2.1 基因工程概述
基因工程概述
1 . “鸟枪法”（“散弹射 击法”）
用限制酶将供体细胞中 的DNA切成许多片段，将这 些片段分别载入运载体，然 后通过运载体分别转入不同 的受体细胞，让供体细胞提 供的外源DNA的所有片段分 别在各个受体细胞中大量复 制（即扩增），从中找出含 有目的基因的细胞，再利用 一定方法将目的基因的DNA 片段分离出来。
思考：依照中心法则分析番茄软化的原因：
多聚半乳糖酸酶基因 转录 mRNA 翻译 多聚半乳糖酸酶
细胞壁结构被破坏
番茄软化
• 哪些新技术能大大简化基因工程的操作技术？
1、DNA测序仪：
能快速地测定DNA 样品的碱基序列。
2、PCR技术：
在体外通过酶促反应 有选择的大量扩增目的 基因或序列的技术。
概念的把握
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 优点 本质
DNA重组技术 体外 基因
分子水平 剪切→ 拼接 →导入→ 表达 获得人类需要的基因产物
定向改造生物 基因重组
（二）基因工程的工具——酶和载体
关键步骤一的工具： “分子手术刀”—限制性内切酶 关键步骤二的工具： “分子针线”—DNA连接酶 关键步骤三的工具： “分子运输车”—载体
步骤四：筛选出获得目的基因的重组细胞
氨苄青霉 素抗性基因
四环素 抗性基因
步骤五：培养受体细胞并诱导目的基因的表达
• 受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因 完成了表达吗？ 重组的DNA分子进入受体细胞后受体细 胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基 因完成了表达过程。
若不能表达， 要对抗虫基因 再进行修饰。
• 将目的基因导入受体细胞的原理
借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径， 如土壤农杆菌转化法。
基因工程的主要内容
基因工程的主要内容一、基因工程的概述基因工程是一种通过改变生物体遗传物质的结构和组成，以实现对其性状和功能进行调控的技术。
它涉及到生物学、化学、计算机科学等多个领域，是当今生命科学领域中最为重要的技术之一。
二、基因工程的主要内容1. 基因克隆基因克隆是指将特定基因从一个生物体中分离出来，并将其插入到另一个生物体中。
这样可以使得目标生物体具有某种特定性状或功能。
常用的基因克隆技术包括PCR扩增、限制酶切割、电泳分离等。
2. 基因编辑基因编辑是指通过CRISPR/Cas9等技术直接对目标基因进行修改，以实现对其性状和功能进行调控。
这种方法可以精确地修改目标DNA序列，从而达到精准治疗的效果。
3. 基因表达调控基因表达调控是指通过改变目标基因的转录和翻译过程，以实现对其表达水平和时间的调节。
常用的方法包括转录因子介导的启动子激活、RNA干扰、CRISPRi等。
4. 基因药物开发基因药物是指通过对特定基因进行调控，以实现治疗某些疾病的药物。
常见的基因药物包括基因表达调控剂、基因编辑剂等。
这些药物可以精准地靶向特定的疾病基因，从而达到更好的治疗效果。
5. 基因检测基因检测是指通过对个体DNA序列进行分析，以了解其患某种遗传性疾病的风险。
常用的基因检测方法包括PCR扩增、DNA测序等。
三、应用前景随着生命科学技术的不断发展和进步，基因工程技术在医学、农业、环境保护等领域中得到了广泛应用。
在医学领域中，基因工程技术可以用于治疗癌症、遗传性疾病等；在农业领域中，可以用于改良作物品种、提高产量和抗逆性能；在环境保护领域中，则可以用于生态修复和污染治理等方面。
四、风险和挑战尽管基因工程技术具有广泛的应用前景，但也存在着一些风险和挑战。
首先，基因工程技术可能会引起生态系统的破坏和生物多样性的丧失；其次，基因工程技术可能会导致人类健康和安全方面的问题；最后，基因工程技术还涉及到伦理和道德问题，需要加强监管和规范。
五、结论总之，基因工程技术是一种非常重要的生命科学技术，具有广泛的应用前景。
《基因工程的概述》word版
第一章基因工程第一节基因工程的概述【学习目标】1、简述基因工程的概念含义，简述基因工程的诞生历程，认同基因工程的诞生和发展离不开理论突破和技术创新2、简述基因工程的原理，说出DNA重组技术的基本工具及其作用、特点，简述基因工程基本操作程序，以及各步骤的一般方法、原理，模拟重组DNA分子的操作过程【课前预习】1、基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，在通过人工和等方法，对生物的基因进行和，然后导入并使重组基因在中表达，产生人类需要的基因产物的技术。
因而又叫DNA重组技术。
基因工程是在水平上操作、改变生物遗传性状的技术，包括基因的、以及在受体细胞内的和过程。
2、为基因工程的创立作出了重要的理论铺垫，而的发现，则直接促进了基因工程的诞生。
1973年，美国科学家将不同来源的两种DNA分子体外重组，并首次实现了在大肠杆菌中的表达。
3、“分子手术刀”：。
其作用的特点是：其产生的DNA末端有两种形式：和。
“分子针线”将双链DNA片段缝合起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的。
4、“运载工具”。
通常利用质粒作为载体。
作为载体必须具备以下条件：载体DNA必需有一个或多个的切割位点；载体DNA必需能在受体细胞中；载体DNA必需带有特殊的基因。
5、基因工程的基本操作步骤包括：①②、③、④6、PCR是一项在生物复制特定DNA片段的核酸合成技术。
目的基因受热形成，与结合，在的作用下延伸形成DNA。
【共同探究】【思考题1】（10全国2）下列叙述符合基因工程概念的是A．B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上（一）DNA重组技术的基本工具1、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保护细胞原有的遗传信息。
基因工程概述
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，翻译外援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。
基因工程的目标是实现转基因生物性状的定向改良，技术上包括基因或DNA 的体外重组，转基因，重组子筛选与扩大繁育等多个环节，目的性和技术性都很强，需要严密的实验设计。
基因工程的技术流程包括以下几个基本环节：目的基因克隆，载体的准备，目的基因与载体的连接，重组DNA转化/转染/转导，重组体的筛选与鉴定，最后是重组体的大量培养，外源基因表达效应分析与开发应用。
从技术流程来看，基因工程包括四个基本条件：目的基因，载体，工具酶以及宿主细胞。
基因工程的发展经历了理论和技术的酝酿，诞生和快速发展等几个阶段。
遗传物质DNA 的确定，DNA双螺旋结构的提出以及半保留复制机制的届是以及中心法则的提出为基因工程的诞生奠定了理论基础，而限制性内切酶核酸，连接酶的发现，载体的应用以及大肠杆菌转化体系的建立则为基因工程的诞生奠定了重要的技术基础。
基因工程能够真正应用离不开酶学，DNA重组技术的建立和发展是以各种核酸酶的发现和应用为基础的，特别是限制性内切核酸酶和DNA连接酶的发现和应用，使DNA分子的体外切割与连接真正成为可能。
通过切割相邻两个核苷酸残疾之间的磷酸二酯键，从而使核酸分子多核苷酸链发生水解断裂的酶叫做核酸酶，把应用于基因工程的各种核酸酶统称为基因工程的工具酶。
基因工程中常用的工具酶有：限制性内切核酸酶（特异切割DNA），DNA连接酶（DNA 片段间连接，产生重组DNA分子），DNA聚合酶Ⅰ（切口平移制作高比活探针；3’突出末端DNA分子标记），Klenow片段（3’凹陷末端的补平；双链DNA 3’末端标记；延伸寡核苷酸引物合成探针），TaqDNA聚合酶（PCR），反转录酶（合成cDNA），碱性磷酸酶（去磷酸化，防止载体自身连接），RNA酶（去除基因中的RNA）。
高二生物基因工程知识点讲解
高二生物基因工程知识点讲解一、基因工程的概念和背景介绍基因工程是指利用生物技术手段对生物体遗传物质进行人为的操纵和调控的过程。
它可以通过基因的克隆、转移、修饰等手段，改变生物体的遗传特性。
基因工程技术的发展为人们解开生命奥秘、改良农作物品质、治疗疾病等方面提供了有力的工具。
二、基因工程的重要概念1. DNA：脱氧核糖核酸，是构成生物体遗传物质的主要成分，携带着生物体的遗传信息。
2. 基因：指导生物体一种特定的遗传特征的DNA片段。
3. 重组DNA技术：通过人为手段将不同来源的DNA片段组合起来形成新的序列。
三、常见的基因工程技术1. 基因的克隆：通过在体外将DNA片段插入到载体DNA中，然后将该重组DNA导入宿主细胞中，实现基因的复制和扩增。
2. 限制性内切酶：通过识别和切割DNA链的特定序列，实现对DNA片段的剪切，为基因的克隆提供基础。
3. DNA连接酶：通过连接DNA链断裂的两端，将DNA片段与载体DNA连接起来。
4. 转基因技术：将异源基因导入目标生物体中，使其具有外源基因所赋予的特征或功能。
5. 基因编辑技术：利用CRISPR/Cas9等工具直接编辑生物体的基因序列，实现对基因的精确修饰。
四、基因工程在农业领域的应用1. 转基因植物的培育：通过转基因技术向农作物中导入抗虫、耐旱等基因，提高农作物的产量和质量。
2. 抗病虫害作物的培育：通过转基因技术向作物中导入抗病虫害的基因，提高作物的抗病虫害能力。
3. 生物农药的开发：利用基因工程技术改良微生物，生产能够有效控制害虫和病原菌的生物农药，减少化学农药的使用。
五、基因工程在医学领域的应用1. 基因诊断技术：通过检测个体的基因序列，确定其患某种疾病的可能性。
2. 基因治疗：将缺陷基因替换或修复为正常基因，治疗一些遗传病。
3. 基因药物研发：利用基因工程技术生产嵌合蛋白、抗体药物等，用于治疗癌症、糖尿病等疾病。
六、基因工程的伦理与风险1. 伦理问题：涉及个体隐私、生物多样性、人类尊严等，需要科学家和决策者谨慎权衡利弊。
基因工程概述
第一章 基因工程
第一节 基因工程概述
•主要内容：
（1）基因工程的概念 （2）基因操作的工具 （3）基因操作的基本步骤
一、 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。
三、将目的基因导入受体细胞
大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农 • 常用的受体细胞： 杆菌、酵母菌和动植物细胞等
将目的基因导入 植物细胞
农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法
方法
将目的基因导入 ——显微注射法 动物细胞 将目的基因导入 ——感受态细胞 微生物细胞
1、将目的基因导入植物细胞
特点: （1）农杆菌 转化法
1、（多选）一个基因表达载体的构建应包括 ABCD A．目的基因 B．启动子 C．终止子 D．标记基因
2、下列关于基因表达载体的叙述不正确的是 A A．启动子是与RNA聚合酶识别和结合的部位，是起 始密码 B．启动子和终止子都是特殊结构的DNA短片段，对 mRNA的转录起调控作用 C．标记基因是为了鉴别受体细胞中是否有目的基因 从而便于筛选 D．基因表达载体的构建视受体细胞及导入方式不同 而有所差别
3、基因的运输工具——运载体 要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物 体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细 胞内去！能将目的基因送入细胞的工具就是运载体。 运载体必须同时满足 三个要求： ①具有多个限制酶切点； ②能进入受体生物细胞并 在受体生物细胞内复制并 表达； 目 ③具有标记基因。 的 基 常用的载体有质粒、 因 插 噬菌体、动植物病毒等； 入 最早用的载体是一种环状 位 点 DNA——质粒。
基因工程知识点全
第一章基因工程概述1.什么是基因工程，基因工程的基本流程基因工程（Genetic engineering）原称遗传工程。
从狭义上讲，基因工程是指将一种或多种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿遗传并表达出新的性状。
因此，供体、受体和载体称为基因工程的三大要素。
1.分离目的基因2.限制酶切目的基因与载体3.目的基因和载体DNA在体外连接4.将重组DNA分子转入合适的宿主细胞,进行扩增培养5.选择、筛选含目的基因的克隆6.培养、观察目的基因的表达第二章基因工程的载体和工具酶1. 基因工程载体必须满足哪些基本条件具有对受体细胞的可转移性或亲和性。
具有与特定受体细胞相适应的复制位点或整合位点。
具有多种单一的核酸内切酶识别切割位点。
具有合适的筛选标记。
分子量小，拷贝数多。
具有安全性。
2. 质粒载体有什么特征，有哪些主要类型1、自主复制性2、可扩增性3、可转移性4、不相容性主要类型有1.克隆质粒2.测序质粒3.整合质粒4.穿梭质粒5.探针质粒6.表达质粒3. 质粒的构建（1）删除不必要的 DNA 区域，尽量缩小质粒的分子量，以提高外源 DNA 片段的装载量。
一般来说，大于20Kb 的质粒很难导入受体细胞，而且极不稳定。
（2）灭活某些质粒的编码基因，如促进质粒在细菌种间转移的 mob 基因，杜绝重组质粒扩散污染环境，保证 DNA 重组实验的安全，同时灭活那些对质粒复制产生负调控效应的基因，提高质粒的拷贝数（3）加入易于识别的选择标记基因，最好是双重或多重标记，便于检测含有重组质粒的受体细胞。
（4）在选择性标记基因内引入具有多种限制性内切酶识别及切割位点的 DNA序列，即多克隆接头（Polylinker），便于多种外源基因的重组，同时删除重复的酶切位点，使其单一化，以便环状质粒分子经酶处理后，只在一处断裂，保证外源基因的准确插入。
（5）根据外源基因克隆的不同要求，分别加装特殊的基因表达调控元件。
基因工程的概述
基因工程的概述定义：狭义的基因工程仅指用体外重组DNA技术去获得新的重组基因；广义的基因工程则指按人们意愿设计，通过改造基因或基因组而改变生物的遗传特性。
如用重组DNA技术，将外源基因转入大肠杆菌中表达，使大肠杆菌能够生产人所需要的产品；将外源基因转入动物，构建具有新遗传特性的转基因动物；用基因敲除手段，获得有遗传缺陷的动物等。
基因工程又被称为基因拼接技术或者DNA重组技术，可分为微生物基因工程、动物基因工程和植物基因工程三种生物转基因技术。
其主要特点是通过人工转移的方式，将一种生物的基因转移到另外一个受体细胞中，并使该转移基因在受体细胞中表达，从而获得全新的具有生物活性的产物。
基因工程技术为遗传物质研究和医药研究提供了重要的技术支撑。
动物基因工程技术利用先进的生物技术手段对动物基因进行编辑和改造，以达到揭示基因功能和利用基因治疗疾病等目的。
常见的动物基因工程技术包括基因敲除、基因敲入、基因编辑和转基因技术等。
通过使用基因编辑工具精确地切割和删除目标基因的特定区域，使该基因在动物个体中的表达缺失，可以揭示该基因在特定生理过程中的功能和调控机制。
基因治疗能够通过修复或替换患有遗传性疾病的动物个体的缺陷基因来达到治疗和预防遗传疾病的目的。
如利用基因编辑技术可以修复猫头鹰视网膜变性等遗传性视网膜疾病，从而改善视力。
微生物具有结构简单、迅速繁殖的特性，在其繁殖发展中应用生物基因工程技术能取得显著的效果。
将外源基因转入微生物中表达，使微生物能够生产人所需要的产品，如抗体和药用蛋白质等。
利用基因工程技术开发的重组亚单位疫苗、重组活载体疫苗及基因疫苗，有利于打破传统疫苗的局限性。
植物细胞具有全能性，在特定环境下，植物组织或者细胞能够生长出完整的植株。
所以，可以将药物基因组合到植物细胞内，通过分别培养，得到具有药物基因的植株。
植物独特的稳定遗传特性为医药领域的发展提供了充足而良好的条件。
目前，借助植物基因工程制造的药物有纯化的血清蛋白、干扰素与脑啡肽等。
基因工程简介
基因工程简介一、基因工程的基本内容基因工程：又叫基因拼接技术或DNA重组技术。
它是按照人们的意愿，把一种生物的个别基因（所需的基因）复制出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向改变生物的遗传性状（这是基因工程的作用）。
这种技术是在体外完成，通过人工对DNA分子进行“剪切”和“拼接”，对生物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，产生人类所需要的基因产物。
（一）.基因操作的工具存在：主要在微生物中特点：具专一性，一种限制性核酸内切酶⑴基因的剪刀只能识别一种特定的核苷酸序列，并（限制性核酸内切酶）在特定的切点切割DNA分子，如大肠杆菌的一种限制酶只能识别GAATTC序列，并在G与A间切开。
种类：已发现200多种限制酶，各种酶的切点不同。
限制性核酸内切酶的作用：在特定的切点上切割DNA分子，形成两个完全相同的黏性末端。
如苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因就能被某种限制酶切割下来。
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未端。
要把扶手的断口处连接起来，也就是把两条DNA未端之间的缝隙“缝合”起来，还要靠另一种极其重要的工具──DNA连接酶。
⑵基因的针线：DNA连接酶。
其作用是用于将两段乃至更多段DNA片段拼接起来，主要是把两个相同黏性末端的缝隙连接起来，实际上是将主链上断裂处的脱氧核糖与磷酸连接起来。
即连接断裂的扶梯，以重建磷酸二酯键。
⑶基因的运输工具：运载体Ⅰ、在基因操作中，使用运载体的目的有两个：①作为运载的工具，将目的基因运送到宿主细胞中去；②利用它在宿主细胞内对基因进行大量复制。
Ⅱ、具备的条件：①对受体细胞的生存没有决定性的作用，进入宿主细胞后能友好地借居，并在宿主细胞内复制和保存；②具有多个核酸限制酶切点，便于与目的基因（外源基因）的连接；③具有标记基因，便于目的基因的筛选（如对抗菌素的抗药性基因、产物具有颜色反应的基因等）。
高考生物基因工程知识点归纳总结
高考生物基因工程知识点归纳总结基因工程是一门应用领域广泛的生物学技术，涉及到基因的操作、复制、修饰和转移等过程。
在高考生物考试中，基因工程是一个重要的考点，掌握相关知识点对于提高成绩至关重要。
本文将对高考生物基因工程的知识点进行归纳总结，以帮助考生高效备考。
1. 基因工程的概念和意义基因工程是指通过对生物体的基因进行操作，改变其遗传信息，达到某种特定目的的技术手段。
其意义在于解决人类与生活相关的问题，如农业、医学、环保等领域。
2. DNA技术2.1 DNA提取和纯化DNA提取可通过溶解、离心、沉淀等步骤获得纯净的DNA。
纯化DNA时，可通过酚-氯仿提取法或凝胶电泳分离法来除去杂质。
2.2 DNA限制酶切割DNA限制酶是能切割特定DNA序列的一类酶。
常用的限制酶有EcoRI、BamHI等。
限制酶切割后得到的DNA片段可通过凝胶电泳分离。
2.3 DNA连接和重组DNA连接可使用DNA连接酶将不同来源的DNA片段连接成一个完整的DNA序列，从而实现DNA的重组。
2.4 DNA克隆技术DNA克隆是指将特定DNA片段复制成大量相同的DNA分子。
常用的DNA克隆方法有质粒载体法和核酸杂交法。
3. 基因组学和蛋白质组学3.1 基因组学基因组学是研究生物所有基因组的学科。
通过对基因组的测序和分析，可以了解生物的基因组结构和功能。
3.2 蛋白质组学蛋白质组学是研究生物体内全部蛋白质的学科。
通过对蛋白质组的分析，可以了解生物体内蛋白质的种类、结构和功能。
4. 基因工程在农业领域的应用4.1 转基因作物转基因作物是通过基因工程手段向作物中导入外源基因，使其具有抗虫、抗病、耐旱等性状，提高作物的产量和质量。
4.2 基因治理和基因编辑基因治理是通过基因工程手段修复作物中的功能缺陷基因，提高其抗性和适应性。
基因编辑则是通过CRISPR-Cas9等技术对作物的基因进行精确修饰，使其具有更好的性状和抗性。
5. 基因工程在医学领域的应用5.1 基因诊断和基因治疗基因诊断通过检测和分析个体的基因组，用于疾病的诊断和预测。
高中基因工程总结的知识点
高中基因工程总结的知识点
一、基因工程
1、什么是基因工程
基因工程是指将一种生物体的基因插入另一种生物体，从而改变另一种生物体的性状，利用它们来改造和改变生物物种的一种技术。
2、基因工程的意义
基因工程可以帮助人们改善现有的农作物品种，以便获得更高的产量；同时也能够生产药物，如胰岛素，以治疗糖尿病等疾病。
3、基因工程的基本步骤
（1）获取基因序列：科学家首先获取目标基因的结构特征，以
及基因的排列顺序；
（2）构建基因组：科学家将基因拆分为多个碱基对，构建基因组；
（3）转化：将基因注入受体生物体，使之获得新的基因；
（4）表达：把插入的基因转录成mRNA，再转录成蛋白质，从而在受体生物体内表达出新的基因。
二、遗传工程
1、什么是遗传工程
遗传工程是通过改变某一物种的基因组结构而获得意想不到的
新突变，并利用这些突变来改良物种的一种技术。
2、遗传工程的意义
遗传工程可以帮助人们改良农作物品种，提高农作物的生长效率；
同时也可以用于育种，改良家禽种类，以提高食品的品质。
3、遗传工程的基本步骤
（1）获取基因：科学家首先获取和研究目标物种中的基因；
（2）基因分离：将基因拆分为多个碱基对，构建基因组；
（3）基因转移：将基因转移到另一物种中，进行基因转换；
（4）效果评估：使用遗传分析和实验测试，评估遗传工程所产生的效果。
高三基因工程知识点
高三基因工程知识点1. 什么是基因工程？基因工程是一种通过人为方式改变生物体的遗传信息的技术。
它涉及对DNA（脱氧核糖核酸）进行操作，以实现对生物体特征和功能的修改。
基因工程可以应用于农业、医学和工业等领域，对人类社会产生了深远的影响。
2. 基因工程的主要技术2.1 DNA重组技术DNA重组技术是基因工程最核心的技术之一。
它包括以下步骤：•DNA提取：从细胞中提取DNA分子。
•DNA切割：使用限制性内切酶将DNA分子切割成特定的片段。
•DNA连接：将不同来源的DNA片段连接起来，形成重组DNA。
•DNA转化：将重组DNA导入到宿主细胞中。
2.2 PCR技术PCR（聚合酶链式反应）是一种快速扩增DNA片段的技术。
它包括以下步骤：•反应体系准备：准备PCR反应所需的试剂和模板DNA。
•反应条件设置：设定PCR反应体系中的温度和时间参数。
•DNA扩增：通过不断重复三步骤（变性、退火和延伸）实现DNA的指数级扩增。
•PCR产物分析：通过凝胶电泳等方法对扩增产物进行分析和检测。
2.3 基因克隆技术基因克隆技术是将特定基因从一个生物体中提取并插入到另一个生物体中的技术。
它包括以下步骤：•DNA提取：从供体生物体中提取所需基因。
•载体构建：将供体基因插入到载体DNA中，形成重组DNA。
•载体转化：将重组DNA导入到宿主细胞中。
•宿主筛选：筛选出带有目标基因的宿主细胞。
3. 基因工程在农业领域的应用3.1 转基因作物转基因作物是通过基因工程技术对植物进行改良得到的新品种。
它们具有抗虫、抗草药、耐旱等特点，能够提高农作物产量和品质。
3.2 抗病虫害通过转入抗病虫害的基因，可以使植物对抗各种病毒、细菌和害虫的侵袭，减少农药的使用，降低环境污染。
3.3 耐逆性改良通过转入耐旱、耐盐碱等基因，可以提高作物对恶劣环境的适应能力，增加农作物产量和抗灾能力。
4. 基因工程在医学领域的应用4.1 基因治疗基因治疗是利用基因工程技术来治疗遗传性疾病和一些难以治愈的疾病。
基因工程概述
Cohesive ends
5' overhangs
Cohesive ends
3' overhangs
Blunt ends
几种常用限制性内切酶及其酶切位点
限制性内切酶 EcoRⅠ XbaⅠ XhoⅠ NdeⅠ
识别位点 G↓AATTC T↓CTAGA C↓TCGAG CA↓TATG
限制性内切酶 ApaⅠ BglⅡ ClaⅠ SmaⅠ
（3）密度梯度离心法 大致步骤 ： ① 用限制酶将DNA切割成许多片段 ② DNA变性成单链 ③ CsCl密度梯度离心，含G、C较多的片段分 子量大，沉降在下部，而含有A、T较多的 片段在上层。
（4）变性复性法 由于DNA不同的片段含有G-C碱基对与A-T 碱基对各不相同，含G-C碱基对多的难变性， 但容易复性，因此，可用该法将不同的片 段或基因
指“
限制性内切酶 ”
微生物 已发现的有200多种 一种限切酶只能识别一种特定的 核苷酸序列,并在特定切点切割
种类: 特点:
这个特点说明了： 酶具有专一性
限制酶可分为两大类。第一类限制酶每隔 一段DNA序列随机切割双链DNA分子，没有 序列特异性。第二类酶能识别一段特异的 DNA序列。 大多数第二类限制酶是以交错方式切断DNA 双链，如BamH Ⅰ产生二个相同的单链粘性 末端。 少数限制酶以平整方式切割DNA，如Sma Ⅰ酶切DNA 双链后，产生的DNA片段具有 平整末端。
四、载体
载体（vector）是把外源基因导入受体细胞 使之得以复制和表达的运载体。
目的基因
标准载体应具备的基本条件 ①具有复制起始点，能自主复制 ②具有两种以上易被检测的选择性标记 ③在选择标记上具有多种限制酶的单一切 点 ④具有尽可能小的相对分子质量 ⑤应属于松弛复制型 ⑥能顺利进出受体细胞，对受体细胞无损 伤
初中生物知识与概念之基因工程简介
初中生物知识与概念之基因工程简介一、什么是基因工程1.1 基因工程的定义基因工程，又称基因重组技术或DNA重组技术，是指通过体外DNA重组和转基因技术，将不同生物的基因在体外剪切组合，并和载体DNA连接后转入细胞内进行扩增，并表达产生所需蛋白质的技术。
1.2 基因工程的基本原理基因工程的基本原理是，在分子水平上对DNA进行体外操作，把不同生物的基因进行分离和重组，然后转移到其他生物的细胞内，以改变其遗传特性。
二、基因工程的应用2.1 农业生产基因工程在农业生产中有广泛应用，如抗虫棉、抗病水稻等作物的培育，以及转基因动物如转基因猪、转基因牛等的生产。
这些应用提高了农作物的产量和品质，降低了农业生产成本，并有助于解决粮食和饲料短缺问题。
2.2 医学领域在医学领域，基因工程可用于生产药物、疫苗和诊断试剂等。
例如，利用基因工程技术生产的胰岛素、生长激素等生物药物，已广泛应用于糖尿病、侏儒症等疾病的治疗。
此外，基因工程还可用于研究疾病的发病机理，为疾病的预防和治疗提供新的思路和方法。
2.3 环境保护基因工程在环境保护领域也具有重要作用。
例如，利用基因工程技术培育的微生物可用于处理污水和垃圾，减少环境污染。
此外，基因工程还可用于研究生态系统的平衡和生物多样性保护等问题。
三、基因工程的风险与挑战3.1 生物安全问题基因工程可能引发生物安全问题。
例如，转基因生物可能对环境中的其他生物造成潜在威胁，导致生态平衡失衡。
此外，转基因食品的安全性也备受关注，其对人体健康的影响尚未完全明确。
3.2 伦理道德问题基因工程还涉及伦理道德问题。
例如，人类基因的编辑和改造可能引发对人类尊严和生命价值的争议。
此外，基因工程技术的滥用也可能导致不公平的社会现象和道德风险。
3.3 技术挑战与限制基因工程技术本身也存在一定的挑战和限制。
例如，基因转移和表达的效率、目的基因的稳定性和安全性等问题仍需进一步研究和改进。
此外，基因工程技术的成本也较高，限制了其在更广泛领域的应用。
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。
基 因 工 程 的 操 作 过 程
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。
• 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
三基因工程的概念及主要内容31基因工程的概念32基因工程的主要内容31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及主要内容
基因工程技术的基本原理与步骤
2.2 改造食品原材料
2.2.1 转基因植物源食品
转基因植物可被改革而具有抗病虫害 的能力，这具有深远的经济意义。 1986年首次获得能够抗烟草花叶病毒 的转基因烟草植株，对烟草花叶病毒 的预防效果可达70%。
目前利用基因工程不断获得了各种抗病 毒植株，黄瓜花叶病毒、马铃薯病毒和Y 病毒，抗病虫害长颈南瓜和抗虫害转基因 土豆。我国及菲律宾培育出“超级水稻” 和“超超级水稻”，为人口日益增长、粮 食日益短缺的世界带来一线。利用重组技 术和细胞融合技术相结合，培育出高产、 抗病、抗虫、生长快、抗逆、高蛋白的基 因改良植物，对食品工业具有重要意义。
1 基因工程的基本概念
1.1 基因工程主要是DAN重组 技术是指在体外把不同基因进 行人工“剪切”、“组合”和 “拼接”使基因得以重新组合， 然后通过载体（微生物或动植 物细胞）进行无性繁殖（即所 谓克隆），要使新的基因在受 体细胞的表达，产生人类所需 要的物质，或组建新的生物类 型。
1.2 基因工程技术的基本原理与步骤
2.3.2 用于食品工业中的酶
工业化酶制剂的品质改良及新品种开发是 现代生物技术介入最多的一个领域，并已 取得令人瞩目的成果。DNA重组技术对酶 工业的渗透，导致了酶工业质的飞跃。例 如：日本利用基因技术，使淀粉酶发酵产 率提高近200 倍，而且有极强的热稳定性。 目前，已经商品化的基因工程酶还有枯草 杆菌蛋白酶、水解酶、脂酶、凝乳酶等。
2. 2. 2. 2.
1 2 3 4
酶制剂方面应用 改造食品原材料 提高食品品质和改善食品风味 生产保健食品及特殊食品
2.1 酶制剂方面应用
酶的传统来源是动物脏器和植物种子，后 来随着发酵工程的发展，逐渐出现了以微 生物为主要酶源的格局。近年来，由于基 因工程技术的发展，更使我们可以按照需 要来定向改造酶，甚至创造出自然界从未 发现的新酶种，蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、 糖化酶和植物酶等均可利用基因工程技术 进行生产。
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1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来 1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来 水中只有10个病毒也能被DNA
基因工程在环境监测上的应用
利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的 情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转 情况，却不易因环境污染而大量死亡， 化污染物。 化污染物。
为分子生物学的研究和遗传改造 展示了一个清晰而又美好的前景 具有与沃森和克里克发现DNA双 双 具有与沃森和克里克发现 螺旋结构模型同样的开拓性价值
二 基因工程的概念
1.
重组DNA技术的基本定义 技术的基本定义 重组 基因工程的基本定义
2.
1、重组DNA技术的基本定义 重组 技术的基本定义
重组DNA技术是指将一种生物体（供体） 重组DNA技术是指将一种生物体（供体）的基因与载体在体外 DNA技术是指将一种生物体 进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体） 进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按 照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的DNA体外操 照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的DNA体外操 DNA 作程序，也称为分子克隆技术。 作程序，也称为分子克隆技术。 供体、受体、载体是重组DNA技术的三大基本元件。 DNA技 供体、受体、载体是重组DNA技术的三大基本元件。组DNA技 是重组DNA技术的三大基本元件 术的三大基本元件。 术的三大基本元件。
SCID患者生存在无菌环境中 SCID患者生存在无菌环境中
2 基因工程与农牧业、食品工业 基因工程与农牧业、
运用基因工程技术，不但可以培养 运用基因工程技术， 优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽 优质、高产、抗性好的农作物及畜、 新品种，还可以培养出具有特殊用途的 新品种， 动、植物。 植物。
转基因鱼
胰 岛 素 生 产 车 间
基因工程干扰素
干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药” 干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去 从人血中提取，300L血才提取1mg！ 血才提取1mg 珍贵” 从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程 度自不用多说。 度自不用多说。
干扰素分子结构
干扰素生产车间
基因工程人干扰素α 2b（安达芬） 基因工程人干扰素α-2b（安达芬） 是我国第一个全国产化基因 工程人干扰素α 2b，具有抗病毒，抑制肿瘤细胞增生， 工程人干扰素α-2b，具有抗病毒，抑制肿瘤细胞增生，调节人 体免疫功能的作用， 体免疫功能的作用，广泛用于病毒性疾病治疗和多种肿瘤的治 疗，是当前国际公认的病毒性疾病治疗的首选药物和肿瘤生物 治疗的主要药物。 治疗的主要药物。
作业：
简述基因工程研究的意义。 简述基因工程研究的意义。
2、 基因工程诞生的技术基础
DNA分子的体外切割与连接技术的建立 分子的体外切割与连接技术的建立
此有赖于核酸内切限制酶与DNA连接酶的发现与应用 连接酶的发现与应用 此有赖于核酸内切限制酶与
DNA分子核苷酸序列的结构分析技术 分子核苷酸序列的结构分析技术
Sanger双脱氧链终止法和 Maxam-Gilbert 的化学修饰法 双脱氧链终止法和
琼脂糖凝胶电泳技术的建立与应用 核酸杂交技术的建立
3、 基因工程的诞生
上述这些技术几乎都是同时得到发展的， 上述这些技术几乎都是同时得到发展的，并且迅速地被运 用于基因操作实验。于是在20世纪 年代初期，开展DNA 用于基因操作实验。于是在 世纪70年代初期，开展 世纪 年代初期 体外重组工作， 体外重组工作，无论在理论上还是技术上都已经具备了条 件。 1972年，美国斯坦福大学的P. Berg 成功地在体外获得了 年 美国斯坦福大学的 SV40和λDNA的重组分子，宣告了基因工程的诞生。 的重组分子， 和 的重组分子 宣告了基因工程的诞生。
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生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国) 生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国)
转 大 鼠 生 长 素 基 因 小 鼠
转基因牛
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乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷) 乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
转鱼抗寒基因的番茄
转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯
2、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， 基因工程是指重组DNA技术的产业化设计与应用，包括 是指重组DNA技术的产业化设计与应用 上游技术和下游技术两大组成部分 两大组成部分。 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 DNA技 基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNA技 ）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规 术）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规 模培养以及基因产物的分离纯化过程。 模培养以及基因产物的分离纯化过程。
SCID的基因工程治疗 的基因工程治疗
重症联合免疫缺陷（ 重症联合免疫缺陷（SCID）患 ） 者缺乏正常的人体免疫功能， 者缺乏正常的人体免疫功能， 只要稍被细菌或者病毒感染， 只要稍被细菌或者病毒感染， 就会发病死亡。这个病的机理 就会发病死亡。 是细胞的一个常染色体上编码 腺苷酸脱氨酶（简称 腺苷酸脱氨酶（简称ADA）的 ） 基因（ 基因（ada）发生了突变。可以 ）发生了突变。 通过基因工程的方法治疗。 通过基因工程的方法治疗。
基因克隆载体的发展与应用
质粒载体的发展与应用 噬菌体载体的发展与应用
2、 基因工程诞生的技术基础
大肠杆菌遗传转化技术的建立
20世纪 年代 Mandel和A. Higa发现 E. coli 细胞经过氯化钙 世纪70年代 世纪 年代M. 和 发现 处理后，便能够吸收噬菌体DNA。 处理后，便能够吸收噬菌体 。 1972年斯坦福大学的 Cohen等人发现，经氯化钙处理的 年斯坦福大学的S. 等人发现， 年斯坦福大学的 等人发现 经氯化钙处理的E.coli 细胞同样也能够摄取质粒DNA，从而建立了大肠杆菌的遗传转化 细胞同样也能够摄取质粒 ， 体系。 体系。
苔 藓
地 衣
基因工程与环境污染治理
基因工程做成的“超级细菌” 基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物 质。
通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育 通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类， 成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。 成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能 吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。 DDT等毒害物质 吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。
基因工程胰岛素
胰岛素是治疗糖尿病的特效药， 胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从 牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取 胰腺只能提取4 猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g 的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。 的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。
胰 岛 素 分 子 结 构
其它基因工程药物
人造血液、白细胞介素、 人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程 实现工业化生产，均为解除人类的病苦， 实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类 的健康水平发挥了重大的作用。 的健康水平发挥了重大的作用。
人 造 血 液 及 其 生 产
基因诊断与基因治疗
运用基因工程设计制造 DNA探针 探针” 的“DNA探针”检测肝 炎病毒等病毒感染及遗 传缺陷， 传缺陷，不但准确而且 迅速。 迅速。通过基因工程给 患有遗传病的人体内导 入正常基因可“一次性” 入正常基因可“一次性” 解除病人的疾苦。 解除病人的疾苦。 我国研究人员正在制备用于 基因治疗的基因工程细胞
第二章 基 因 工 程
第一节 基因工程概述
基因工Байду номын сангаас的诞生
基因工程的基本概念 基因工程研究的意义
一 基因工程的诞生
1.
基因工程诞生的理论基础 基因工程诞生的技术基础 基因工程的诞生
2.
3.
1、 基因工程诞生的理论基础
在上一世纪40年代确定了遗传信息的携带者， 在上一世纪 年代确定了遗传信息的携带者，即基因的分 年代确定了遗传信息的携带者 子载体是DNA而不是蛋白质，从而明确了遗传的物质基础 子载体是 而不是蛋白质， 而不是蛋白质 问题； 问题； 在上一世纪50年代揭示了 在上一世纪 年代揭示了DNA分子的双螺旋结构模型和半 年代揭示了 分子的双螺旋结构模型和半 保留复制机理， 保留复制机理，从而解决了基因的自我复制和遗传传递的 问题； 问题； 在上一世纪50年代末期和 年代初期 在上一世纪 年代末期和60年代初期，科学工作者相继提 年代末期和 年代初期， 出了“中心法则”和操纵子学说， 出了“中心法则”和操纵子学说，并成功地破译了遗传密 从而阐明了遗传信息的流向和表达的问题。 码，从而阐明了遗传信息的流向和表达的问题。
大规模生产生物活性物质
野生细胞 分离工程 分 离 工 程 酶 野生细胞 基因工程 蛋白质工程 途径工程 工程细胞 发酵工程 细胞工程 生物活性物质
酶工程
三 基因工程的成果和发展前景
1.
基因工程与医药卫生 基因工程与农牧业、食品工业 基因工程与农牧业、 基因工程与环境保护
2.
3.
1 基因工程与医药卫生
将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产 将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌， 2000L培养液就能产 100g胰岛素 胰岛素！ 生100g胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金 还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30% 30%还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!
不会引起过敏的转基因大豆
超级动物
•
导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠
特殊动物
•
导入人基因具特殊用途的猪和小鼠
3 基因工程与环境保护 基因工程与环境保护
基因工程在环境监测上的应用