复习 基因工程的基本内容
一基因工程的基本内容教学目的1．基因工程的概念（A：知道）。
2．基因操作的工具和基本步骤（A：知道）。
重点和难点1．教学重点基因操作的工具和基本步骤。
2．教学难点（1）限制性内切酶和运载体的作用。
（2）提取目的基因的方法和目的基因导入受体细胞的途径。
教学过程【板书】基因工程的概念基因的剪刀——限制性内切酶基因操作的工具基因的针线——DNA连接酶基因工程基因的运输工具——运载体的基本内容提取目的基因基因操作的目的基因与运载体结合基本步骤将目的基因导入受体细胞目的基因的表达与检测【注解】一、概念：基因拼接技术或DNA重组技术,是在生物体外对，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物有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。
二、操作工具（一）基因的剪刀——限制性内切酶主要存在于微生物体内，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。
切开的带有几个伸出核苷酸的DNA单链切口，被称为黏性末端。
（二）基因的针线——DNA连接酶黏性末端的氢键可以重新形成，但DNA“骨架”末端的连接要靠DNA连接酶（三）运输工具——动载体能够在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切位点，以便与外1．具备条件源基因连接具有某些标记基因，便于进行筛选2．举例：质粒、噬菌体和动、植物病毒等3．质粒：最常用的运载体，存在于细菌和酵母菌，是很小的环状DNA。
它的存在与否对宿主细胞的生存没有决定性作用，但质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
三、操作步骤直接分离基因：鸟枪法（操作简单、具有一定的盲目性）（一）提取目的基因反转录法人工合成基因人工合成法（由已知的氨基酸序列→mRNA序列→基因的核苷酸序列→以单核苷酸为原料合成目的基因（二）目的基因与运载体结合（用同种限制酶切割目的基因和质粒，让两者形成重组质粒）（三）将目的基因导入受体细胞1．常用的受体细胞有：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等2．若用细菌作受体细胞，为便于导入，常用氯化钙处理细菌细胞（四）目的基因的表达和检测【同类题库】基因工程的概念（A：知道）．科学家们经过多年努力，创立了新兴生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是（B）A．定向提取生物体的DNA分子 B．定向地对DNA分子进行人工“剪切”C．在生物体外对DNA分子进行改造 D．定向地改造生物的遗传性状．工程菌是指（C）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的新细胞株系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基因操作的工具和基本步骤（A：知道）．下列关于基因工程的叙述正确的是（D）A．DNA连接酶能使两个粘性末瑞之间的碱基结合B．限制性内切酶的切口一定是GAATTC的碱基序列C．质粒是基因工程中唯一用作运载目的基因的工具D．对目的基因进行大量复制的过程可称为分子“克隆”．有关基因工程的叙述，正确的是（B）A．限制性内切酶只在获得目的基因时才用B．蛋白质的结构可以为合成目的基因提供资料C．质粒都可以作为运载体D．重组质粒的形成在细胞内完成．基因工的操作步骤：①使目的基因与运载体相结合②将目的基因导入受体细胞③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求④提取目的基因，正确的操作顺序是（C）A．③②④① B．②④①③ C．④①②③ D．③④①②．下列有关基因工程技术的叙述，正确的是（C）A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C．选用细菌为重组质粒受体细胞是因为质粒易进入细菌细胞且繁殖快D．只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达．有关基因工程的叙述正确的是（D）A．限制性内切酶只在获得目的基因是才用 B．重组质粒的形成在细胞内完成C．质粒都可作运载体 D．蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料．实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。
基因工程的基本内容
DNA合成仪
PCR扩增仪
二 目的基因与载体结合
用与提取目的基因相
同的限制酶切割质粒 使之出现一个切口， 将目的基因插入切口 处，让目的基因与载 体在T4DNA连接酶的 作用下连接形成重组 DNA分子。
基因组DNA用限 制酶切割为许多 片段，再用载体 将这些片段都运 载到宿主细胞并 进行扩增，得到 分子克隆的混合 体，这样酶
……
克隆、转化、培养、鉴定基因•构建流程 抽提基因组DNA 用限制酶切割制备DNA片段 DNA片段与载体重组
前三个字母来自于菌种名称 H. influenzae， “H”代表细菌属名，用大 写，“in”代表种名，用小写； “ｄ”表示菌 株为Rｄ株；“Ⅲ”表示分离到的第三个限制酶。
EcoRI—Escherichia coli RI HindⅢ—Haemophilus influensae d Ⅲ SacI (II)—Streptomyces achromagenes I (Ⅱ)
白色菌落
提取DNA 电泳
重组DNA Ap r
3 λ噬菌体
λ噬菌体线性双链DNA病毒，全长50000bp，含66个基因。 具有末端互补的12bp的互补单链,是天然的粘性末端， 称为cos位点。感染细菌后粘端互补成双链环状,并以 滚环方式复制。 λ噬菌体可以容纳较大的目的基因。例如用置换法可去 掉长达20kb的λDNA，换入相应长度的目的基因。为 增加克隆载体插入外源基因的容量，还设计有柯斯质 粒载体（cosmid vector)，细菌人工染色体(BAC)， 酵母人工染色体载体(YAC)。 基因构建常使用λ载体；1)限制酶切
利 用 菌 落 颜 色 筛 选 重 组 子
2)DNA重组 无DNA插入
外源DNA 有DNA插入
第一章 基因工程概述
或新性状的DNA体外操作程序，也称为分子克隆技术。
因此，供体、受体、载体是重组DNA技术的三大基
本元件。
基因工程的基本概念
B 基因工程的基本定义
基因工程是指重组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。上游技术指的
是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNA技
术）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模
酶工程
基因工程的基本概念
D 基因工程的基本形式
第一代基因工程 蛋白多肽基因的高效表达 经典基因工程 第二代基因工程 蛋白编码基因的定向诱变 蛋白质工程
第三代基因工程 代谢信息途径的修饰重构 途径工程
第四代基因工程 基因组或染色体的转移
基因组工程
第二节 基因工程的诞生和发展
一、基因
泛基因阶段
孟德尔遗传因子阶段
（如胰岛素）、干扰素、乙肝疫苗等 研制新型疫苗（HIV、霍乱、单纯疱疹病毒等）
生产具有药用价值的生物制剂，如水蛭素等
3. 基因诊断
– 遗传性疾病的分子诊断
– 癌症的分子诊断 – DNA指纹
4. 基因治疗
是指将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿因基因缺陷和异 常引起的疾病，以达到治疗目的。
3．断裂基因
1个基因被间隔区分成不连续的若干区段，这种编码序列不连续的间断基因被称为 断裂基因。
4．假基因
不能合成出功能蛋白质的失活基因 。
5．重叠基因
不同基因的核苷酸序列有时是可以共用的 即重叠的。
现代对基因的定义是DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列， 是遗传物质的最小功能单位。
二、 基因工程的诞生
顺反子阶段
1957 年，本泽尔（Seymour Benzer）以T4噬菌 体为材料，在DNA分子水平上研究基因内部的精细结 构，提出了顺反子（cistron）概念。 顺反子是1个遗传功能单位，1个顺反子决定 1条多肽链。
基因工程原理
基因工程原理内容提要1.基因工程又称基因操作、重组DNA技术, 是P. Berg等于1972年创建的。
基因工程技术涉及的基本过程包括“切、连、转、选”。
该技术有两个基本的特点∶分子水平上的操作和细胞水平上的表达。
2.基因工程中使用多种工具酶，包括限制性内切核酸酶、DNA连接酶和其他一些参与DNA合成与修饰的酶类。
3.限制性内切核酸酶是基因工程中最重要的工具酶，属于水解酶类。
根据限制性内切核酸酶的作用特点，被分为三大类。
Ⅱ类限制性内切核酸酶是基因工程中最常用的酶，该类酶的分子量小，专一性强,切割的方式有平切和交错切, 作用时需要Mg++作辅助因子, 但不需要ATP和SAM。
第一个被分离的Ⅱ类酶是Hind Ⅱ。
4.连接酶是一类用于核酸分子连接形成磷酸二酯键的核酸酶，有DNA连接酶和RNA连接酶之分。
基因工程中使用的连接酶来自于原核生物，有两种类型的DNA连接酶∶连接酶和T4-DNA连接酶。
基因工程中使用的主要是T4DNA 连接酶，它是从T4噬菌体感染的中分离的一种单链多肽酶，既能进行粘性末端连接又能进行平末端连接。
5.载体是能将分离或合成的基因导入细胞的DNA分子，有三种主要类型∶质粒DNA、病毒DNA、科斯质粒，在这三种类型的基础上，根据不同的目的，出现了各种类型的改造载体。
6.DNA重组连接的方法大致分为四种: 粘性末端连接、平末端连接、同聚物接尾连接、接头连接法。
粘性末端连接法是最常用的DNA连接方法,是指具有相同粘性末端的两个双链DNA分子在DNA连接酶的作用下, 连接成为一个杂合双链DNA。
平末端连接是指在T4 DNA连接酶的作用下, 将两个具有平末端的双链DNA分子连接成杂种DNA分子。
同聚物加尾连接就是利用末端转移酶在载体及外源双链DNA的3'端各加上一段寡聚核苷酸, 制成人工粘性末端, 外源DNA和载体DNA分子要分别加上不同的寡聚核苷酸,如dA(dG)和dT(dC), 然后在DNA连接酶的作用下, 连接成为重组的DNA。
人教版生物选修一知识点
人教版生物选修一知识点人教版生物选修一知识点：基因工程基因工程是一种现代生物技术，通过改变生物体遗传物质的组成和性状，用于改良农作物、培育优良品种、治疗遗传疾病等。
基因工程技术的发展和应用，对人类社会和生态环境都产生了巨大的影响。
基因工程的主要目的是通过改变生物的遗传物质，来获得我们所需要的性状。
其实现的具体步骤包括基因的定位、分离、克隆和转移等。
通过基因工程，我们可以在植物和动物细胞中引入外源基因，从而改善其性状。
基因工程的最大特点就是可以突破物种界限，实现外源基因的转移和表达。
通过基因工程，我们可以在植物中引入抗虫基因或抗病基因，使得植物具有抗虫或抗病的能力。
此外，还可以通过基因工程在植物中引入抗性基因，从而提高植物对病毒、真菌等外界环境压力的抵抗能力，实现对传统育种方法的补充和完善。
基因工程技术还可以在动物领域得到应用，通过基因工程，我们可以在动物体内引入外源基因，使得动物具有某种特定的性状。
比如，我们可以通过基因工程使家畜具有更高的生长速度，更好的肉质品质等。
此外，基因工程还被应用于医学领域。
利用基因工程技术，我们可以制备一些重组蛋白药物，用于治疗各种遗传性疾病、瘤细胞、病毒感染等。
另外，基因工程技术也可以应用于干细胞疗法、基因治疗等领域。
尽管基因工程技术有着广阔的应用前景，但是在实际操作中也存在一些潜在的风险和争议。
比如，基因工程技术的应用可能会导致生物多样性的减少，影响生态平衡。
此外，在食品安全等领域的应用也存在一定的风险和争议，需要进行严格的监管和管理。
总之，基因工程技术是一种具有广泛应用前景的生物技术，其应用领域涵盖了农业、医学、动物领域等多个领域。
通过基因工程技术的应用，可以有效地改良生物的性状，提高生物的适生性和生产力，从而为人类社会的发展和进步做出重要的贡献。
然而，基因工程技术的应用也需要充分考虑其风险和争议，采取相应的管理措施，以确保其安全有效地应用。
1。1基因工程的基本内容
11生物细胞中含有细胞质基因的结构是 A. 细胞核和染色体 B．染色体和核糖体 C．线粒体和质粒 D．线粒体和叶绿体
(
)
12目前常被使用的基因载体有（ ） A．质粒 B．噬菌体 C．染色体 D．动、植物病毒
13。1997年，科学家将动物体内的能够合 成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组， 并且在大肠杆菌中表达成功。如右图，请据 图 回 答 问 题 。 (1)此图表示的是采取______________方法 获 取 ___ 基 因 的 过 程 。 (2)图中①DNA是 以____________为模板， _____________形成单链DNA，在酶的作用 下 合 成 双 链 DNA ， 从 而 获 得 了 所 需 要 的 ____________________________ 。 (3)图中②代表的是_________________酶， 在 它 的 作 用 下 将 质 粒 切 出 _____ 末 端 。 (4)图中③代表重组DNA，含______基因。 (5) 图 中 ④ 表 示 的 过 程 是 _________________________。
E· DNA连接酶和T4 DNA连接酶。 coli
两者都是将双链DNA片段“缝合”起来，恢复 被限制酶切开的两个核苷之间的磷酸二酯键。 但E· DNA连接酶只能“缝合”黏性末端不 coli 能“缝合”平末端；而T4 DNA连接酶既能“缝 合”黏性末端又能“缝合”平末端。
（二）基因操作的工具
• “分子缝合针”——DNA连接酶
D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供 资料
巩固练习
5）基因工程是在DNA分子水平上进行设计 施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行 碱基互补配对的步骤是 （C） A、人工合成目的基因
基因工程的理论基础是什么
基因工程的理论基础是什么简介基因工程是一门将DNA技术应用于生物学和医学领域的学科。
它涉及人为地操纵和编辑基因，以便改变生物体的特性和功能。
基因工程的理论基础是一系列关于基因和遗传信息的原理和概念，包括基因结构、DNA复制、基因表达和基因调控等。
基因结构基因是生物体内控制遗传信息传递和表达的基本单位。
它们由DNA分子组成，DNA分子是由四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳟嘌呤）组成的双螺旋结构。
基因包含着编码特定蛋白质的遗传信息。
基因中的信息以特定的顺序编码为DNA中的核苷酸序列。
DNA复制DNA复制是基因工程中的一个关键过程，它使得细胞能够产生相同或相似的DNA分子。
在DNA复制期间，DNA的双螺旋结构被解开，每个DNA链上的碱基被配对，最终形成两条完全相同的DNA分子。
这个过程能够使得遗传信息得以传递给细胞的后代。
基因表达和基因调控基因表达是指基因通过转录和翻译过程产生特定蛋白质的过程。
在转录过程中，DNA的信息被转录成RNA分子，然后通过翻译过程将RNA翻译成蛋白质。
基因调控是控制基因表达的过程，它包括激活和抑制基因的调控元件和转录因子等。
基因调控使得细胞能够根据需要合理地调节基因表达水平，以适应不同环境和生理需求。
基因工程的应用基因工程的理论基础为其在众多领域的应用提供了支持。
基因工程技术已经被广泛应用于医学、农业和环境保护等领域。
在医学领域，基因工程技术被用于生产重组蛋白质药物，如胰岛素和生长因子等。
此外，基因工程还在基因治疗方面有着重要的应用，通过介入细胞基因表达系统来治疗遗传性疾病。
在农业领域，基因工程技术被用于培育转基因作物，以提高产量和抗性。
例如，转基因植物可以被设计成抗虫、耐旱或耐盐等特性，以应对不同的环境条件。
在环境保护领域，基因工程技术可以用于修复环境污染和减少污染物的产生。
例如，通过转基因微生物，可以加强其对污染物的降解能力，帮助净化土壤和水体。
结论基因工程的理论基础是一系列关于基因和遗传信息的原理和概念。
基因工程pdf
基因工程一、基因工程的定义和发展基因工程是指通过分子生物学技术，对生物体基因进行修饰、重组、转移、克隆和表达，以达到改善生物性状、治疗疾病、改良农作物和工业微生物等目的的技术。
自20世纪70年代以来，基因工程在科学界得到了广泛关注和发展。
随着相关技术的不断进步，基因工程已经成为现代生物学研究的重要领域之一，为人类疾病治疗、农业生产、工业生物技术等领域提供了强大的技术支持。
二、基因工程的基本技术基因工程涉及的基本技术包括DNA的分离和纯化、PCR扩增、基因克隆、基因表达和基因编辑等。
这些技术为基因工程的研究和应用提供了基础工具。
三、基因克隆基因克隆是基因工程的核心技术之一，它通过将目的基因从生物体中分离出来，并将其重组到载体DNA分子中，从而获得重组DNA分子。
重组DNA分子可以在受体细胞中复制和表达，从而实现目的基因的遗传和表达。
基因克隆技术为基因功能研究、蛋白质表达和药物开发等领域提供了重要的技术支持。
四、基因表达基因表达是指将重组DNA分子导入受体细胞后，目的基因在细胞内被转录和翻译，进而产生相应的蛋白质。
基因表达是基因工程研究的重要内容之一，通过调节目的基因的表达水平，可以实现对生物性状的改良和优化。
五、基因编辑基因编辑是指通过特定的酶对DNA分子进行精确的修饰和剪切，以达到治疗遗传性疾病或消除有害微生物的目的。
CRISPR-Cas9系统是一种常用的基因编辑工具，它可以通过对特定DNA序列的精准定位和剪切，实现对特定基因的敲除、插入或替换。
基因编辑技术的发展为人类疾病治疗、生物安全保护等领域提供了新的可能。
六、基因测序基因测序是指通过测定生物体DNA分子的序列，来了解其遗传信息的过程。
随着第二代测序技术的发展，基因测序已经成为基因工程研究的重要手段之一，它可以帮助我们更深入地了解生物体的遗传信息，为疾病诊断、个性化治疗和生物进化研究等领域提供重要的数据支持。
七、基因工程在医学中的应用基因工程在医学领域有着广泛的应用，包括疾病诊断、治疗和预防等方面。
基因工程的基本内容
基于细胞治疗和软骨、心脏和其他器官的再生方法进行研究，有望缓解或治愈某些难治性疾 病和病症，如糖尿病和帕金森病。
基因工程在农业领域的应用
转基因玉米和其他灌溉作物 调节果树、灌木和花卉
提高农作物的产量。
帮助生长技巧和降低某些病害。
水产养殖
帮助增加渔业产量和提高食品品 质。
基因工程的伦理和法律考虑
虽然基因编辑技术在某些情况下很有用，但其他人不同意因为纵容人类做出不道德的决定，而改变生命体的基 因。因此，需要制订法律和伦理规範，确保基因工程的使用得到监管。 相关国际机构已经进行了许多的咨询、讨论和建议，以调节基因研究、生育技术、基因流动和伦理问题等方面。
基因工程的风险与挑战
风险
• 可能增加突变和新病害的风险。 • 导致环境释放的有毒化学物质等带来风险。 • 可能导致技术上的漏洞，暴露弊端。
挑战
• 提高生物的耐受性和能力，减小农业之类的 费用。
• 使北极地区和生态环境得到改变，以更好地 预测地球变化。
• 与药治和疾病有关的方面的治疗方法发生改变。
基因工程的未来发展趋势
科学家正面对未来发展趋势，以更好地利用基因组学和基因编辑技术，通过 调节作物能力、动物品种和人类健康等内容，创造一个更美好的世界——知 识经济的创新升级和后工业革命的胜利。
基因克隆技术
利用PCR(聚合酶链反应)复制基因，并将复制后 的基因用于人工细胞中。
基因编辑技术
利用CRISPR/Cas9系统，对个别基因进行精确编 辑操作，达到修复性、治疗性的目的。
基因工程在医学领域的应用
1
基因检测
帮助人们检测患病风险，更好地预测以及治疗传染性疾病、癌症等。
2
基因治疗
利用基因编辑技术、载体等工具来进行特定的基因治疗，治疗疾病。
基因工程的基本内容
基因工程的基本内容一、基因工程的概念及特点：1、基因工程的概念：基因工程，又叫基因拼接技术或DNA重组技术，是指在生物体外，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，产生出人们所需要的基因产物。
例如：1、基因的剪刀——限制性内切酶（限制酶）(1)存在：主要存在于微生物中。
能将外来DNA切断，但对自己的DNA无损害，可保护细胞原有的遗传信息。
目前已发现200多种限制酶。
(2)特点：专一性，即每一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点切割DNA分子。
各种限制性内切酶的酶切位点不同。
但这种能被特异识别的切割部位都具有回文序列。
在切割部位，一条链正向读的碱基顺序与另一条链反向读的碱基顺序完全一致。
例：现有一长度为1000碱基对(bp)的DNA分子，用限制性核酸内切酶Eco R1酶切后得到的DNA分子仍是1000 bp，用Kpnl单独酶切得到400 bp和600 bp两种长度的DNA分子，用EcoRl、Kpnl同时酶切后得到200bp和600bp两种长度的DNA分子。
该DNA分子的酶切图谱正确的是：（）2、基因的针线——DNA连接酶DNA连接酶的作用：把两条DNA黏性末端之间的缝隙“缝合”起来。
3、基因的运输工具——运载体(注意：不能将运载体也当作工具酶，它不是酶。
)运载基因的工具，通过它将目的基因运送到宿主细胞(1)运载体的作用：通过它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制(2)运载体应具备的条件：①运载体应能够在宿主细胞内复制并稳定地保存。
这样才能向后代传递。
②运载体应具有多个限制酶的酶切位点，以便与外源基因(目的基因)连接。
③运载体应具有某些标记基因，便于筛选。
如：对抗生素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等，这样运载体是否进入受体细胞，就可通过特定的基因产物来区分。
(3)常用的运载体有：质粒、噬菌体、动植物病毒等，其中质粒是最常用的运载体。
基因工程的概念和主要内容
(6)基因可通过复制把遗传信息传递给下一代：经重组的基因一般来说是能传代的
3.2 基因工程的主要内容
与宏观的工程一样，基因工程 的操作也需要经过“切”、“接”、 “检查”等过程，只是各种操作的工 具不同，被操作的对象是肉眼难以直 接观察的核酸分子。
Hale Waihona Puke 基 因 工 程 的 操 作 过 程
• 基因工程研究的理论依据
(1)不同基因具有相同的物质基础:具有遗传功能的特定核苷酸序列的DNA片段 (2)基因是可切割的：大多数基因彼此之间存在着间隔序列 (3)基因是可以转移的：基因可在不同生物之间转移，或在染色体DNA上移动
(4)多肽与基因之间存在对应关系：普遍认为，一种多肽就有一种相应的基因 (5)遗传密码是通用的：一系列三联密码子同氨基酸之间的对应关系，在所有生物中都
• • • • • •
一、基因研究的发展过程 二、DNA的组成、结构和功能 三、基因工程的概念及主要内容 四、工具酶和基因载体 五、基因工程的基本技术 六、基因工程在食品产业中的应用
三、基因工程的概念及主要内容
3.1 基因工程的概念 3.2 基因工程的主要内容
3.1 基因工程的概念
基因工程也就是DNA重组技术，是用人工的方法 把不同生物的遗传物质（基因）分离出来，在体外进 行剪切、拼接、重组，形成重组体，然后再把重组体 引入宿主细胞中得以高效表达，最终获得人们所需要 的基因产物。
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精品文档一、名词解释1、感受态细胞：就是处于能吸收外源DNA分子的生理状态的细胞2、转化：是指以质粒为载体，将外源DNA分子引入受体细胞，使之获得新的遗传性状的一种过程3、回文序列：从5,一3,端两条链中的核甘酸碱基排列顺序完全相同的序列4、粘性末端：是指DNA分子在限制性内切核酸酶的作用下形成的具有互补减记的单链延伸形成的末端结构，它们能够通过互补碱基间的配对而重新连接起来5、平齐末端：限制性核酸内切酶在识别序列的对称轴上切割，形成的片段末端为平末端6、Ti质粒：是根癌农杆菌中发现的可引发植物产生冠瘿瘤的质粒；7、质粒：是独立于染色体以外的能自主复制的双链闭合环状DNA分子。
8、cos位点：入DNA两端各有12bp的粘性末端，粘性末端形成的双链区域称为cos位点。
9、lacZ'基因：大肠杆菌lacZ的a -肽链序列，是LacZ的氨基端片断。
10、克隆载体：以繁殖外源DNA片段为目的载体通称为克隆载体11、clone：含有目的DNA片段的重组DNA分子或含有该重组分子的无性繁殖12、同尾酶：它们的来源不同，识别的靶序列也不同，但切割后能产生相同的粘性末端的一类限制性核酸内切酶13、同切点酶：又称同裂酶，是一类来源不同而能识别相同靶序列的限制性内切核酸酶14、星号活性：当条件改变时，许多酶的识别位点会改变，导致识别与切割序列的非特异性的现象15、转导：由噬菌体和细胞病毒介导的遗传信息的转移的过程16、转染：以噬菌体为载体，不经过蛋白包装成病毒颗粒，用DNA连接酶使噬菌体DNA环化，在通过质粒转化方式导入受体菌的过程17、感染：以入噬菌体DNA为载体的DNA重组分子包装成病毒颗粒，使其感染受体菌的过程18、基因枪法：又称微弹轰击法、粒子轰击法，是一种借助高速金属微粒将DNA分子引入活细胞的转化技术19、转化率：每微克载体DNA在最佳转化条件下进入受体细胞的分子数，是衡量转化效率的重要指标20、限制性内切核酸酶简称限制酶，是一类能够识别双链DNA分子中的某种特定核甘酸序列(4-8bp),并由此处切割DNA双链的核酸内切酶。
基因工程基本内容
基因工程基本内容
1. 嘿，基因工程到底是啥呀？就像搭积木一样，把不同的基因片段组合起来呀！比如说，我们可以把萤火虫的发光基因放到植物里，哇，那植物不就可以发光啦！这多神奇呀！
2. 你知道基因工程怎么改变生物的特性吗？就好比给生物“换装”，让它们拥有新的“技能”。
例如把抗虫基因放到棉花里，棉花就不容易被虫子侵害啦，这不是超厉害的嘛！
3. 基因工程能做的可多啦！像变魔术一样，把一个生物的优点变到另一个生物身上。
举个例子呀，把鱼的抗冻基因转到西红柿里，那西红柿就能在寒冷的地方生长啦，是不是很有意思呀！
4. 哎呀，基因工程对我们的生活影响可大了呢！就像给我们的生活加了魔法。
比如说利用基因工程生产药物，能救很多人的命呢，这是多么伟大的事情呀！
5. 基因工程能创造出全新的生物哦！这不就像创造了一个新的小伙伴嘛。
像人造的微生物，可以帮助我们处理垃圾呢，多棒呀！
6. 基因工程是不是很牛呀！简直就像给生物开了个“外挂”。
比如让植物能自己生产肥料，就不用我们老是去施肥啦，省事又省力呢！
7. 你想过基因工程有多强大吗？就像一个超级英雄，能解决好多难题呢！比如让一些动物快速生长，这样我们就能更快有肉吃啦，哈哈！
8. 基因工程的未来会怎样呢？肯定像火箭一样飞速发展呀！以后说不定我们能通过基因工程定制自己想要的宠物呢，哇塞，想想就兴奋！
9. 基因工程实在是太神奇啦，它会给我们的世界带来无数的变化和惊喜，我们要好好期待和利用它呀！。
概念和主要内容
基因工程研究的理论依据
一．不同基因具有相同的物质基础:具有遗传功 能的特定核苷酸序列的DNA片段
二．基基因是可以转移的：基因可在不同生物之 间转移，或在染色体DNA上移动
01
多肽与基因之间存在对应关系：普遍认为，一种多肽 就有一种相应的基因
02
1 基因研究的发展过程
3
基因工程的概念及主
要内容
5 基因工程的基本技术
2
DNA的组成、结构和
功能
4 工具酶和基因载体
6
基因工程在食品产业
中的应用
三、基因工程的概念及主要内容
基因工程的概念
添加标题
基因工程的主要内容
添加标题
3.1 基因工程的概念
基因工程也就是DNA重组技术，是用人工的方法把不同生 物的遗传物质（基因）分离出来，在体外进行剪切、拼接、 重组，形成重组体，然后再把重组体引入宿主细胞中得以高 效表达，最终获得人们所需要的基因产物。
5 接观察的核酸分子。
•基2因0工2程X 的操作过程
部门工作总结
WORK SUMMARY
遗传密码是通用的：一系列三联密码子同氨基酸之间 的对应关系，在所有生物中都是相同的
03
基因可通过复制把遗传信息传递给下一代：经重组的 基因一般来说是能传代的
3.2 基因工程的主要内容
1
与宏观的工程一样， 基因工程
2
的操作也需要经过 “切”、“接”、
3
“检查”等过程， 只是各种操作的工
4
具不同，被操作的 对象是肉眼难以直
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基因工程的基本内容基因工程的基本内容一. 本周教学内容：基因工程的基本内容二. 学习内容：本周学习基因工程的操作过程，指导进行基因工程操作时需要的基本工具：限制酶、连接酶、运载体，了解他们的特点，及其在基因工程中的应用。
理解基因工程操作的基本步骤，理解如何提取目的基因，怎样将目的基因导入受体细胞，怎样鉴定试验的成果等等。
了解基因工程对现代社会的贡献及基因工程应用的发展。
三. 学习重点： 1. 基因工程的概念 2. 基因工程的操作工具 3. 运载体的基本条件 4. 基因工程的基本操作步骤 5. 基因工程的应用和发展四. 学习难点： 1. 基因工程工具：限制酶、运载体 2. 运载体的基本要求 3. 基因工程的操作步骤 4. 如何检测基因操作 5. 基因工程应用的两面性五. 学习过程：（一）概念：基因工程――又叫基因拼接技术或DNA 重组技术。
是指在生物体外，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。
概念要点： 1. 在DNA分子水平上进行设计操作的 2. 在生物体外实现的基因改造 3. 对受体细胞进行无性繁殖 4. 重组基因最终表达获得性状（二）基因操作的工具 1. 抗虫棉的培育：将抗虫的基因从某种生物（如苏云金芽孢杆菌）中提取出来，“插入”到棉花的细胞中，与棉细胞中的DNA结合起来，在棉中发挥作用。
2. 技术要点首先：从苏云金芽孢杆菌的一个DNA分子上辨别出所需要的基因，并且把它切割下来其次：将切割下来的抗虫基因与棉的DNA“缝合”起来 A. 基因的剪刀――限制性内切酶全称： DNA限制性内切酶（以下简称限制酶）。
来源：主要来自于微生物中（目前已经发现了200多种限制酶）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分子例如：从大肠杆菌中发现的一种限制酶只能识别GAATTC序列，并在G和A间切开。
补充知识： 1. 限制性内切酶可以水解侵入细菌的外源性DNA分子，保护细菌自身 2. 每种限制性内切酶能识别DNA中4―6个核苷酸的特殊序列 3. 细菌自身相同序列被修饰（甲基化）而不被水解 4. 限制酶能产生交错切口，形成粘性末端 B. 基因的针线――DNA连接酶黏性末端：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对，这样的切口叫做黏性末端。
DNA连接酶：两种来源不同的DNA 用同一种限制酶来切割，然后让两者的黏性末端通过互补的碱基黏合起来，DNA连接酶在断口处把两条DNA末端之间的缝隙“缝合”起来――形成共价键 C. 基因的运输工具――运载体作用：要将一个外源基因，送入受体细胞。
条件：① 能够在宿主细胞中复制并稳定地保存进行复制、表达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常用运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒等。
质粒：是基因工程最常用的运载体，最常用的质粒是大肠杆菌的质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子。
特点：① 含有抗性基因：大肠杆菌质粒中常含抗药基因，如：抗四环素的标记基因② 基因组很小：细菌质粒的大小只有普通细菌染色体DNA的百分之一③ 质粒能够“友好”地“借居”在宿主细胞中。
一般来说，质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性的作用。
④ 质粒的复制则只能在宿主细胞内完成。
来源：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌等细菌中都有质粒。
（土壤农杆菌很容易感染植物细胞，使细胞生有瘤状物。
培育转基因植物时，常常用土壤农杆菌中的质粒做运载体。
）六. 基因操作的基本步骤（一）取目的基因目的基因:是人们所需要的特定基因苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因种子的贮藏蛋白的基因人的胰岛素基因、干扰素基因等主要途径：① 从供体细胞的DNA中直接分离基因② 人工合成基因。
1. 直接分离基因:最常用的方法是“鸟枪法”，又叫“散弹射击法”。
具体操作：供体细胞中的DNA 切成许多片段重组DNA 受体细胞（大量复制）基因扩增分离含有目的基因的细胞把带有目的基因的DNA片段分离出来优点：操作简便缺点：① 工作量大，具有一定的盲目性② 真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，不能直接用于基因的扩增和表达主要应用：如许多抗虫、抗病毒的基因都可以用上述方法获得。
2. 人工合成基因：（1）逆转录法以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的基因。
目的基因mRNA 单链DNA 双链DNA（目的基因序列）（2）化学合成法根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因蛋白质氨基酸序列 mRNA序列 DNA序列目的基因优点：目的性强，比较容易获得真核基因序列缺点：操作技术性强，不容易获取，基因表达不容易控制主要应用：如人的血红蛋白基因、胰岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得。
重要发展：DNA序列自动测序仪对提取出来的基因进行核苷酸序列分析，扩增DNA技术（也叫PCR技术），使目的基因在短时间内成百万倍地扩增。
A. 目的基因与运载体结合 B. 将目的基因导入受体细胞常用受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。
主要手段：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
质粒细菌目的基因扩增感受态细胞：能够接受外源DNA的细胞将细菌用氯化钙处理，以增大细菌细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒易进入受体细胞。
C. 目的基因的检测和表达 1. 转基因结果：① 在全部受体细胞中，真正能够摄入重组DNA分子的受体细胞很少② 重组DNA转移成功的受体细胞不一定能够表达③ 必须通过一定的手段对受体细胞中是否导入了目的基因进行检测。
2. 检测的方法（1）抗性监测：（2）性状检测：受体细胞是否表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。
基因工程的成果与发展前景一. 基因工程与医药卫生 A. 生产基因工程药品传统药品生产：直接从生物体的组织、细胞或血液中提取的原料有限，产品价格昂贵。
如：猪胰岛素，紫草素工程菌生产：通过发酵工程生产高效率、高质量、低成本的药品。
如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等胰岛素：是治疗糖尿病的特效药。
胰岛素生产传统方法基因工程来源猪、牛胰腺提取大肠杆菌工程菌分泌产量4―5克/100千克 100克/1000升培养液比较产量低、价格高、供不应求产量高、工厂化生产、满足患者需要白细胞介素－2：是淋巴细胞产生的一种淋巴因子本质：小分子蛋白质（分布于血清中）功能：能促进淋巴细胞活化和增殖应用：主要用于治疗肿瘤和感染性疾病生产：白细胞介素－2在大肠杆菌中的高效表达，发酵工程生产干扰素：是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白本质：可溶性糖蛋白（分布于血清和组织液）来源：被病毒感染的组织细胞产生（非病毒基因表达产物）功能：① 它是一种抗病毒的特效药，对细菌和真菌感染作用不大② 几乎能抵抗所有病毒引起的感染，如水痘、肝炎、狂犬病等病毒引起的感染，③ 干扰素对治疗乳腺癌、骨髓癌、淋巴癌等癌症和某些白血病也有一定疗效。
干扰素生产传统方法基因工程方法来源从人血液中的白细胞内提取大肠杆菌及酵母菌细胞内获得产量 1mg干扰素/300L血液 20～40mg干扰素/1kg细菌培养物比较基因工程方法生产产量高、效果稳定、成本低，适于工厂化生产基因工程药物：蛋白质产品：胰岛素、干扰素外、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品等疫苗产品：预防乙肝、狂犬病、百日咳、霍乱、伤寒、虐疾等疾病的各类疫苗。
B. 用于基因诊断与基因治疗基因工程技术还可以直接用于基因的诊断和治疗。
1. 基因诊断：用放射性同位素（如32P）、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。
基本原理：分子杂交诊断病例：① 病毒性疾病：利用DNA探针可以迅速地检出肝炎患者的肝炎病毒、肠道病毒、单纯疱疹病毒等多种病毒。
② 诊断遗传性疾病：用β－珠蛋白的DNA探针检测出镰刀状细胞贫血症，苯丙氨酸羟化酶基因探针检测出苯丙酮尿症。
③ 肿瘤诊断中的应用：用白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的DNA探针，可以用来检测白血病。
2. 基因治疗：把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的病例试验：半乳糖血症：常染色体单基因隐性遗传病病理：乳糖代谢异常由于细胞内半乳糖苷转移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷转移酶，因此当乳糖分解成半乳糖后，不能继续转化为葡萄糖，过多的半乳糖在体内积聚，会引起肝、脑等功能受损治疗：体外试验水平用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了结论：用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的基因治疗并非对致病基因进行修复该种治疗方法并不能稳定遗传二. 基因工程与农牧业、食品工业 1. 主要应用：培育高产、优质或具有特殊用途的动植物新品种。
（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。
如：用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋白质含量。
实验：将菜豆储存蛋白的基因转移到向日葵中，培育出了“向日葵豆”植株前景：如果以此作为技术基础，把大豆蛋白的基因转移到水稻、小麦等粮食作物中，就可以提高这些作物的蛋白质含量，改善它们的品质。
（2）用基因工程的方法培育出具有各种抗逆性的作物新品种。
原理：抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。
如抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等（自然界中细菌身上几乎可以找到植物所需要的各种抗性）例如：抗虫的烟草、番茄、马铃薯、玉米、大豆、油菜、棉等作物，抗黄瓜花叶病毒、苜蓿花叶病毒的作物，以及抗除草剂的植物等（3）基因工程在畜牧养殖业上的应用：病毒DNA 实验前景：① 特殊动物：将人生长素基因和牛生长素基因分别注射到小白鼠的受精卵，得到体型巨大的“超级小鼠”② 乳房反应器利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内的表达，从这些动物的乳腺细胞中获得人类所需要的各类物质，如激素、抗体及酶类等。
③ 开辟新的食物来源可以用基因工程的方法从微生物中获得人们所需要的糖类、脂肪和维生素等产品。
三. 基因工程与环境保护 1. 用于环境监测――用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量方法：使用一个特定的DNA片段制成探针，与被检测的病毒DNA杂交，从而把病毒检测出来特点：快速、灵敏（用传统方法进行检测，一次需要耗费几天或几个星期的时间，精确度也不高。