目的基因的连接与转化
基因工程基本操作过程(目的基因与运载体结合)
2） 在酶切位点之前要有一个较强的启动子，使 插入的目的基因可在该启动子的指导下高效表达。
3）选择的载体必须在连接后对基因转录和翻译过 程中的编码区读框不改变。
当载体和外源DNA用同样的限制性内切酶切割时，所形成的 DNA末端就能够彼此相匹配，可以被T4连接酶共价地连接起 来，形成重组体分子。 但是,当靶片段的末端与载体不匹配时， 必须转换其中一个或两个片段的末端形式以便使之连接。这种 末端的转换通常用以下三种方式转换：
载体DNA和目的基因DNA的连接,按DNA片 段末端性质不同，可有下述不同的连接方法：
① 粘性末端连接法 ② 平端连接法 ③ 同聚物加尾连接法 ④ 人工接头连接法
1. 同一限制酶切位点连接:
由同一限制性核酸内切酶切割的不同DNA片段具有完 全相同的末端。只要酶切割产生单链突出的粘性末端 和酶切位点附近的DNA序列不影响连接 .在连接酶的 作用下即可形成重组DNA分子.
人工接头（DNA寡核苷酸连杆）是人工合成 的具有一个或数个特定 限制性内切酶识别和 切割序列的双股平端DNA 短序列。 由平端加 上新的酶切位点，再用限制酶切除产 生粘性 末端，而进行粘端连接。
优点：是进行DNA重组的一种既有效又实用的手 段，兼具有同聚物加尾法和粘性末端连接法的优 点，而且它可以根据实验的不同要求，设计出具 有不同限制酶位点的人工接头。若在体外连接反 应中增加人工接头的浓度，还会大大提高平末端 DNA片段间的连接效率。
不会自身环化，转化率高，转化后的细菌克隆大 多数携带有目的基因的重组质粒。
一些内切酶如HaeⅢ和HpaⅠ切割产生DNA的 片段没有粘性末端，而是平末端。 具有平末端的 酶切载体只能与平末端的目的基因连接。 T4DNA 连接酶可催化相同或不相同的限制性内切酶切割 的平端间的连接。 平端连接比粘性末端连接要困 难的多，其连接效率很低，约有粘性末端连接的 1%。
高中生物第3章基因工程第节基因工程的基本操作程序教案选择性3
第2节基因工程的基本操作程序课标内容要求核心素养对接阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定。
1。
科学思维：结合生产实例，举例说出基因工程的基本操作程序。
2．科学探究：针对人类生产和生活的某一需求，尝试提出初步的基因工程构想，完成初步设计。
一、目的基因的筛选与获取1．目的基因(1）概念:用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。
(2）实例:培养转基因抗虫棉用到的目的基因是Bt抗虫蛋白基因.2．筛选合适的目的基因(1)较为有效的方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。
（2)实例:在培育转基因抗虫棉之前，科学家不仅掌握了Bt基因的序列信息，也对Bt基因的表达产物—-Bt抗虫蛋白有了较为深入的了解。
（3)认识基因结构和功能的技术方法：DNA测序技术、遗传序列数据库、序列比对工具。
3．利用PCR获取和扩增目的基因(1)PCR的含义：PCR是聚合酶链式反应的缩写，它是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术.(2）条件：DNA模板、分别与两条模板链结合的2种引物、四种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶。
（3)过程：①变性：温度上升到90 ℃以上，目的基因DNA受热变性后解为单链.②复性：温度下降到50 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。
③延伸：温度上升到72 ℃左右时，溶液中四种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下加到引物的3′端合成子链.④重复循环多次。
（4）结果：每次循环后目的基因的量增加一倍，即成指数形式扩增(约为2n)。
二、基因表达载体的构建1．构建基因表达载体的目的(1）使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代。
(2）使目的基因能够表达和发挥作用。
2．基因表达载体的组成[填图］3．基因表达载体的构建首先用一定的限制酶切割载体,使它出现一个切口，然后用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割目的基因的DNA片段,再利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处。
实验报告目的基因与载体的连接转化及工程菌导入表达并PCR验证
题目：目的基因与载体的连接转化及工程菌导入体现并 PCR 验证。
一．实验目的:1.学习目的基因连接转化载体的原理和办法。
2.学习制备感受态细胞并将质粒导入工程菌的原理和办法。
3.学习菌落 PCR 鉴定阳性克隆的办法和环节二．实验原理1.DNA的连接重组：含有相似粘性末端的两段 DNA 分子在 DNA 连接酶的作用下能够连接在一起。
由于相似的粘性末端同一通过碱基互补配对形成一种相对稳定的构造。
连接温度的选择，理论上的最适温度是连接酶的最适温度---37 摄氏度，但是该温度下粘性末端形成的配对构造稳定，因此在室温下（12~16 度）既可最大程度发挥连接酶的活性，又有助于短暂配对构造的稳定。
2.感受态细胞的制备：将快速生长的大肠杆菌置于经低温（0℃）预解决的低渗氯化钙溶液中，便会造成细胞膨胀，同时 Ca2+会使细胞膜磷脂双分子层形成液晶构造，促使细胞外膜与内膜间隙中的部分核酸酶解离开来，离开所在区域，诱导细胞成为感受态细胞，细胞膜通透性发生变化，极易与外源 DNA 相粘附并在细胞表面形成抗脱氧核糖核酸酶的羟基－磷酸钙复合物。
联合其它的二价金属离子（如 Mn、C o）、DMSO 或还原剂等物质解决细菌，则可使转化率提高100～1000 倍。
3.质粒的导入在冰上融化感受态细胞，通过 42 度短暂热激后，由于细胞膜处在液晶态产生裂缝，外源DNA 黏附于细胞表面，而后立刻冰浴，促使细胞膜愈合。
然后将菌体放入适宜的培养基中培养，以增进细胞的愈合恢复。
4.阳性转化的培养基筛选办法。
普通的大肠杆菌难以在含有 Kana 的 LB 培养基上存活繁殖，但由于载体质粒含有 Kana 霉素的抗性基因，因此成功导入载体质粒的大肠杆菌能够在含有 Kana 的 LB 培养基上形成菌落，即转化阳性，但是由于成功导入的质粒不一定携带了目的基因，因此可能会出现伪阳性，故需要进行 PCR 鉴定。
5.菌落PCR的原理通过目的基因的引物进行菌落 PCR，如果菌体成功导入了目的基因，则能够通过 PCR 获取大量目的基因片段，而不含有目的基因的菌落不会扩增出目的基因片段。
基因片段与载体连接、转化和重组子筛选
1、ＤＮＡ分子的体外连接
ＤＮＡ分子的体外连接就是在一定条件下，
由ＤＮＡ连接酶催化两个双链ＤＮＡ片段组 邻的５’端磷酸与３’端羟基之间形成磷酸 酸脂键的生物化学过程， ＤＮＡ分子的连接 是在酶切反应获得同种酶得注意的几个问题：
1.ＤＮＡ连接酶
常用的ＤＮＡ连接酶有两种：
制备感受态细胞
现在制备感受态细胞通常用CaCl2处理，在低温中 与外来ＤＮＡ分子相混合. ＤＮＡ分子转化分以下几步: １．吸附－－双链ＤＮＡ分子吸附于受体菌表面； ２．转入－－双链ＤＮＡ分子解链。一条链进入受 体菌，另一条降解； ３． 自稳－－外源质粒ＤＮＡ分子在细胞内复制成 双链； ４．表达一供体基因随同复制子同时复制，分裂， 转录翻译。
四．结果与分析讨论
１．计算转化率。 ２．根据转化率和阴性对照分析实验结果。 问题与讨论： １．根据本实验认为影响转化率的因素有哪
些？ ２．抗性法筛选和互补筛选原理是什么？
2.重组子的筛选
这和受体菌：质粒ＤＮＡ的选择相关，
原则
上要注意： １．受体菌必须是限制与修饰系统缺陷的菌 株； ２． 根据质粒基因型和受体菌基因型互补原 则而定。 重组子的筛选方法常用的有两种方法：
１．抗生素筛选法
菌株为某种抗生缺陷型， 而质粒上带有 该抗性基因（如氨苄青霉素， 卡拉霉素等 ）这样只有转化子才能在含该抗生素的培养 基上长出。 本实验利用抗生筛选转化子。
四．结果与分析
电泳检查连接结果
１．如何判断连接效果的成功性？
问题与讨论：
１．简述Ｔ４ＤＮＡ连接酶作用机理。 ２．简述一个完整外源ＤＮＡ的克隆过程。 ３．连接反应中应注意些什么问题及如何提
获取目的基因片段的方法
获取目的基因片段的方法引言在生物研究中，获取目的基因片段是一项重要的任务。
目的基因片段的获取可以用于基因克隆、基因表达、基因测序等多个领域的研究。
本文将介绍几种常用的方法来获取目的基因片段，包括PCR（聚合酶链式反应）、基因片段合成和基因组编辑等方法。
1. PCR（聚合酶链式反应）PCR是一种常用的方法，通过逐渐扩增目的基因片段。
以下是PCR的步骤：1.设计引物：根据目的基因片段的序列，设计一对引物，分别位于目的基因片段的起始和终止位置。
引物应具有互补性，能够特异性地结合到目的基因片段上。
2.反应体系准备：准备PCR反应体系，包括DNA模板、引物、dNTPs（脱氧核苷酸三磷酸盐）、聚合酶、缓冲液和镁离子等。
根据实验需求，可以添加其他辅助试剂，如引物浓度平衡剂、增强剂等。
3.PCR扩增：将反应体系置于PCR仪中，按照一定的温度程序进行扩增。
PCR的温度程序通常包括变性、退火和延伸阶段。
在变性阶段，DNA双链被变性为单链；在退火阶段，引物与目的基因片段特异性结合；在延伸阶段，聚合酶沿着DNA模板合成新的DNA链。
4.PCR产物检测：扩增反应结束后，可以通过琼脂糖凝胶电泳等方法检测PCR产物。
琼脂糖凝胶电泳可以根据PCR产物的大小和形状来判断是否成功扩增了目的基因片段。
PCR方法具有简单、快速、灵敏的特点，适用于获取较短的目的基因片段。
2. 基因片段合成基因片段合成是通过化学合成的方法来获取目的基因片段。
以下是基因片段合成的步骤：1.设计目的基因片段：根据研究需求，设计目的基因片段的序列。
可以通过计算机软件进行序列设计，优化序列的GC含量、二级结构和启动子等。
2.合成基因片段：将目的基因片段的序列发送给合成公司，由合成公司进行化学合成。
合成公司通常使用固相合成法合成DNA片段。
合成的基因片段可以经过纯化和修饰等步骤，得到高质量的目的基因片段。
3.克隆基因片段：将合成的基因片段与载体进行连接。
可以使用限制性内切酶切割载体和基因片段的末端，然后通过DNA连接酶将基因片段连接到载体上。
第三篇目的基因的转化
2. Ti质粒的基因位点及其功能区
T-DNA区（transferred-DNA regions）：T-DNA是农杆菌 侵染植物细胞时，从Ti质粒上 切割下来转移到植物细胞的一 段DNA，称为转移DNA。该片 断上的基因与肿瘤形成有关。
Vir区(virulence region)：该区段激活T-DNA的转移，使农杆菌 表现出毒性，故称为毒性区。它与T-DNA区相邻，合起来占质 粒的1/3。
农杆菌质粒第一个字母为小写的p，紧接Ti或At 、Ri或Ar 表示根癌农杆菌质粒或发根农杆菌质粒。后接质粒编号或 分类。
天然质粒符号（ColE1)
pSC101 SC表示Stanley Cohen，101表示分类号 pMT555 MT表示Manchester Technology 555表示分类号
Mini Ti plasmid Helper Ti plasmid
载体卡盒（vector cassette
第二节 根癌农杆菌Ti质粒的结构 和功能
一、根癌农杆菌
Agrobacterium tumefaciens causes crown gall disease of a wide range of dicotyledonous (broadleaved) plants, especially members of the rose family such as apple, pear, peach, cherry, almond, raspberry and roses. A separate strain, termed biovar 3vine.
第五节ri质粒载体系统发根发根hairyroothairyroot是发根农杆菌是发根农杆菌agrobacteriumrhizogenesagrobacteriumrhizogenes感染整体植株感染整体植株或其某一器官组织单个细胞甚至原生或其某一器官组织单个细胞甚至原生质体后其质体后其riri质粒上的质粒上的ttdnadna片断整合片断整合进植物细胞核基因组中诱导产生的一种特进植物细胞核基因组中诱导产生的一种特殊表现型形成多分枝的生长迅速的不殊表现型形成多分枝的生长迅速的不在ri质粒tdna区段中除了含有色氨酸2单加氧酶基因iaam和吲哚乙酰胺水解酶基因iaah之外还有4个叫做根座位rootlocus的基因rol
基因与载体连接方法
基因与载体连接方法及其原理基因与载体连接方法是分子生物学实验中常用的技术，它可以将目的基因或序列插入到合适的载体中，从而实现基因的克隆、表达或功能分析。
基因与载体连接方法主要依赖于DNA连接酶和限制性核酸内切酶的作用，以及DNA片段末端的互补配对。
根据DNA片段末端的性质不同，可以有以下几种基本的连接方法：一、粘性末端连接法粘性末端连接法是最常用的基因与载体连接方法，它利用限制性核酸内切酶在特定的序列上切割DNA，产生带有单链突出端的双链DNA片段，这些突出端称为粘性末端。
粘性末端可以与相同或相似的粘性末端互补配对，形成稳定的双链结构。
然后，DNA连接酶可以在这些配对的粘性末端上催化磷酸二酯键的形成，从而实现DNA片段的连接。
粘性末端连接法的优点是具有较高的特异性和效率，因为只有相同或相似的粘性末端才能配对，而且配对后的结构较为稳定，不易被水解。
粘性末端连接法的缺点是需要选择合适的限制性核酸内切酶来切割目的基因和载体，而且不同的限制性核酸内切酶可能有不同的反应条件和缓冲液，需要进行优化和调节。
粘性末端连接法的具体步骤如下：1. 选择合适的限制性核酸内切酶来切割目的基因和载体。
一般来说，选择能在目的基因两端和载体多克隆位点上切割出相同或相似粘性末端的限制性核酸内切酶。
如果没有这样的限制性核酸内切酶，可以通过引物设计来在目的基因两端添加所需的限制性核酸内切酶位点，然后通过PCR扩增来获取带有粘性末端的目的基因。
2. 配制酶切反应体系，并在适当的温度和时间下进行反应。
一般来说，每个限制性核酸内切酶都有其特定的反应条件和缓冲液，需要按照说明书或厂家推荐进行操作。
如果使用两种或以上的限制性核酸内切酶进行双酶切或多酶切，需要选择能够同时满足所有限制性核酸内切酶反应条件和缓冲液要求的组合，或者进行分步反应，并在每次反应后纯化DNA。
3. 通过琼脂糖凝胶电泳来分离和回收目的基因和载体片段。
一般来说，使用1%~2% 的琼脂糖凝胶电泳可以有效地分离不同大小的DNA片段，并通过紫外光照射来观察DNA条带。
转化连接实验报告
一、实验目的1. 了解转化连接的原理和过程；2. 掌握转化连接的操作步骤；3. 学习检测转化连接结果的方法。
二、实验原理转化连接是指将目的基因与载体连接，并将重组质粒导入受体细胞中，使其在受体细胞内表达目的基因的过程。
转化连接包括DNA连接和转化两个步骤。
1. DNA连接：利用DNA连接酶将目的基因与载体连接，形成重组质粒。
DNA连接酶能够催化两个DNA分子的末端以磷酸二酯键相连，形成完整的DNA分子。
2. 转化：将重组质粒导入受体细胞中，使其在受体细胞内表达目的基因。
转化方法有多种，如电转化、化学转化等。
三、实验材料1. 试剂：DNA连接酶、T4 DNA连接酶缓冲液、dNTPs、DNA分子量标准、限制性内切酶、琼脂糖凝胶电泳试剂等；2. 仪器：PCR仪、凝胶成像系统、紫外可见分光光度计、离心机、移液器等；3. 培养基：LB培养基、氨苄西林等。
四、实验步骤1. 目的基因和载体的制备：利用限制性内切酶分别切割目的基因和载体，获得具有相同黏性末端的DNA片段。
2. DNA连接：将目的基因和载体片段按照一定比例混合，加入DNA连接酶、T4 DNA连接酶缓冲液和dNTPs，在适当的温度下进行连接反应。
3. 重组质粒的制备：将连接反应产物进行PCR扩增，获得目的基因和载体的重组质粒。
4. 重组质粒的鉴定：利用琼脂糖凝胶电泳检测PCR产物，观察重组质粒的分子量是否与预期相符。
5. 转化：将重组质粒转化至受体细胞中，如大肠杆菌。
常用的转化方法有电转化、化学转化等。
6. 转化细胞的培养：将转化后的细胞在含有氨苄西林的LB培养基中培养，以便筛选含有重组质粒的转化细胞。
7. 阳性克隆的筛选：通过PCR或DNA测序等方法，检测转化细胞中是否含有目的基因，筛选出阳性克隆。
五、实验结果与分析1. 重组质粒的制备：通过PCR扩增获得重组质粒，琼脂糖凝胶电泳结果显示，PCR 产物与预期分子量相符。
2. 转化细胞培养：在含有氨苄西林的LB培养基中培养转化细胞，观察细胞生长情况。
基因连接转化实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 掌握基因连接与转化的基本原理和操作方法。
2. 学习目的基因与载体连接的实验操作步骤。
3. 熟悉转化实验的基本流程，包括感受态细胞的制备、转化、涂布培养和筛选等。
4. 了解基因表达载体的构建和鉴定方法。
二、实验原理基因连接转化实验是基因工程中重要的基本操作之一，其原理主要包括以下几个方面：1. 基因克隆：通过酶切、连接等操作，将目的基因与载体连接起来，构建成重组质粒。
2. 转化：将重组质粒导入宿主细胞，使其在宿主细胞内复制、表达。
3. 筛选：通过选择性培养基和分子生物学方法，筛选出含有目的基因的转化子。
4. 鉴定：对筛选出的转化子进行鉴定，确认其是否含有目的基因。
三、实验材料1. 试剂：限制性内切酶、T4连接酶、DNA连接缓冲液、DNA分子量标准、DNA聚合酶、PCR引物等。
2. 仪器：PCR仪、电泳仪、凝胶成像系统、离心机、移液器、培养箱、超净工作台等。
3. 细胞：感受态细胞（如大肠杆菌DH5α）。
4. 基因组DNA：目的基因片段和载体DNA。
四、实验步骤1. 目的基因片段的制备：采用PCR技术扩增目的基因片段。
2. 载体DNA的制备：提取载体DNA，进行酶切处理。
3. 基因连接：将酶切后的目的基因片段与载体连接。
4. 转化：将连接产物转化感受态细胞。
5. 涂布培养：将转化后的细胞涂布在选择性培养基上，培养过夜。
6. 筛选：挑选生长良好的单克隆菌落进行PCR检测。
7. 鉴定：对PCR检测阳性的菌落进行酶切和测序鉴定。
五、实验结果与分析1. PCR检测结果：根据PCR检测结果，筛选出含有目的基因的转化子。
2. 酶切鉴定：对PCR检测阳性的菌落进行酶切，观察酶切图谱，确认重组质粒是否构建成功。
3. 序列鉴定：对酶切鉴定阳性的菌落进行测序，与目的基因序列进行比对，验证其是否正确。
六、实验总结1. 通过本次实验，掌握了基因连接与转化的基本原理和操作方法。
2. 成功构建了含有目的基因的重组质粒，并对其进行了鉴定。
目的基因的获取方法
目的基因的获取方法目的基因的获取方法是生物工程领域中的重要技术之一，它可以帮助科研人员获取特定的基因序列，为基因编辑、转基因技术等研究提供重要的实验基础。
目的基因的获取方法主要包括PCR扩增、基因克隆、基因合成等多种技术手段，下面将对这些方法进行详细介绍。
首先，PCR扩增是一种常用的目的基因获取方法。
PCR（Polymerase Chain Reaction）是一种体外扩增DNA的技术，通过PCR扩增可以快速、高效地获取目的基因序列。
具体操作步骤包括，设计引物、DNA模板提取、PCR反应体系配置、PCR扩增程序设置等。
利用PCR扩增技术，科研人员可以从不同来源的DNA样品中获取目的基因序列，为后续的研究工作奠定基础。
其次，基因克隆也是一种常用的目的基因获取方法。
基因克隆是利用DNA重组技术将目的基因插入到载体DNA中，形成重组DNA分子的过程。
具体操作步骤包括，DNA片段切割、连接反应、转化等。
通过基因克隆技术，科研人员可以将目的基因插入到适当的载体中，实现对目的基因的获取和进一步研究。
此外，基因合成也是一种重要的目的基因获取方法。
基因合成是利用化学合成技术，按照设计的基因序列，通过逐步合成核苷酸，最终获得目的基因序列的过程。
基因合成技术可以克服目的基因长度限制、避免PCR扩增引物设计困难等问题，为获取大片段基因提供了新途径。
综上所述，目的基因的获取方法包括PCR扩增、基因克隆、基因合成等多种技术手段，每种方法都有其特点和适用范围。
科研人员可以根据实际需求，选择合适的方法来获取目的基因序列，为生物工程领域的研究工作提供有力支持。
希望本文介绍的内容能够对相关领域的研究工作有所帮助，也欢迎大家对目的基因获取方法进行进一步探讨和交流。
实验三 目的基因的连接、转化
水浴摇床
收集菌体
4. 取1ml 菌液冰浴5min，6000rpm离心5 min；
5. 弃上清，除净剩余液体，轻轻弹匀菌体沉淀，加入 100μl 冰冷的100mmol/L CaCl2 致敏液悬浮细胞，冰 浴5分钟；
6. 6000rpm离心5min后，弃上清，轻轻弹匀菌体沉淀，
2. 如何估计DNA的含量？（DNA marker 参比法）
电泳样本：Marker 50ng/5μl、T载体1μl、回收片段 电泳后通过电泳样品的亮度，估算连接片段和载体的比例
二、PCR产物与T载体的连接
T载体一般从公司购买，载体DNA的含量和浓度已知。 因此，连接反应成败的关键是估计目的DNA的量。
M
三、感受态细胞的制备
感受态细胞的制备原理
培养至对数生长期的大肠杆菌，在低渗 CaCl2 存在的情况下，细菌变得膨胀而易于外源基因 的导入。 钙离子溶液处理的细胞对外源DNA的摄取能力 增强。
注意事项：
1）感受态细胞的膜已经很脆，应该超低温保存。
如果反复冻融会使细胞活力受影响，而且细胞 膜的变化可能复原，由感受态细胞状态回转到普通 细胞状态，失去接受外源DNA的能力。
公司及产品：
1、Invitrogen公司的Lipofectamine； 2、Promega的一系列阳离子转移剂：TransFast™，
Transfection Reagent， Tfx™ Reagents和 Transfectam® Reagent.
磷酸钙转染技术
原理：
磷酸钙共沉淀法 将氯化钙、DNA和磷酸盐缓冲液混合， 形成磷酸钙沉淀 ，附着于细胞膜并经过细胞内吞作用进入细 胞质。
2、生物制药、基因治疗
高三生物知识点：遗传工程和生物技术
高三生物知识点：遗传工程和生物技术遗传工程和生物技术是现代生物科学的重要组成部分，也是高考生物考试的热点内容。
本文将详细解析高三生物知识点，帮助大家更好地理解和掌握遗传工程和生物技术。
一、遗传工程遗传工程，又称基因工程，是指按照人们的意愿，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。
1.1 基因工程的基本操作步骤（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入方法也不一样。
例如，将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测有DNA分子杂交技术、分子杂交技术和抗原-抗体杂交技术；个体水平上的鉴定有抗虫鉴定、抗病鉴定和活性鉴定等。
1.2 基因工程的应用（1）农业：转基因作物、转基因动物和转基因微生物等。
（2）医学：基因治疗、基因诊断和基因制药等。
（3）环境保护：生物降解、生物修复等。
二、生物技术生物技术是指利用生物体（包括微生物、植物、动物细胞和组织）或其成分来研究和解决生物学问题，或开发新的生物产品的一门综合技术。
2.1 细胞工程细胞工程是以细胞为基本单位，通过细胞培养、细胞融合、核移植等技术，实现细胞增值、分化、调控和应用的一门技术。
（1）动物细胞培养：原理、条件、应用等。
（2）植物组织培养：原理、条件、应用等。
（3）动物细胞融合：方法、应用等。
（4）植物体细胞杂交：方法、应用等。
2.2 酶工程酶工程是利用酶的催化作用，通过对酶的改造和应用，实现生物化学反应的一门技术。
（1）酶的特性：来源、分类、作用机理等。
第六章 目的基因与载体DNA的连接th
3,不规则粘性末端 , 用机械切割法制备的DNA片段,或化学合成 片段, 用机械切割法制备的 片段 片段, 的DNA片段,所产生的粘性末端,不互补. 片段 所产生的粘性末端,不互补. 一般转化为平末端进行连接. 转化为平末端进行连接 一般转化为平末端进行连接. 采用常规的直接连接. 采用常规的直接连接. 步骤: 步骤: 核酸酶处理 (1)S1核酸酶处理,使之变成平末端,或 ) 核酸酶处理,使之变成平末端, 用聚合酶补平成平末端; 用聚合酶补平成平末端; 连接酶连接平末端. (2)T4DNA连接酶连接平末端. ) 连接酶连接平末端
一,粘性末端DNA的连接 粘性末端 的连接
1,单酶切粘性末端 , 2,双酶切粘性末端 , 3,不规则粘性末端 ,
1,单酶切粘性末端 , 仅有一种限制性核酸内切酶酶切产生的粘性 末端, 末端,如EcoR Ⅰ
限制性内切酶
限制 酶 EcoR Ⅰ
同种内切酶生产的粘性末端的连接
5' GAATTC CTTAAG GAATTC CTTAAG 5'
T4-DNA ligase
5' 5' TGATCC ACTAGG TGATCC ACTAGG GGATCA CCTAGT GGATCA CCTAGT
5' 5'
非同尾酶产生的粘性末端的连接
5' CTGCAG GACGTC GGATCC CCTAGG 5' 5' CTGCAG GACGTC GGATCC CCTAGG 5'
连接方式(基因与载体 的结构特点) 连接方式(基因与载体DNA的结构特点) 的结构特点
粘性末端DNA的连接 一,粘性末端 的连接 1,单酶切粘性末端 , 2,双酶切粘性末端 , 3,不规则粘性末端 , 平末端DNA的连接 二,平末端 的连接 1,直接连接法 , 2,同聚物加尾法 , 3,衔接物连接法 , 4,DNA接头连接法 , 接头连接法 5,PCR法引入酶切位点的连接 , 法引入酶切位点的连接
转基因的方法和原理（可编辑）
转基因的方法和原理转基因的方法和原理 1目的基因制备和载体系统 2几种有效的转基因方法 3定点突变和受体系统简介转基因研究技术的中心环节即为DNA重组技术，其最终目的是将DNA片段转入为一个生物体，从而使该生物体具有表现某种性状。
转基因通过获取基因、重组基因和表达基因等过程来实现。
转基因打破了物种的界限，使不同种的生物的遗传物质在分子水平上重新组合在一起，并且完全可以按照人的意志或目的，实现对生物体的改造。
基本步骤 1.分离获得目的基因； 2.在体外进行DNA重组，将外源DNA 连接到能自我复制又带有选择标记的载体上； 3.将重组DNA转移入受体细胞；4.筛选出含有目的DNA的受体细胞克隆；目的基因制备和载体系统目的基因来源：基因组DNA分离、化学合成、PCR扩增、cDNA文库及DNA文库中制得。
载体：质粒、λ噬菌体、柯氏质粒、YAC载体等工具酶：限制性内切酶、连接酶、DNA聚合酶等 PCR反应 PCR技术就是在体外通过酶促反应或自发地扩增一段目的基因的技术。
PCR要求反应体系具有以下条件： 1、要有与被分离的目的基因两条链各一端序列相互补的DNA引物约20个碱基左右； 2、具有热稳定性的酶如Taq DNA聚合酶； 3、4种dNTP； 4、作为模板的目的DNA序列。
PCR反应可扩增出100～5000bp的目的基因。
PCR反应过程 1、变性，即将模板DNA置于95℃的高温下，使双链DNA的双链解开变成单链DNA；2、退火，将反应体系的温度降低至55℃左右，使得一对引物分别与变性后的两条模板链相配对；3、延伸，将反应体系温度调整到Taq DNA聚合酶作用的最适温度72℃，然后以目的基因为模板，合成新的DNA链。
反复进行约30个循环左右，即可扩增得到目的DNA序列。
利用cDNA法由于真核生物的mRNA具有poly A这一结构特点，可以用结合长度大约为15bp的短链多聚DT的纤维素填充的柱子，根据碱基配对原则，将其吸附，从真核细胞的总RNA中提取出来，再用能打断A-T氢键的缓冲液洗脱。
目的基因片段与载体连接
目的基因片段与载体连接全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：目的基因片段与载体连接是分子生物学领域中常见的实验操作，它是为了将感兴趣的基因片段插入载体中，以便在细胞或生物体内进行研究和表达。
这一过程是基因工程、基因克隆和表达的基础步骤之一，对于揭示基因功能、疾病研究以及生物技术应用具有重要意义。
为了实现目的基因片段与载体的连接，研究人员通常采用多种方法和技术。
其中最常用的方法是利用酶切和连接技术。
酶切是指使用特定的限制性内切酶切割DNA，将基因片段和载体进行切割，以便于它们能够形成互补的粘性末端。
连接过程中需要使用DNA连接酶将目的基因片段与载体连接在一起，形成一个完整的重组DNA分子。
连接过程分为以下几个步骤：1. 酶切：首先需要使用适当的限制性内切酶对目的基因片段和载体进行酶切，生成具有粘性末端的DNA片段。
2. 处理：将酶切后的目的基因片段和载体经过处理，以去除杂质和保持DNA稳定性。
3. 连接：在连接反应中，目的基因片段和载体通过DNA连接酶的作用，将它们连接在一起。
这种连接通常是在适当的实验条件下进行，以确保连接的可靠性和效率。
4. 转化：将连接好的重组DNA分子引入宿主细胞中，通常通过转化的方式实现。
转化是指利用细胞膜通透性增加的方法，将DNA分子引入细胞内，使其在细胞内表达。
除了酶切和连接技术外，还有其他方法可以实现目的基因片段与载体连接，如PCR扩增、梯度离心、化学连接等。
这些方法各有特点，研究人员根据实验需要和经验选择最适合的连接方法。
目的基因片段与载体连接的成功与否直接影响到后续的实验结果和研究进展。
在连接过程中，需要严格控制实验条件、操作技术和试剂质量，避免出现非特异性连接或连接失败的情况。
合理设计连接实验方案、选择合适的酶切位点和优化连接条件也是确保连接成功的关键。
目的基因片段与载体连接是基因工程和分子生物学研究中至关重要的步骤，它为科学家提供了有效的手段，揭示基因功能、探索生命奥秘。
5-目的基因的重组导入
转化 加入 1mLSOC 培养液
10-100L转化液涂 含抗菌素的平板
（3） 平板 培养细菌
10-100L转 化液
涂于含抗 菌素的平 板
37℃过夜
4.转化率和影响转化率的因素
每gDNA转化成功的细菌克隆数 总受体细胞所获的转化成功的细菌数
（1）重组质粒
①环形质粒数 环形重组质粒 质粒自我连接 线性载体或DNA片段进入细菌会被降解。
收DNA复合物，球状细胞复原并分裂增殖。在选择性培 养基平板上可挑选所需的转化子。简单，但转化效率不
高（106-108/gDNA）。
10ng载 体DNA 100L感 受态菌 10-100L转化 液涂含抗菌素 的平板
吸附DNA On ice混 合，静置 10分钟
摄入DNA 42º C 1.5分钟
二乙氨乙基葡聚糖能促进哺乳动物细胞摄入外 源DNA。
1
葡聚糖 DEAE
预处理
细胞
摄入
外源DNA
2
外源DNA
混合
细胞
吸附到细胞表面后被细胞吞入，部分DNA可 以进入到细胞核里。 DEAE对细胞有毒!
本章思考题（3）
1、重组DNA分子在导入受体前如何保证插入的正确？ 2、受体的选择有什么要求？ 3、导入大肠杆菌受体的方法有哪些？ 4、导入植物细胞的方法有哪些？ 5、导入动物细胞的方法有哪些？ 6、简述各种重组DNA导入法的优缺点。
但移码突变！
4. 防止载体自身环化连接 （1）提高插入片段的用量
（2）用碱性磷酸酶处理载体
5’
3’ 插入片段
载体
载体和外源DNA插入片段的连接结果
受体细胞：
原核生物细胞
真核生物细胞 酵母菌细胞
载体与目的基因的连接与转化以及重组DNA的提取与酶切鉴定
实验一载体与目的基因的连接与转化以及重组DNA的提取与酶切鉴定一、实验目的1.CaCl2法制备感受态细胞2.目的基因与载体连接（c-myc+pSV2；粘端连接）3.重组质粒转化大肠杆菌并筛选转化体（HB101；Amp r）4.质粒DNA的小量快速制备5.质粒DNA的限制性内切酶酶切6.DNA的琼脂糖凝胶电泳二、实验原理通过粘端连接法将具有相同粘性末端的DNA分子连接在一起，通过碱基配对氢键形成一个相对稳定的结构，利用连接酶发挥间断修复的功能，从而获得重组的DNA分子。
受体细胞经处理后（电击或CaCl2等处理），细胞膜通透性发生变化，从而使外源的载体分子通过感受态细胞，并使受体细胞获得新的稳定遗传的性状，该过程称为转化。
由于本实验种pSV带有抗氨苄青霉素的基因，因而转化后的细胞在含氨苄青霉素的平板上培养可以筛选出转化成功的受体细胞。
分离质粒DNA的步骤包括：培养细菌使质粒扩增、收集和裂解细菌以及分离和纯化质粒DNA。
SDS可以使细胞壁裂解，碱变性抽提质粒DNA的原理是利用染色体DNA与质粒DNA的变性复性的差异达到分离目的，当pH＞12.6时，染色体DNA氢键断裂，双螺旋结构解开而变性，质粒DNA由于超螺旋共价闭合环状结构，两条互补链不会完全分离。
当采用pH 4.8的NaAc高盐缓冲液调节pH至中性时，质粒DNA恢复原有的构型，而染色体DNA则不能复性而缠绕形成网状结构。
通过离心可将染色体DNA及大分子RNA、蛋白质等去除。
三、实验器材和试剂１.器材恒温摇床、电热恒温培养箱、电热恒温水浴、台式离心机、低温离心机、涡旋振荡器、移液枪及枪头、1.5 ml离心管、制冰机、三角推棒、酒精灯、细菌培养管、电泳槽及电泳仪、凝胶成像系统等。
2.试剂1）用BamH I和Xba I处理的线状pSV质粒DNA（20 ng/ul）2）用BamH I和Xba I处理的4.8 kb c-myc DNA片段（20 ng/ul）3）已连接好c-myc目的片段的pSV重组质粒DNA（5 ng/ul）4）T4 DNA连接酶（5 U/ul）及10×连接酶缓冲液（Thermo公司）5）LB培养基以及含琼脂的LB培养基铺制的平板（含抗生素）6）0.1 mol/L CaCl2溶液7）AxyPrep质粒DNA小量试剂盒（Axygen公司产品）8）无水乙醇9）BamH I（10 ug/ul）及Xbal I（10 ug/ul）（NEB公司产品）10）10×Buffer 4（NEB公司产品）11）1×TAE（0.04 mol/L Tris-乙酸；0.001 mol/L EDTA）12）γDNA Hind III Markers（0.1 ug/ul）（Thermo公司）13）6×凝胶加样缓冲液（0.25%溴酚蓝；40%（w/v）蔗糖水溶液）14）氨苄青霉素储存液（100 mg/ml）15）CelRed核酸染料（10000×in water）（Biotium公司产品）四、实验步骤1.目的基因c-myc与pSV质粒载体的连接目的基因片段（4.8 kb），25 ng/ul 4 ul载体DNA（3.5 kb），25 ng/ul 4 ul10×buffer 1 ulT4 DNA连接酶（5 U/ul）0.5 ulddH2O 0.5 ul总体积：10 ul混匀，16℃水浴锅温浴2. CaCl2法制备感受态细胞1）取0.1 ml大肠杆菌HB101培养物，加至3 ml LB培养液中，37℃振摇约2 h，细胞长至云雾状。
将目的基因导入酵母菌的方法
将目的基因导入酵母菌的方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：将目的基因导入酵母菌是一种常见的实验技术，可以用于基因工程、生物学研究和生物技术应用等领域。
以下是关于将目的基因导入酵母菌的方法的详细介绍。
一、介绍酵母菌是一种常见的真菌，广泛应用于食品发酵、生物燃料生产和药物生产等领域。
将外源基因导入酵母菌可以改变其代谢特性、增强其生产能力，从而扩大其应用范围。
下面将介绍将目的基因导入酵母菌的方法。
二、选择适当的表达载体在将目的基因导入酵母菌之前，首先需要选择一个适当的表达载体。
常用的表达载体有质粒、病毒、质粒体等。
质粒是最常用的表达载体，因为它具有较强的载体稳定性和易于操作的特点。
还需要考虑选择适当的启动子、选择子和标记基因等。
三、构建目的基因载体构建目的基因载体是将目的基因插入到选择的载体中，以便将其导入酵母菌。
首先需要将目的基因进行PCR扩增，获得目的基因的DNA序列。
然后，将目的基因与载体进行连接，可以通过酶切和连接、PCR扩增等方法进行。
最终构建出目的基因载体。
四、转化酵母菌转化是将构建好的目的基因载体导入酵母菌的过程。
目前常用的转化方法有质粒转化、电穿孔法、化学转化、凝血作用等。
质粒转化是最为常用的方法。
质粒转化的步骤主要包括酵母菌细胞的预处理、质粒的导入和细胞的再生。
五、筛选阳性转化子在转化酵母菌后，需要进行阳性转化子的筛选。
阳性转化子是指成功导入了目的基因的酵母菌细胞。
常用的筛选方法有抗生素抗性筛选、蓝白斑筛选、基因荧光标记筛选等。
通过有效的筛选方法，可以获得目的基因成功导入的阳性转化子。
六、验证目的基因的表达最后一步是验证目的基因在酵母菌中的表达情况。
可以通过RT-PCR、Western blot等方法来检测目的基因的表达水平。
验证表达成功后，即可进行后续的实验和应用。
在将目的基因导入酵母菌的过程中，需要注意以下几个方面的问题：1. 酵母菌细胞的处理条件，包括培养基的配制、细胞密度的控制等。
基因工程知识点
名词解释1.基因工程：是将目的基因或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。
2.限制性内切核酸酶：能够识别双链DNA分子中的某一段特定核苷酸序列，并在此切割DNA 双链的内切核酸酶。
3.同切点酶：又称同裂酶，是一类来源于不同微生物、能识别相同DNA序列的限制性内切核酸酶。
4.同尾酶：是一类限制性内切核酸酶，它们来源各异，识别的靶序列也各不相同，但切割后能产生相同的黏性末端。
5.酶的星号活性（Star activity）：高浓度的酶、高浓度的甘油、低离子强度、极端pH值等，会使一些核酸内切酶的识别和切割序列发生低特异性，即所谓的酶的星号活性现象。
6.DNA连接酶：是能催化双链DNA片段靠在一起的3’羟基末端与5’端磷酸基团末端之间通过形成磷酸二酯键，使两末端连接的一种核酸酶。
7.载体：在基因克隆中能携带外源基因进入受体细胞复制、整合或表达的工具称为载体。
8.多克隆位点：是包含多种同一个限制性酶切点的一段很短的DNA序列9. α互补：为质粒DNA编码β—半乳糖苷酶的α亚基，宿主细胞可编码β亚基虽然宿主和质粒编码的片段各自都没有酶活性，但它们可以融为一体，形成具有酶学活性的蛋白质，这种互补现象叫α互补。
10.黏粒载体（考斯质粒载体）：是一类人工构建的含有λ-DNAcos序列和质粒复制子的特殊类型的载体。
11.质粒：是生物细胞内固有的、能独立于寄主染色体而自主复制、并被稳定遗传的一类核酸分子12.探针：当用一个标记的核酸分子与核酸样品杂交,便可查明该样品中是否存在与该标记核酸分子具有同源性的核酸分子。
这个标记的核酸分子称为探针(probe)，可以是DNA，也可以是RNA，或合成的寡核苷酸.13、SD序列：是存在于原核生物起始密码子上游7-12个核苷酸内的一种4-7个核苷酸的保守片段，它与16SrRNA3‟端反向互补，所以可将mRNA的AUG起始密码子置于核糖体的适当位置以便起始翻译作用。
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17 ng 50 ng 1.2 ul
附注：目的DNA的总体积是3ul，如果不够总
质量以总体积为准
1. 载体和插入片段的摩尔浓度比载体：插入片段的摩尔数的变化范围可 为8：1到1：16，但通常的变化范围是3：1到1：3。插入片段的长度 和序列的变化会影响和同一载体的连接效果。每一个连接反应都需要 作实验，来选择最佳的载体和插入片段的摩尔数比。在最小的反应体 积中，通常一个连接反应用10-50ng的载体DNA。
分子量 100,000
温度 37 ℃
最适PH10.0附近（高底 物浓度）PH 8.0附近（低底
物浓度）
65℃30分钟处理 的活性不可逆失活，随 具体条件改变有变动， 完全失活苯酚处理
本实验连接材料及连接 体系
连接示意图
连接体系
载体DNA 目的DNA 连接缓冲液（5×）
用蒸馏水稀释至6ul
感受态细胞的制备
Hanahan法是制备高效感受态细菌的标准方法。
这种化学方法制备的感受态细菌的转化效率可达到 109 cfu/µg DNA。
注：1.低温培养，18℃培养至OD600约为0.5； 2.超净台无菌操作，低温操作； 3.标准质粒的种类不同同种感受态的转化率不同， 不同质粒形态转化率也不相同。
目的基因的 连接、转化
分类及原理
分类：
根据限制性内切酶酶切后产生的末端 的类型，分为非互补突出末端的连接、相 同粘性末端的连接、平末端连接
DNA连接示意图
载体自连及去磷酸化
常用碱性磷酸酶
BAP（大肠杆菌）
CIAP(小牛肠)
分子量 80,000
温度 60 ℃ —65℃
最适PH8.0
热稳定性好，100 ℃暂 时性失活，室温放置可 恢复活性，苯酚完全失 活
转化原理
1. 0℃的CaCl2低渗溶液中，使细胞膨胀，同时Ca2+使细胞膜磷脂层形成液晶 结构，使得位于外膜与内膜间隙中的部分核酸酶离开所在区域，这就构成 了大肠杆菌人工诱导的感受态；
2. 加入DNA，Ca2+又与DNA结合形成抗脱氧核糖核酸酶（DNase）的羟基-磷 酸钙复合物，并粘附在细菌细胞膜的外表面上；
转化示意图
连接效率的计算
连接效率=
转化子数 载体质量
×转化效率×100%
(个/ ng)
(个/ ng)
3. 经短暂的42℃热脉冲处理后，细菌细胞膜的液晶结构发生剧烈扰动，随之 出现许多间隙，致使通透性增加，DNA分子便趁机进入细胞内。Mg2+的 存在对DNA的稳定性起很大的作用，MgCl2与CaCl2又对大肠杆菌某些菌 株感受态细胞的建立具有独特的协同效应。二甲基亚砜（DMSO）和二巯 基苏糖醇（DTT）进一步诱导细胞产生高频感受态的程序，大大提高了大 肠杆菌的转化效率。
2. 进行连接反应时的保温的时间和温度也需优化。一般而言，平末端连
接在22℃保温4-16小时，粘性末端在22℃保温3小时，或16℃保温
16小时。大多数连接反应用T4DNA连接酶，但大肠杆菌的DNA连接 酶可用于粘性末端的连接，平末端连接时用此酶，活力较低。
3. 载体和插入片段的纯度应较高，融解的溶剂最好使用灭菌的双蒸水而 不是TE，毕竟TE中含有离子，可能影响连接反应。