4-基因工程
基因工程的四个基本步骤
基因工程的四个基本步骤嘿,咱今儿个就来唠唠基因工程的四个基本步骤!你说这基因工程啊,就好像是一个神奇的魔法世界,充满了各种奇妙的操作呢!第一步,获取目的基因。
这就好比是在茫茫人海中找到那个对的人,得有眼光,得有方法。
科学家们就像是超级侦探,通过各种手段去把那个特定的基因给揪出来。
可以从生物体的细胞中直接提取,也可以通过人工合成的办法来搞定。
就好像你要找一本书,要么去图书馆里慢慢找,要么自己动手写一本,是不是挺有意思?第二步,基因表达载体的构建。
这就像是给这个目的基因搭个舒适的小窝。
这个小窝得合适呀,不能大了也不能小了,得让目的基因舒舒服服地呆在里面。
载体就像是一辆车,带着目的基因去往它该去的地方。
而且这个小窝还得有各种标记,就像给它贴上标签,让人一眼就能认出它来。
第三步,将目的基因导入受体细胞。
这就好像是把一个新成员介绍给一个大家庭。
得想办法让这个新成员被大家接受,融入进去。
可以用各种方法,比如农杆菌转化法、显微注射法等等。
这就像是不同的介绍方式,有的温和,有的直接,反正得让受体细胞接纳这个外来的基因。
第四步,目的基因的检测与鉴定。
这就像是考试,得看看这个基因到底有没有学好,有没有发挥作用。
可以通过各种技术手段来检测,看看它是不是在受体细胞里好好待着,是不是干了该干的事儿。
如果检测合格,那就是大功告成啦!你想想,这基因工程多神奇啊!能让我们按照自己的意愿去改造生物,去创造新的东西。
这就像是一个超级工具,能让我们解决很多以前解决不了的问题。
比如说可以培育出抗病的农作物,让我们的粮食产量更高;可以制造出能治病的药物,让人们的健康更有保障。
但是呢,这基因工程也不是随随便便就能玩得转的。
就像你学骑自行车,得先学会怎么保持平衡,怎么踩脚蹬子。
基因工程也需要科学家们有深厚的知识和精湛的技术。
而且,我们在利用基因工程的时候,也得小心谨慎,不能乱用。
不然,可就像。
常识考点生物技术的四大工程
生物技术的四大工程是指基因工程、生物制药、农业生物技术和环境生物技术。
这些工程在当代生物科技领域具有重要的地位和广泛的应用。
本文将从引言、概述、正文内容、总结等部分详细阐述这四大工程的相关知识。
引言:生物技术是指利用细胞、生物体以及生物分子进行研究和创新的技术,它具有广泛的应用领域,如医学、农业、环保等。
而生物技术的四大工程是在生物技术领域中应用最为广泛且影响最大的四个重要分支。
这四大工程是基因工程、生物制药、农业生物技术和环境生物技术。
概述:1.基因工程(Geneticengineering)基因工程是指通过改变和重组生物体的遗传物质来实现特定目的的技术。
它涉及到DNA分子的提取、修饰和重新组合。
基因工程的应用包括基因治疗、基因工艺和转基因技术等。
小点详述:(1)基因工程的原理和方法;(2)基因工程在医学领域的应用;(3)基因工程在农业领域的应用;(4)基因工程在工业生产中的应用;(5)基因工程的伦理与社会问题。
2.生物制药(Biopharmaceuticals)生物制药是指利用生物技术生产药物的过程。
这些药物是以细胞、组织和生物分子为基础的。
生物制药工程包括生物反应器设计、工艺优化和纯化技术等。
小点详述:(1)生物制药的发展历程;(2)生物制药的原理和流程;(3)生物制药在医学领域的应用;(4)生物制药的质量控制;(5)生物制药的发展前景。
3.农业生物技术(Agriculturalbiotechnology)农业生物技术是指利用生物技术手段提高农作物和动物的产量和质量的技术。
这包括常见的转基因农作物、动物遗传改良以及农业生物制剂等。
小点详述:(1)农业生物技术的发展历程;(2)转基因农作物的优缺点;(3)农业生物技术在动物遗传改良中的应用;(4)农业生物技术在农作物病害防治中的应用;(5)农业生物技术对环境的影响。
4.环境生物技术(Environmentalbiotechnology)环境生物技术是指利用生物技术手段解决环境问题的技术。
基因工程的知识点
基因工程的知识点基因工程是现代生物学和遗传学领域的一个重要分支,它涉及对生物体的基因进行修饰、操作和应用,旨在改变或增强生物体的性状和功能。
基因工程的发展不仅在农业、医学和工业等领域具有重大意义,也在人类进化和生物技术发展上有着深远的影响。
本文将从基因工程的基础知识、技术方法和应用领域等方面进行探讨。
一、基因工程的基础知识1. DNA的结构和功能DNA是基因组的主要组成部分,它由核苷酸序列组成,携带了生物体的遗传信息。
通过了解DNA的结构和功能,我们可以更好地理解基因工程的原理和应用。
2. 基因与遗传基因是生物体遗传性状的基本单位,决定了生物体特定的形态、结构和功能。
了解基因的遗传规律和基因突变等现象可以帮助我们理解基因工程的目的和效果。
二、基因工程的技术方法1. 基因克隆技术基因克隆是基因工程的核心技术之一,它包括DNA分离、限制性内切酶切割、连接酶连接、载体DNA插入和重组质粒转化等步骤。
通过基因克隆技术,可以制备出目标基因的大量复制品,为后续的基因操作和应用提供基础。
2. 基因编辑技术基因编辑技术是一种精确修改目标基因的方法,其中最常用的技术是CRISPR-Cas9系统。
借助CRISPR-Cas9系统,科学家可以准确选择并修改目标基因,实现基因组的精确操作和修饰。
三、基因工程的应用领域1. 农业基因工程在农业领域的应用较为广泛,主要集中在改良作物、提高农产品质量和抗病虫害等方面。
通过基因工程技术,农作物可以表达特定蛋白质,增强抗病虫害的能力,提高产量和耐逆性。
2. 医学在医学领域,基因工程为疾病的诊断、治疗和预防提供了新的手段。
通过基因工程技术,科学家可以生产重组蛋白、疫苗和基因药物等,用于治疗癌症、遗传性疾病和免疫系统疾病等疾病。
3. 工业基因工程在工业领域的应用主要体现在生物制造和生物能源生产上。
通过改造微生物的代谢途径和代谢产物,可以生产出多种有价值的化合物,如生物塑料、生物柴油和生物碱等。
4 基因工程药物概述
4
1972年美国斯坦福大学的Berg获得了SV40和λDNA重组的 DNA分子 1973年美国斯坦福大学的Cohen 等人,将大肠杆菌R6-5质 粒DNA(含卡那霉素抗性基因)和大肠杆菌pSC101质粒 DNA(含四环素素抗性基因)重组后转化大肠杆菌,产生同 时表现出两种抗性的细菌。 Cohen与Boyer等合作,将非洲爪蟾编码核糖体的基因同 pSC101质粒构成重组DNA分子,并导入大肠杆菌,证实动 物基因进入了细菌细胞,并在细菌细胞中增殖和转录产生相 应的mRNA。
基因工程药物概述
1
名词解释:基因工程
基因工程是通过对核酸分子的插入、拼接和重组而实 现遗传物质的重新组合,再借助病毒、细菌、质粒或 其他载体,将目的基因转移到新的宿主细胞系统,并 使目的基因在新的宿主细胞系统内进行复制和表达的 技术。基因是DNA分子上的一个特定片断,因此基因 工程又称DNA分子水平上的生物工程,其主要研究任 务是有关基因的分离、合成、切割、重组、转移和表 达等。所以基因工程又称基因操作、基因克隆或DNA 重组等。
21
市场
欧美成熟市场占了71.4%,拉美及亚非市场虽然目前仅占 5.7%及12.7%,但其增长率分别为12.75和15%,远高于北 美1.9%的增长率。 IMS预测,药品支付者对医保体系的影响力更大,未来市 场增长的来源已经从欧美国家转移到新兴市场;在未来五 年内,新兴市场对利润的贡献将与与传统成熟市场平分秋 色。 制药业巨头已经在新兴市场投入多年,投资范围不仅限于 大家普遍看好的“金砖四国”(巴西,俄罗斯,印度,中 国),还进一步扩展到沙特阿拉伯、越南、智力、委内瑞 拉、马来西亚、泰国、土耳其和墨西哥等国家。
19
制药巨头的并购
第四章 基因工程的质粒载体
SC
2 质粒DNA的转移
(1)质粒的类型:在大肠杆菌中的质粒,可 以分为:
接合型质粒:能自我转移
具有自主复制的基因,控制细菌配对和质粒接合转 移的基因。
非接合型质粒 不能自我转移
按接合转移功 能分类
非接合型质粒
主要基因
自主复制基因,产生大肠杆菌素基因
按抗性记号 分类
Col质粒
接合型质粒
自主复制基因,抗菌素抗性基 因
第二代 酵母表达 穿梭质粒 体系
第三代 哺乳类细 病毒、脂质体 胞表达体系
第四代 基因直接 DNA本身 导入
细菌 酵母 培养动物细胞 生殖细胞、 体细胞、个体
(三)基因工程载体必须具备的条件:
※(1)有复制起点 ※(2)具有若干个限制性内切酶的单一识别位点 ※(3)具备合适的筛选标记 ※(4)具备合适的拷贝数目
(c)所示,F质粒无力帮助mob-突变体进行转移,其中F性须和转移装置虽已 形成,但ColE1 DNA并没有发生缺口。
(d)表示另一种具mob+表型并带有一个顺式显性突变的ColE1突变体,它缺 失了bom位点。在这样的寄主细胞中,虽然能够合成mob蛋白质,但由于不 能发生缺口,因此仍然不能够转移。
3.若质粒DNA经过适当的核酸内切 限制酶切割之后,发生双链断裂形成 线性分子(IDNA),通称L构型
(新教材)高中生物选修3第3章-基因工程:微点强化4 基因工程的关键步骤人教版
[变式训练1] (2021·福建省福州期末)限制酶可辨识并切割DNA分子上特定的核 苷酸序列。下图依次为四种限制酶BamH Ⅰ、EcoR Ⅰ、Hind Ⅲ以及Bgt Ⅱ的 切割位点和辨识序列。为防止酶切后含目的基因的DNA片段自身连接成环状,
下列不能同时切割目的基因的是( D )
A.EcoRⅠ和Hind Ⅲ C.BamHⅠ和Hind Ⅲ
影印接种过程示意图
①在含有Amp的选择培养基上生长的大肠杆菌菌落,是由普通大肠杆菌或导入 普通质粒的大肠杆菌繁殖形成的,还是由导入重组质粒的大肠杆菌繁殖形成的? 为什么? 提示:有的是由导入普通质粒的大肠杆菌繁殖形成的,有的是由导入重组质粒 的大肠杆菌繁殖形成的,因为这两种大肠杆菌都含有Ampr,都对Amp有抗性; 不可能是由普通大肠杆菌繁殖形成的,因其没有Ampr,对Amp没有抗性。
[典型例题1] 下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2中箭
头表示相关限制酶的酶切位点。相关说法错误的是( A )
图1
A.一个图2所示的质粒分子经SmaⅠ切割后,含有4个游离的磷酸基团 B.用图2所示的质粒和图3所示的目的基因构建重组质粒,不能使用SmaⅠ切割 C.图3中为防止酶切后单个含目的基因的DNA片段自身连接成环状,不能使用 EcoRⅠ D.为了获取重组质粒,最好用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ同时切割质粒和外源DNA 解析 图2所示质粒分子经SmaⅠ切割后形成2个平末端,根据DNA分子的两条 链反向平行的特点可知,切割后应含有2个游离的磷酸基团,A错误;用SmaⅠ 切割会破坏目的基因和质粒中的标记基因,B正确;用EcoRⅠ处理的目的基因 由于两端含有相同的黏性末端而可能发生自身环化,用两种限制酶同时切割质 粒和外源DNA即可解决这一问题,所以可以用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ同时处理, C、D正确。
4基因工程-载体
4.质粒是基因工程的常用载体,下列关于它的说法正确的是( D )
A.具有环状结构的染色体,能够携带目的基因 DNA B.含蛋白质,从而能完成生命活动 C.是 RNA,能够指导蛋白质的合成 D.能够自我复制,从而保持连续性
—CTTAAG—
—G —CTTAA
EcoR I切点
AATTC— G—
碱基互补配对
(2)DNA 连接酶是基因操作的“分子缝合针”,其作用是把基于________
能力而黏合在一起但存在的切口封闭,进而才可能形成有意义的__重__组__D_N_A。 (某些)病毒
(3)逆转录酶也常被用于基因工程,其存在于________(生物)中,催化以
___m_R_N_A__为模板合成 DNA 的过程。
某些生化表型基因
在质粒作为载体时其上必须有至少一个标记基因存在。 即:限制酶切割位点不能破坏全部标记基因
a,b,c为酶切位点, a,c为限制酶Ⅰ切割位点;b为限制酶Ⅱ切割位点, (限制酶Ⅰ能切开限制酶Ⅱ的序列,限制酶Ⅱ不能切
开限制酶Ⅰ的序列) 选限制酶Ⅱ
则应选那种限制酶? 含有该质粒的细胞将来在什么培养基上能存活? 在什么培养基不能存活?
B.①④⑥
C.①③⑥⑦
D.②③⑥⑦
类型二 质粒结构和功能 例 2►目前基因工程所用的质粒载体主要是以天然细菌质粒的各种元件为基 础重新组建的人工质粒,pBR322 质粒是较早构建的质粒载体,其主要结构如下 图所示。
(1)构建人工质粒时要有抗性基因,以便于_筛___选__(_鉴__别___)目___的__基___因__是_______ _____________________________________否__导___入__受__体___细__胞__________。
基因工程概论(4-5)
5' 5'
人工粘性末端的连接 平头末端
5' G 3' C TdT C 3' G dTTP 5' G 3' C TdT C 3' G dATP
GTTTTTTTTTT 3' C C 3' TTTTTTTTTTG
G 3' AAAAAAAAAAC
CAAAAAAAAAA 3' G
退火
5' 5'
T4-DNA ligase
应始终悬浮在10.3%的蔗糖等渗溶液中。与原生质体接触的所
有器皿应保持无水无去污剂
转化的原理与技术
细菌原生质体的转化
细菌原生质体的转化:
取0.2 - 1ml的原生质体悬浮液(108-109个原生质体),加
入10 - 20 ml DNA重组连接液,同时加入含有PEG1000和Ca2+
的等渗溶液,混匀 细菌原生质体的再生: 原生质体再生的主要目的是使细菌重新长出细胞壁。再生 在特殊的固体培养基上进行,内含脯氨酸和微量元素
5'
4 基因工程的操作过程
B 重组DNA分子的转化和扩增(转与增)
转化的原理与技术 转化率
转化细胞的扩增
转化的原理与技术
Ca2+诱导的完整细菌细胞的转化
Ca2+诱导的完整细胞的转化适用于革兰氏阴性细菌(如 大肠杆菌等),1970年建立此技术,其原理是Ca2+与细菌外 膜磷脂在低温下形成液晶结构,后者经热脉冲发生收缩作用, 使细胞膜出现空隙,细菌细胞此时的状态叫做感受态
TG AC
CA GT
粘性末端的更换
5' BamHI 5' GGATCC CCTAGG 5'
基因工程-4-PCR及文库克隆法
利用DNA聚合酶在体外(in vitro)合成特异性DNA片段的 技术,又称体外基因扩增技术。
Kary Mullis
1993年的诺贝尔化学奖
1、PCR技术扩增的步骤—三步曲
高温变性(denaturation);低温退火(annealing);中温延伸(extension)
2 PCR反应的DNA聚合酶选择 1 普通Taq酶(rTaq)
无3’-5‘外切酶活性 产物的3′端附有一个“A”碱基
2 高保真DNA聚合酶
具有3‘→5’ 外切酶活性,保真性能极高 PCR产物为平末端
3 长片段Taq酶
具有3’-5‘外切酶活性 可扩增大于10kb的DNA片段 产物3’端附有一个“A”碱基
3.4.1 融合PCR原理
3.4.2 融合PCR构建表达基因
M1 2 3 4 5
2.0 kb 1.0 kb 0.75 kb 0.5 kb 0.25 kb 0.1 kb
3.4.3 重叠延伸PCR的优点:
能够在体外进行有效的基因重组,而且不需要内切酶消化和 连接酶处理,可利用这一技术很快获得其它依靠限制性内切 酶消化的方法难以得到的产物.
•提高RT-PCR的优化能力 •适用于在单个样品中检测几个mRNA
3.3 RACE PCR技术
经典的RACE (Rapid Amplification of cDNA Ends) 技术是由 Frohman等发明的一项技术,主要通过RT-PCR技术由已知部分 cDNA序列来得到完整的cDNA5′和3′端。
3.2 RT-PCR方法
两步法步骤
起始第一链cDNA合成使用: Oligo(dT),随机六聚体,GSP引物
一步法步骤
基因工程的基本操作步骤4
基因工程的基本操作步骤4基因工程的基本操作步骤基因工程是一种将外源基因或人为改造的基因导入到生物体内,从而改变其遗传特性的技术。
作为一项复杂而关键的科学技术,基因工程需要遵循一系列基本操作步骤。
本文将介绍基因工程的基本操作步骤,帮助读者了解和理解这一领域的基础知识。
1. 提取目标基因基因工程的第一步是提取目标基因。
目标基因可以来自不同生物体的DNA,包括细菌、植物、动物等。
提取目标基因需要使用特定的提取方法,例如PCR(聚合酶链式反应)技术。
在这一步骤中,需要具备实验室操作技能,同时需遵守实验室安全操作规范。
2. 构建基因载体在基因工程中,基因载体扮演着非常重要的角色。
基因载体是将目标基因导入宿主细胞的工具,通常是由DNA分子构成。
基因载体的构建需要选择适当的载体类型,并将目标基因与载体连接起来。
常见的基因载体包括质粒、病毒等,其构建过程需要遵循相关实验技术和原则。
3. 转化宿主细胞一旦基因载体构建完成,下一步是将其导入宿主细胞中。
这个过程被称为转化。
转化可以通过多种方法实现,例如热激冲击、化学处理或电击。
通过转化,基因载体得以进入宿主细胞,并将目标基因在宿主细胞内表达。
4. 鉴定转化细胞经过转化后,不是所有的细胞都成功地接受了目标基因。
因此,鉴定转化的细胞是基因工程中一个关键的步骤。
鉴定的方法通常基于目标基因在细胞中的表达,可以通过PCR扩增、酶切或荧光显微镜观察等实验手段来进行。
5. 培养和筛选鉴定成功的转化细胞后,需要对其进行培养和筛选。
在培养基中,细胞会持续生长和分裂,并表达目标基因。
为了筛选出带有目标基因的细胞,通常需要加入适当的筛选剂或标记基因。
通过培养和筛选,可以获得大量带有目标基因的细胞。
6. 分离纯化在获得带有目标基因的细胞后,接下来的步骤是分离和纯化目标基因。
这可以通过一系列的实验方法实现,如凝胶电泳、离心、柱层析等。
分离纯化后的目标基因可用于进一步的研究或应用。
总结:基因工程的基本操作步骤包括提取目标基因、构建基因载体、转化宿主细胞、鉴定转化细胞、培养和筛选、以及分离纯化。
2024年基因工程心得体会
2024年基因工程心得体会在回顾和总结2024年的基因工程发展过程中,我深感惊叹和兴奋。
基因工程作为一项革命性的科学技术,已经在多个领域展现出了巨大的潜力和影响力。
在这篇文章中,我将分享我在2024年对基因工程的心得体会。
首先,我必须提到2024年基因工程在医学领域的突破。
随着技术的不断进步,我们已经可以对人类基因进行精确编辑和调控,使得许多常见疾病的治疗和预防变得更加可行。
例如,基因编辑技术已经被广泛应用于各种遗传性疾病的治疗,包括囊性纤维化、遗传性失聪等等。
病患者不再需要长期依赖药物治疗,而是可以通过基因编辑手段,对其基因进行修复和改造,从而恢复其正常的生理功能。
此外,2024年基因工程在农业领域也取得了巨大的突破。
通过将有益的基因导入作物,我们可以增加作物的抗逆性,提高产量和质量。
例如,通过基因编辑技术引入耐旱基因,不仅可以使作物在干旱环境中生长更加健壮,还可以减少对水资源的依赖,从而实现粮食生产的可持续发展。
此外,基因工程还可以为植物增加抗病性,减少对农药的依赖,使得农业生产更加环保和可持续。
另一个令人惊叹的方面是基因工程对环境保护的影响。
2024年,我们已经开始利用基因编辑技术来改变一些物种的基因组,以适应气候变化和环境压力。
例如,通过改变某些植物和动物的基因,使其对污染物和气候变化更具抵抗力。
这意味着我们可以保护一些濒危物种,并维持生态系统的稳定。
基因工程的发展不仅在治疗疾病和改善农业上有着巨大的潜力,还可以在环境保护方面发挥重要作用。
然而,我也认识到基因工程带来的一些挑战和风险。
首先,基因编辑技术的安全性和可行性仍然存在争议。
虽然我们已经取得了重大的突破,但仍有许多未知的风险和副作用需要认真研究和评估。
此外,基因编辑技术的应用也涉及到一些道德和伦理问题。
例如,人类基因编辑是否应该用于改善人类的基因,以实现“设计婴儿”的目标?这是一个需要慎重考虑的问题,需要社会各界共同讨论和制定相关政策。
基因工程四大步骤
基因工程四大步骤基因工程四大步骤基因工程是一种利用先进的技术和手段对生物基因进行修改和改造的科学,它的应用范围非常广泛,包括医学、农业、环境生态等多个领域。
它的实现离不开四个重要步骤:基因分离、基因克隆、基因编辑和基因导入。
下面分别介绍这四个步骤的实现过程和应用。
一、基因分离基因分离是指从细胞中将目标基因剪切下来并独立分离出来的过程。
一般来说,基因分离是在DNA分子水平上进行的。
基因分离可通过不同的方法实现,最常用的方法是PCR技术。
PCR是指在特定条件下将DNA进行反复扩增的技术,通过PCR可以快速而准确地从DNA分子中扩增出目标片段,从而实现基因分离。
基因分离的应用范围很广泛。
在医学领域中,基因分离可以用于检测基因缺陷和研究基因突变的原因。
在农业领域中,基因分离可以用于筛选优良品种的种质资源。
同时,通过基因分离可以制备基因库,为基因克隆提供充足的物质基础。
二、基因克隆基因克隆是指将目标基因插入到载体DNA分子中,从而形成重组DNA分子的过程。
基因克隆是基因工程中最基本的技术之一,也是实现其他基因工程技术的前提。
基因克隆的过程中,需要选择合适的载体,将其剪切开来,并将目标基因插入到其中,最后再将重组DNA转化到宿主细胞中,从而实现基因克隆。
基因克隆的应用非常广泛。
在医学领域中,基因克隆可以用于制备大量的重组蛋白,在药物研发中有着重要的作用。
在农业领域中,基因克隆可以用于制备抗病虫害的转基因作物种子,以提高作物产量和品质。
三、基因编辑基因编辑是指利用CRISPR-Cas9等技术对基因进行人为的修改和编辑的过程。
基因编辑可以实现对基因序列的任意精确编辑,甚至可以实现对基因的精确修复和替换。
因此,基因编辑技术被广泛应用于疾病治疗、种质改良、基因功能研究等领域。
基因编辑的应用范围非常广泛。
在医学领域中,基因编辑可以用于疾病治疗和基因治疗。
在农业领域中,基因编辑可以用于创新种质、改良农产品品质、提高作物耐逆性。
基因工程的四个步骤高中生物
基因工程的四个步骤可以简述为以下四步:
1. 目的基因的获取:从基因文库中获取或利用PCR技术扩增基因组DNA。
2. 基因表达载体的构建:基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分。
3. 受体细胞的选择和培养:根据基因工程的需要,选择适当的受体细胞并进行培养。
4. 基因的转化:将目的基因导入受体细胞。
这四个步骤在高中生物中的具体应用和解释如下:
1. 目的基因的获取:目的基因是从基因库或实验室设计合成,而PCR技术扩增基因组DNA 使得获取目的基因更加便捷。
例如,对于某个特定的生物性状,可以通过分析已知的基因序列来合成目的基因。
2. 基因表达载体的构建:这是将目的基因与合适的启动子、终止子和标记基因等调控组件重组在一起的过程。
这确保了目的基因能在细胞内以特定的方式表达,从而产生所需要的蛋白质。
3. 受体细胞的选择和培养:受体细胞可以是植物细胞、动物细胞或微生物细胞。
高中生物中可能涉及到植物组织培养的内容,就是利用基因工程技术培养符合要求的新植物个体。
4. 基因的转化:这一步是通过某种转化技术,如电转化、显微注射等方法,将重组的表达载体导入受体细胞。
这一步的关键在于确保表达载体准确无误地进入细胞,并且能够在细胞内正常运作。
以上就是基因工程的四个步骤在高中生物中的具体应用和解释。
总的来说,这些步骤体现了现代生物技术的核心内容,即通过改变遗传物质来创造新的生物或修改现有生物的特性。
这些技术不仅在科学研究中具有重要价值,也在工农业生产、医药卫生等领域有着广泛的应用前景。
4 转基因生物安全
• “生物安全”是指在一个特定的时空范围内,由 于自然或人类活动引起的外来物种迁入,并由此 对当地其他物种和生态系统造成改变和危害;人 为造成环境的剧烈变化而对生物的多样性产生影 响和威胁;在科学研究、开发、生产和应用中造 成对人类健康、生存环境和社会生活有害的影响。
• “生物安全”主要指通过基因工程技术所产生的 遗传工程体及其产品的安全性问题。
Brenner
• Brenner指出,生物安全的风险不仅仅在于会引起 实验人员何种疾病,也不是看看上周做的实验对 今天有什么害处。他认为生物安全的风险是一种 综合的、长期的效应。它可能对其他生物和环境 带来一些潜在的、间接的影响,也可能在近期并 不表现出来,而经过一个较长的潜伏期后才表现 危害。 • 他进一步指出,Asilomar会议是世界分子生物学 的先驱举行的第一次关于生物风险性的正式讨论, 生物学家们应该将目光放长远,采取综合的态度, 不要将争论的焦点局限在眼前。Brenner的建议使 许多人信服,正是由于Brenner的发言,才使会议 避免了一些无谓的争论,回到开始的宗旨。
• 会议的主席Singer和Soll代表到会的科学家致函 国家科学院主席Philip Handler和药品研究所主 任John T. Hogness,其部分内容如下: • “我们以众多位科学家的名义给你们写信,转达 一件应该予以关注的事情。在今年的Gordon会议 上,有些学术报告表明我们现在已具备将来源不 同的DNA分子连接在一起的技术能力……这种技术 可以将动物病毒DNA和细菌DNA,或不同的病毒DNA 连接起来。这些实验为生物学的发展和人类健康 问题的解决展示了令人鼓舞的前景。 • 但是,有些杂合分子可能会对实验室工作人员和 公众带来危害,虽然目前这种危害尚未发生,但 出于谨慎,我们建议对这种潜在的危害应予以严 肃的考虑……‖
高中生物4章基因工程2节基因工程的操作程序2课时目的基因的导入和检测
第2课时目的基因的导入和检测[目标导读] 1.结合教材P77~81图文,阐明目的基因的导入的四种方法。
2.分析教材P81~83内容,掌握目的基因的检测与表达产物的测定。
[重难点击] 1.目的基因的导入方法。
2.目的基因的检测与表达产物测定的原理方法。
方式一通过前面的学习,我们了解了基因工程中目的基因的获取和基因表达载体的构建。
在目的基因与载体连接成重组DNA分子以后,下面的重要工作主要是将其导入受体细胞进行扩增和筛选,获得大量的重组DNA分子,这就是外源基因的无性繁殖,即克隆(cloning)。
方式二目的基因导入受体细胞后,是否可以稳定维持和表达其遗传特性,只有通过检测与鉴定才能知道。
这是基因工程的第四步工作。
以上步骤完成后,在全部的受体细胞中,真正能够摄入重组DNA分子的受体细胞是很少的。
因此,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。
检测的方法有很多种,例如,大肠杆菌的某种质粒具有青霉素抗性基因,当这种质粒与外源DNA组合在一起形成重组质粒,并被转入受体细胞后,就可以根据受体细胞是否具有青霉素抗性来判断受体细胞是否获得了目的基因。
重组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。
一、目的基因的导入1.花粉管通道法(如图)(1)概念:是指外源基因利用植物受精后花粉萌发形成的花粉管通道进入受体细胞,借助天然的种胚系统形成含有目的基因的种胚。
常用的两种方法有柱头滴加法和花粉粒携带法。
(2)实验:利用花粉管通道法将目的基因导入棉花的实验操作程序①原理:授粉后使外源DNA能沿着花粉管通道渗入,经过珠心通道进入胚囊,转化尚不具备正常细胞壁的卵细胞、合子或早期胚胎细胞。
②操作过程a.提取含有目的基因的总DNA或者质粒DNA,配成质量分数为0.01%的溶液。
b.用棉线捆住将要在第二天开花的花朵,不让花朵自动开放。
c.第二天清晨给花朵进行人工授粉,授粉后套袋,作好标记。
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A B C D
DNA的体外重组(切、接) 用于基因转移的受体菌或细胞 重组DNA分子的转化和扩增(转、增) 转化子的筛选和鉴定(检)
第六章 重组DNA技术的操作过程
切 接 转
增 检
第六章 重组DNA技术的操作过程
一 DNA的体外重组(切与接)
同种内切酶生产的粘性末端的连接 同尾酶生产的粘性末端的连接 不同粘性末端的连接
B 各种基因工程受体的特性
大肠杆菌
遗传背景清楚,载体受体系统完备,生长迅速,培养简 单,重组子稳定
产物结构复杂、种类繁多的内毒素
适用于外源DNA的扩增和克受
体菌
B 各种基因工程受体的特性
枯草杆菌
遗传背景清楚,蛋白质分泌机制健全 ,生长迅速,培 养简单,不产内毒素
内源性蛋白产物种类繁多且含量高
适用于外源DNA的扩增、克隆以及真核生物基因的高效表达、基因的构建、真核生物基因表达调控的研究,是
DNA重组实验和基因工程重要的真核性受体菌
B 各种基因工程受体的特性
昆虫细胞(家蚕)
具有真核生物的特征,外源基因表达量高,繁殖相对较 快,培养成本低廉,遗传稳定
DNA重组操作系统欠完善
G 3' GGGGGGACGTC
CTGCAGGGGGG 3' G
退火
5' 5'
GCATGCCCCCC G C GGGGGGACGTC GCATGCCCCCC G C GGGGGGACGTC
Klenow Pst I
CTGCAGGGGGG C G CCCCCCGTACG CTGCAGGGGGG C G CCCCCCGTACG
GGATC CCTAG 5'
5'
5'
5' GATCC CTAGG
T4-DNA ligase 5' 5' CGATCC GCTAGG GGATCG CCTAGC
5' 5'
CGATCC GCTAGG
GGATCG CCTAGC
D人工粘性末端的连接 5‘突出末
5' G CTTAA 5' 5' AATTC G EcoR I 5'
5'
GAATTGGGGGG AATTC GGGGGGTTAAG CTTAA
退火
BamH I 5' 5'
GAATTGGGGGGGATCC CTTAACCCCCCCTAGG
GAATTGGGGGGGATCC CTTAACCCCCCCTAGG
GGATCCCCCCCAATTC CCTAGGGGGGGTTAAG
5'
5'
5' 5'
GAATTC CTTAAG
GAATTC CTTAAG
B同尾酶生产的粘性末端的连接
5' BclI 5' T ACTAG 5' 5' GATCA T TGATCA ACTAGT 5'
5'
GGATCC CCTAGG BamHI 5' GATCC G
GGATCC CCTAGG
5'
5'
G CCTAG 5'
5'
GGATCGGAATTCCGATCC CCTAGCCTTAAGGCTAGG
5'
F重组率
重组率的定义
重组率 = 含有外源DNA的重组分子数 / 载体分子总数 在常规实验条件下,重组率一般为25 - 75%
重组率是衡量连接反应效率的重要指标,较高的重组率可以
大大简化DNA重组的后续操作。
F重组率
A转化的原理与技术
细菌原生质体的转化
革兰氏阳性细菌(如枯草杆菌、链霉菌等)接纳外源DNA 的主要屏障是细胞壁,因而这类细菌通常采用原生质体(细胞 去壁后的形态)转化的方法转移质粒或重组DNA分子 酵母菌、霉菌、植物细胞也可用原生质体法进行转化
GCATGCCCCCC 3' C C 3' CCCCCCGTACG
退火
5'
GCATGCCCCCC G C GGGGGGACGTC
Klenow
CTGCAGGGGGG C G CCCCCCGTACG
T4-DNA ligase
5'
5'
GCATGCCCCCCTGCAG CGTACGGGGGGACGTC
CTGCAGGGGGGCATGC GACGTCCCCCCGTACG
5' HO AATTC G
5'
退火
HO OH 5' G-A-A-T-T-C C-T-T-A-A G HO OH G A-A-T-T-C C-T-T-A-A-G
5'
F重组率
提高重组率的方法
加装同聚尾末端:
5' GCATG 3' C TdT C 3' GTACG dCTP 5' G 3' ACGTC TdT G 3' GGGGGGACGTC CTGCA 3' G dGTP CTGCAGGGGGG 3' G
C不同粘性末端的连接
5' CTGCAG GACGTC PstI 5' CTGCA 3' G G 3' ACGTC 5' 5' GGATCC CCTAGG BamHI 5' GATCC G G CCTAG 5' GGATCC CCTAGG
5'
5'
T4-DNA pol
切平
C G G C
Klenow
补平
适用于真核生物基因的高效表达
B 各种基因工程受体的特性
哺乳动物细胞(中国仓鼠卵巢细胞 CHO)
与人的亲缘关系近,分子重组表达系统健全,具有合适 的糖基化修饰系统
细胞培养条件苛刻,生长缓慢
适用于哺乳类动物和人的基因表达调控研究、基因药物
的生产,是DNA重组实验和基因工程的主要哺乳动物受体
B 各种基因工程受体的特性
GTTTTTTTTTTG CAAAAAAAAAAC GTTTTTTTTTTG CAAAAAAAAAAC
加热
CAAAAAAAAAAC GTTTTTTTTTTG CAAAAAAAAAAC GTTTTTTTTTTG
S1
5' 5'
TTTTT TT TTG GT CAA AC AAAAAAA
AAAAA AA AAC CA GTT TG TTTTTTT
A 受体细胞应具备的条件
从遗传性考虑:
1.重组缺陷型recA-,用于基因扩增或高效表达的受体细胞(recA-) 2.限制系统的缺陷,或是修饰系统的缺陷。避免对外源DNA的除解。外切酶和内
切酶活性缺陷(recB-,recC-,hsdR-)
3.与重组质粒的遗传性状要有显的差异(具有与载体选择标记互补的表型) 4. 具有较高的转化效率
A转化的原理与技术
Ca2+诱导的完整细菌细胞的转化
大肠杆菌感受态细胞的质粒转化: 取100 ml 感受态细胞,加入相当于50 ng 载体的重组 DNA连接液,混匀 冰浴放置半小时 在42℃保温 2 分钟(热脉冲) 快速将转化细胞转移至冰浴中放置1 - 2分钟 加入1 ml 新鲜培养基,于37℃培养 1 小时(扩增) 涂在合适的固体培养基平板上进行筛选
A转化的原理与技术
Ca2+诱导的完整细菌细胞的转化
大肠杆菌感受态细胞的制备: 100 ml 菌体培养至OD600 = 0.5,离心收集菌体 用10 ml 冰冷的10 mM CaCl2溶液悬浮菌体,离心 收集菌体 用1 ml 冰冷的75 mM CaCl2溶液悬浮菌体 冰浴放置12 - 24小时,备用
5' 5'
D人工粘性末端的连接 平头末端
5' G 3' C TdT C 3' G dTTP 5' G 3' C TdT C 3' G dATP
GTTTTTTTTTT 3' C C 3' TTTTTTTTTTG
G 3' AAAAAAAAAAC
CAAAAAAAAAA 3' G
退火
5' 5'
T4-DNA ligase
TG AC
CA GT
E粘性末端的更换
5' BamHI 5' GGATCC CCTAGG 5'
G CCTAG 5'
Klenow
5' GATCC G
5'
补平
5' GATCC CTAGG
5'
GGATC CCTAG 5'
T4-DNA ligase
5'
GGAATTCC CCTTAAGG
EcoR I
EcoR I linker
遗传欠稳定,载体受体系统欠完备
适用于原核生物基因的克隆、表达以及重组蛋白多肽的
有效分泌
B 各种基因工程受体的特性
链霉菌
抗生素的主要生产者,分子遗传相对操作简便,不产内毒素 遗传不稳定,生长相对缓慢 主要用于抗生素生产菌株的改良
B 各种基因工程受体的特性
酵母菌
具有真核生物的特征,遗传背景清楚,生长迅速,培养 简单,外源基因表达系统完善,遗传稳定
回收插入的外源DNA片段, (3) 对转录和转译过程中密码结构的阅读不发生干扰。
A同种内切酶生产的粘性末端的连接
5' GAATTC CTTAAG EcoRI 5' G CTTAA 5' 5' AATTC G G CTTAA 5' 5' AATTC G GAATTC CTTAAG 5'