第十二章 基因工程育种
高考生物《基因工程知识点》总汇
高考生物《基因工程知识点》总汇1、基因工程的先导是？艾弗里等人的工作证明了DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体2、不同生物的基因为什么可以连接在一起？因为所有生物的DNA基本结构是相同的3、真核生物的基因为什么可以在原核生物体内表达？（或者原核生物的基因为什么可以在真核生物体内表达？）所有生物共用一套密码子4、基因工程育种的原理是什么？具有什么优点？原理：基因重组优点：打破了生殖隔离，定向改造生物的性状5、与DNA有关的酶的比较6、特定的核苷酸序列，并在特定的位点上进行切割7、限制酶不切割自身DNA的原因是什么？原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
8、DNA连接酶可以连接什么样的末端？①同一种限制酶切割形成的相同的黏性末端②两种不同限制酶切割后形成的相同黏性末端③任意的两个平末端9、如何防止载体或目的基因的黏性末端自己连接即所谓“环化”？可用不同的限制酶分别处理含目的基因的DNA和载体，使目的基因两侧及载体上各自具有两个不同的黏性末端。
10、载体需具备的条件及其作用11、基因工程的基本操作步骤是哪四步?目的基因的获取；基因表达载体的构建；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定12、目的基因的获取方法有哪些？三种方法都需要模板吗？①从基因文库中获取目的基因②利用PCR技术扩增目的基因③通过化学方法人工合成前两种需要模板，从基因文库中寻找目的基因时需要用DNA探针利用DNA分子杂交的方法找到目的基因；化学方法人工合成不需要模板，只要知道核苷酸序列就行，这是一个纯粹的化学反应13、CDNA文库和基因组文库的区别？cDNA是指以mRNA为模板，在逆转录酶的作用下形成的互补DNA。
以细胞的全部mRNA 逆转录合成的cDNA组成的重组克隆群体成为cDNA文库。
cDNA文库只包含表达的基因，并且逆转录得来的基因缺乏内含子和启动子、终止子等调控序列基因组文库指的是将某种生物的基因组DNA切割成一定大小的片段，并与合适的载体重组后导入宿主细胞，进行克隆得到的所有重组体内的基因组DNA片段的集合，它包含了该生物的所有基因。
《基因工程育种》课件
3
第一例转基因作物
1983年，世界上第一例转基因作物——转基因烟草成功培育。
农业中的应用
抗虫害作物
通过插入抗虫基因，减少对农药的依赖，提高作物的抗病虫害能力。
耐逆性作物
通过插入耐旱、耐盐碱等基因，提高作物在恶劣环境下的生长和产量。
提高营养价值
通过增加维生素、蛋白质等有益物质的含量，提高作物的营养价值。
基因工程育种
基因工程育种是利用现代生物技术手段对农作物进行基因改造，以提高作物 品质和产量的育种方法。
定义及原理
基因工程育种是通过插入、删除或修改目标基因来改变农作物的性状，以人类开始发展农业并进行基本育种实践，改进作物品种和栽培技术。
2
发现DNA结构
1953年，Watson和Crick发现了DNA的双螺旋结构，为基因工程奠定了基础。
总结与展望
基因工程育种在农业中具有巨大潜力，但需要平衡技术发展和伦理道德考量， 确保其可持续、安全、可接受的发展。
优点与挑战
• 优点：提高作物产量、质量和抗性，节约资源，减少对农药的依赖。 • 挑战：可能对生态环境产生影响，引发伦理和道德争议，技术风险和
安全性问题。
伦理问题
基因工程育种引发了一系列伦理问题，例如：食品安全与风险评估、基因组归属权和知识产权等问题。
未来展望
随着技术的不断发展，基因工程育种有望在农业领域发挥更大的作用，解决 全球食品安全和粮食供应问题。
第十二章 基因工程育种PPT课件
PCR的反应体系
模板DNA 引物 4种dNTP Taq DNA聚合酶 含Mg2+的缓冲液。
PCR的基本反应步骤及原理
（1）变性：加热至95 ℃，使模板DNA解开成单链； （2）退火：温度降至适宜，使引物与模板互补结合； （3）延伸：温度升至72 ℃ ，DNA聚合酶以4种dNTP为
主要步骤包括：
1、目的基因的获得（ DNA片段的
切
取得）
2、重组体DNA（ DNA片段和载体
接
的连接）
3、外源DNA片段引入受体组体的筛选
三、基因工程的研究意义
概括地讲，其意义体现在以下三个方面：
1.大规模生产生物分子； 2.设计构建新物种； 3. 搜集、分离、鉴定生物信息资源。
一、DNA的制备 （一）质粒DNA的制备
1. 细菌培养物的生长 2. 质粒DNA的纯化 3. 细菌染色体DNA的制备
二、目的基因的产生与分离
1. 聚合酶链式反应性内切
核酸酶 。 4. 化学合成法：DNA合成仪。
（一） PCR
供体细胞 载体
目的基因 重 组D N A分 子
受体细胞
转化细胞
基因治疗 基因诊断
多肽药物 疫苗、抗体
转基因动物
(畜 牧业、 渔业 生 物反应 器)
转基因植物 冶金、环保
(农 业、林 业 轻工 、食品 生 物反应 器)
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)
园艺植物育种学智慧树知到课后章节答案2023年下浙江大学
园艺植物育种学智慧树知到课后章节答案2023年下浙江大学浙江大学绪论单元测试1.下列哪个不属于品种的特性？（）答案:高产性2.在适应的地区，采用优良的栽培技术，能够生产出高产、优质，并能适时供应产品的品种被称为（）。
答案:优良品种（良种）3.下列关于品种的描述中，哪些是正确的？（）答案:品种必定是栽培植物；;品种的英文名称是cultivar；;品种必定在生产上正在或曾经发生重要作用。
4.园艺植物育种的主要任务包括（）。
答案:进行种子生产;制定育种目标;选育优良新品种5.自然进化和人工进化选择的主体是一样的（）答案:错第一章测试1.下列不属于园艺植物育种途径的是（）。
答案:良种扩繁2.根据植物育种的基本概念，下列解决品种问题的途径之中，哪一种实际上并没有改变群体的基因型？（）答案:选择育种3.园艺植物育种的主要目标性状有（）。
答案:抗病虫和除草剂;不同成熟期。
;高产稳产;优质、适应性强4.下列哪些因素与育种目标实现的可能性有关？（）答案:选育当地的自然和栽培条件。
;可利用的种质资源；;育种单位的经济实力;育种者的经验；5.育种目标应尽可能地简单明确，且应尽可能提出数量化的可以检验的客观指标。
（）答案:对第二章测试1.决定生物遗传性状，并将遗传信息从亲代传递给子代的遗传物质称为（）。
答案:种质2.基因库中的种子需要繁殖更新，对于大多数植物物种，当种子生活力降到（）以下时，就要进行繁殖。
答案:85%3.种质资源包括下面哪几类（）。
答案:本地种质资源;野生植物资源;人工创造的种质资源;外地种质资源4.顽拗型种子是相对正常型种子而言的，又称为含水量变化的种子，其生理成熟时含水量为50%~70%。
具有如下特性（）。
答案:不耐干燥;寿命短暂;不耐低温5.以种为单位的群体内全部遗传物质的集合称为种质库（）答案:对第三章测试1.丝瓜的起源中心是（）。
答案:中国中心2.莴苣在（）演化出茎用莴苣类型——莴笋。
答案:中国中心3.西瓜按食用器官和方式可分为（）三种类型。
高三生物二轮复习课件：育种
育种方法
杂交育种 单倍体育种 基因工程 诱变育种
BBCCC DCDCA DBBBB CBD 19．(1) S期 Gl期和G2期 (2)②③④ (3) 13 保证被TdR阻断在S期的细胞完全越过S期，且分裂最 快的细胞还不能再次进入S期 Gl/S期交界处
1．下图是水稻的两种不同的育种方法流程图。向水稻转入 4 个特定基因后 获得的转基因水 稻“黄金大米”能合成β-胡萝卜素。相关叙述正确的是
14．植物的自交不亲和性是指当花粉落在自身柱头上时，花粉不能够正常萌 发或不能穿过柱头，无法完成受精作用而不能结实的现象。下图为培育自交 不亲和油菜的过程，其中A、C 代表不同的染色体组，白菜的染色体数为20 条，甘蓝型油菜染色体数为38 条。下列说法错误的是（ ）
A．自交不亲和现象有利于防止自交退化，保持油菜的遗传多样性B．甘蓝 型油菜可能是由两个不同物种通过自然种间杂交后直接获得的物种C．F1是 由AAC组成的三倍体，其中C 组有9 条染色体D．选育的油菜自交不亲和 是由于来自于白菜的不亲和基因所致
7．下图为普通小麦（6n=42，记为 42E）与长穗偃麦草（2n=14， 记为14M）杂交育种过程，其中长穗偃麦草的某 条染色体含有抗 虫基因。在减数分裂过程中不能联会的染色体组的染色体是随机 移向细胞两极。下列选项中正确的是（ ）
A．普通小麦和长穗偃麦草的每个染色体组含有的染色体数分别 为6、7B．①过程只有通过秋水仙素诱导萌发的种子和幼苗才能 实现
10．如图表示用AAbb和aaBB两个品种的某农作物培育出AABB品种的过 程，有关叙述正确的是
A．④过程的原理是植物细胞的全能性B．经⑥过程最容易达到目的C．⑤ 过程常用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗D．培育品种AABB 的最简捷的途径是①④⑤
基因工程育种学习教案
第九页，编辑于星期一：九点 五十六分。
文 艺 控 女 生专 属简单 有范的 个人签 名 1、 朝如青
丝 暮 成 雪 。 2、 我们的爱情像萤石一样美 3、 或
许 时 光 匆 匆 只是你 忘了带 我走 - 4、 其 实 你 并不知 道 在 我 心 中永远感到温暖的小
17、 我 想 当 个 歌颂 者，在 温阳柔 风中轻 吟着。 18、
┈┾ 和 你 牵 手 的 那一 刻 ， 嘈杂的 世界顿 时安静 ，仿佛 只
有 你 我 ╭ァ 19、 心 底 最 柔软 的阳光 、来自 于你孩 子 般 的 模 样 20、 我会带着你们的晚安把梦做到最美
21、 纸 钱 折 成 的花 在火焰 下格
RNA
⑶ 以DNA为模板，催化合成cDNA双链。
第24页/共62页
第二十五页，编辑于星期一：九点 五十六分。
逆转录酶的应用：
⑴ 片段； ⑶ 代替Klenow酶用于DNA序列分析； ⑷ 制备杂交探针等。
第25页/共62页
第18页/共62页
第十九页，编辑于星期一：九点 五十六分。
DNA pol Ⅰ应用
⑴ 催化DNA缺口平移反应，制备 高比活性DNA 探针；
⑵ 第二条cDNA链的合成；
⑶ 对DNA3ˊ突出末端进行标记；
第19页/共62页
⑷ DNA序列分析。
第二十页，编辑于星期一：九点 五十六分。
E. coli DNA pol Ⅰ催化切口平移
第27页/共62页
第二十八页，编辑于星期一：九点 五十六分。
六、末端 （脱氧核苷酸）转移酶(TdT)
作用
将标记或未标记的dNTP加到DNA的3ˊ—OH末端；也可催化载 体分子或待克隆的DNA片断上加上互补的同聚尾，便于进一步 连接。
必修2第12章从杂交育种到基因工程精品文档
4．转基因生物和转基因食品的安全性 2019年5月，我国国务院公布了《农业转基因生物安全管 理条例》，对农业转基因生物的 研究和试验 、生产和加 工、经营和进出口等作了具体规定。
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考点一
基因工程
高考中常涉及基因工程的简单应用，转基因生
考情 物及转基因食品的安全性等知识，在2019年高考中
并选取需要的类型
改良作物品质 ，提高农作物单 应用 位面积产量；培育优良家畜、家
主要用于 农作物和
禽
微生物
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二、基因工程 1．基本工具 (1)基因的剪刀是 限制性核酸内切酶 。 (2)基因的针线是 DNA连接酶 。 (3)常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等 。
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2．操作步骤 (1)写出基因工程的四个步骤：
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[链一串] 有关基因工程中的几个问题归纳 (1) 限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核 苷酸之间形成的磷酸二酯键(不是氢键)，只是一个切开， 一个连接。 (2) 限制性核酸内切酶在第一步和第二步操作中都用到，且 要求同一种酶，目的是产生相同的黏性末端；第二步中 两种工具酶都用到。
解读 仍会呈现。基因工程的基本工具的特点及操作步骤
亦是常考点，不容忽视。
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[做一题] [例1] 通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为 转基因动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质， 下图表示了这一技术的基本过程，在该过程中所用的基因“ 剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请回答：
体变 育种
异 染色 单倍体 体变 育种 异
新品种发育
操作简单，
秋水仙素处
迟缓、结实
并可以在较
理萌发的种
简述作物育种
简述作物育种
作物育种是一种科学而复杂的农业工作，它致力于通过选育适应性强、产量高、品质优良的新品种，提高农作物的质量和产量。
作物育种可
以分为传统育种、基因工程育种和合成育种。
一、传统育种
传统育种是通过有性繁殖和杂交，在保持已有品种基础上，结合现代
技术手段进行进一步深入研究的育种方式。
古老而传统的育种方式可
以通过人工、自然杂交等方法，将不同性状优良的种质材料进行交配，最终繁殖出一些具备优异性状的育种材料。
传统育种涉及的范围十分
广泛，可以针对病虫害、生育期、品质、适应性等方面进行育种，品
种稳定性强，安全可靠。
二、基因工程育种
基因工程育种是利用基因工程技术，改变作物的基因和基因组，达到
育种的目的。
基因工程育种是现代生物技术的重要分支之一，利用病
毒载体或直接转基因等技术手段，可以改变作物在生长、抗病、适应
环境等方面的性状，以提高作物的产量和品质。
基因工程育种的优势
在于选择更为精细，易于挑选和判断，繁殖效率高，可实现精准育种，因而在育种实践中具有广阔的应用前景。
三、合成育种
合成育种是将不同的基因型组合起来，产生互补性强的作物材料，也称为复合杂交育种。
这种育种方法的优点是品种间的选择和杂交范围更广，弥补了普通育种的短板，同时也减少了纯系的选择和繁殖，成本低、有效利用了基因资源。
作物育种是在科技进步和实践成果的推动下，不断发展和完善的。
在农业现代化进程中，育种技术的应用将更加广泛和深入，作物品种的选育自然也将更加多样化和精准化，不断促进农业的可持续发展。
第八章-基因工程育种
基因工程育种的优势
与传统育种方法不同的是，基因工程育种可以突 破物种间的障碍，实现真正意义上的远缘杂交。而且 这种远缘既可跨越微生物之间的种属障碍，还可实现 动物、植物、微生物之间的杂交。同时，利用基因工 程方法，人们可以“随心所欲”地进行自然演化过程 中不可能发生的新的遗传组合，创造全新的物种。这 是一种自觉的、能像工程一样事先进行设计和控制的 育种技术，是最新、最有前途的育种方法。
3'
+
标记探针
5'
㈢ Taq DNA pol（耐热DNA聚合酶）
作用特点 1） Taq DNA pol催化DNA合成的最适温度
范围 70 75℃， 2） 95℃以上高温，半小时不失活， 3） 最适合用于聚合酶链反应（PCR）。
三、逆转录酶
特点 逆转录酶是一个多功能性酶，至少具有以下3种酶 活性：
暗里着
迷
〕 10、我有两个影子，一个在前，一 个在后 。伴我 左右
11、回
忆起绽放的那一个宁夏，仿佛可以触 摸彩虹 。
12、早起的时候发现下雪了，
薄薄的淡淡的，挺美。 13、街灯下的橱窗，有一种落寞的温 暖。
14、我
想未来的 某一天 穿最美的婚纱 嫁最爱的你 15、听说每一个爱向日葵的人，
都能带给人温暖，因为他们心底住着 太阳。
其它特殊性质 的Ⅱ型限制酶
同裂酶（异源同工酶） 同尾酶 可变酶
同裂酶
又称异源同工酶。指来源不同，但具有相同的识 别序列。
在切割DNA时，其切割点可以是相同的，产生平 头末端，称为同识同切；
基因工程育种
基因工程育种集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-第2节基因工程及其应用一、基因工程的原理1．基因工程又叫做_____________或_____________。
通俗地说，就是______________________________________________________________________________ _________________。
2．基因工程是在_____________上进行的_____________水平的设计施工，_____________、_____________、_____________是基因工程最基本的工具。
3．基因的“剪刀”是指_____________，简称_____________。
其作用特点是_____________________________________________________________________________ __________________________。
4．基因的“针线”是指_____________。
当用_____________切割两种来源不同的DNA 后，露出的末端可以通过_____________黏合起来，但_____________和_____________交替连接而构成的DNA骨架上仍有缺口，该缺口就需要靠_____________来“缝合”。
5．基因的运载体是指_____________的运输工具。
目前常用的运载体有_____________、_____________和_____________等。
必备条件：A、能在宿主细胞内稳定保存并大量复制B、有多个限制酶切点，以便与外源基因连接C、有标记基因，以便筛选6.质粒存在于细菌以及等生物中，是细胞拟核或细胞核外能够_____________的_____________状DNA分子。
7．基因工程的操作步骤是：_____________、_____________、_____________、_____________、1．科学家通过基因工程培育抗虫棉时，需要从苏云金芽孢杆菌中提取抗虫基因，“放入”棉花细胞中与棉花的DNA分子结合起来并发挥作用。
12.生物技术在植物育种中的应用
第1页，共103页。
一、细胞工程与作物育种
植物细胞工程是以植物组织和细胞培养技术为基础发展起来的一门学科。 它以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞某 些生物学特性按人们的意愿生产某种物质的过程。
细胞工程与作物遗传改良有着密切关系，利用细胞工程技术已培育出一些大 面积推广的品种。
第21页，共103页。
5、转化体的筛选和鉴定 转化体的筛选与鉴定是农作物转基因育种
中的一个关键问题。 ⑴转化体的筛选 外源目的基因在植物受体细
胞中的转化频率往往是相当低的，在数量庞大 的受体细胞群中，通常只有为数不多的一小部 分获得了外源DNA，而其中目的基因已被整合 到核基因组并实现表达的转化细胞则更加稀少。 为了有效地选择出这些真正的转化细胞，必要 使用特异性的选择标记基因进行标记。
从栽培面积上看，美国以4980万公顷遥遥领先，其次是阿 根廷、巴西和加拿大。
第7页，共103页。
转基因作物种植国家数量持续增加，从1996 年的6个，1998年的9个，2001年的13个， 到2003年由于巴西和菲律宾的加入，种植转 基因作物的国家总数达到了18个。
第8页，共103页。
2、我国转基因作物研究与利用概况 我国是世界上第一个商品化种植转基因作
体，还必须根据有关转基因产品的管理规定、 在可控制条件下进行安全性评价和大田育种 利用研究。
第24页，共103页。
转基因作物的生物安全性
由于转基因产品存在一定的风险，如转基因产品本身对人
类的毒害作用、转基因作物对环境的破坏性作用包括转入的
外源基因在环境中的扩散、对物种多样性的影响等，因此必 须从保障人类健康、发展农业生产和维护生态平衡与社会安全
高中生物必修二从杂交育种到基因工程知识点
杂交育种与诱变育种知识点一、各种育种方法的比较：基因工程及其应用知识点一、基因工程1、概念：基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。
通俗得说，就是按照人们意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
2、原理：基因重组3、结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。
二、基因工程的工具1、基因的“剪刀”—限制性核酸内切酶(简称限制酶)(1)特点：具有专一性和特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。
(2)作用部位：磷酸二酯键(3)例子：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。
(4)切割结果：产生2个带有黏性末端的DNA片断。
(5)作用：基因工程中重要的切割工具，能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。
【注】黏性末端即指被限制酶切割后露出的碱基能互补配对。
2、基因的“针线”——DNA连接酶(1)作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。
(2)连接部位：磷酸二酯键3、基因的运载体(1)定义：能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。
(2)种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
三、基因工程的操作步骤1、提取目的基因2、目的基因与运载体结合3、将目的基因导入受体细胞4、目的基因的检测和鉴定四、基因工程的应用1、基因工程与作物育种：转基因抗虫棉、耐贮存番茄、耐盐碱棉花、抗除草作物、转基因奶牛、超级绵羊等等2、基因工程与药物研制：干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、疫苗3、基因工程与环境保护：超级细菌五、转基因生物和转基因食品的安全性两种观点是：1、转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制。
2、转基因生物和转基因食品是安全的，应该大范围推广。
拓展：生物学习方法一、“先记忆，后理解”，掌握基本知识要点与学习其它理科一样，生物学的知识也要在理解的基础上进行记忆，但是初中阶段的生物学还有着与其它学科不一样的特点：面对生物学，同学们要思考的对象是陌生的细胞、组织、各种有机物、无机物以及他们之间奇特的逻辑关系。
基因工程育种的方法
基因工程育种的方法1.引言1.1 概述本文将讨论基因工程育种的方法。
随着科技的发展和人类对农业需求的不断增长，育种技术也在不断演进。
基因工程育种作为一种新兴的育种方法，通过对目标基因的编辑和转移，可以显著改良植物和动物的遗传特性，并提高其适应环境能力、产量和质量。
基因工程育种的方法主要包括基因编辑技术和基因转移技术。
基因编辑技术通过对目标基因的直接编辑，改变或修复其序列，从而改变物种的遗传特性。
常见的基因编辑技术包括CRISPR-Cas9、TALEN和ZFN等。
另一种基因工程育种的方法是基因转移技术。
该技术通过将外源基因导入目标物种，使其表达具有特定功能的外源基因，从而改变物种的遗传特性。
外源基因可以来自同一物种的其他个体，也可以来自不同物种，甚至是培养皿中的合成基因。
基因工程育种的应用前景广阔。
它可以用于提高农作物的抗病性、耐旱性、耐盐性等重要农艺性状，增加作物产量和品质。
同时，基因工程育种也可以用于改良家畜和禽类，提高肉质和产量，减少疾病传播等。
通过基因工程育种，人类可以更有效地满足食物需求，为社会经济发展提供可持续的支持。
总结而言，基因工程育种作为一种强大的育种方法，具有巨大的潜力和应用前景。
通过基因编辑和基因转移技术，我们可以改良各种植物和动物的遗传特性，以适应不同的环境条件和生产需求。
然而，基因工程育种也存在一些伦理和安全问题，需要在决策和实施过程中加以慎重考虑。
文章结构部分的内容应包括对整篇文章的组织和安排的介绍，让读者了解文章的主要内容和结构安排。
下面是对1.2文章结构部分的内容的一个示例：1.2 文章结构本文将围绕基因工程育种的方法展开讨论。
首先，我们会在第2.1节对基因工程育种进行定义和背景介绍，以便读者对该主题有一个全面的了解。
接下来，在第2.2节，我们将详细探讨基因工程育种的方法。
其中，2.2.1小节将介绍基因编辑技术的原理和应用，而2.2.2小节将探讨基因转移技术的原理和应用。
基因工程育种ppt
基因工程育种
基因工程育种包括所有利用DNA重组技术 将外源基因导入到微生物细胞，使后者获得 前者的某些优良性状或者利用后者作为表达 场所来生产目的产物。
目的基因（DNA）
载体
DNA连接酶 DNA重组体
转化、转导或转染
受体细胞
筛选 具表达目的基因功能的重组体
基因工程的主要过程
目的基因的制取
个BgⅠ位点（A↓GATCT），5个EcoRⅠ位点 （G↓AATTC）。 ⑶ 野生型只能接纳一定长度的DNA。若相当于λ噬菌体的 75-105%，那么只能接纳49kb×5%=2.45kb的DNA。
λ噬菌体的改造 (1)切去非必须区段，在切去的同时，加载目的基因
（2.5kb或更大）； (2)去除太多的酶位点，每种酶只留1-2个切口； (3)增加标记基因（remarke gene）。 (4)引入无义突变．
3. λ噬菌体的主要类型
（1）插入型载体 只有1～2种限制性核酸内切酶的单一切割位点 免疫功能失活
大肠杆菌β-半乳糖苷酶失活
ห้องสมุดไป่ตู้
（2）替换型载体
在其中央部位有一个可以被外源插入的DNA分子取 代的DNA片段的克隆载体 。这是由于构建此载体时， 安排在中央可取代片段两侧的多克隆位点是反向重复序 列，因此，当外源DNA插入时，一对克隆位点之间的 DNA片段便会被置换掉，从而有效提高了克隆外源 DNA片段的能力。
▪ 分类：限制性内切酶I、限制性内切酶II、限制性内切 酶III
▪ 每一种限制酶，都有自己特定的作用位点
黏性末端 平末端
目的基因的制取的主要方法
（1）直接分离法 （2）反转录法 （3）聚合酶链式反应（PCR)
“鸟枪法”的一般步骤 （散弹法）
6.2基因工程及其应用习题(含答案)
D．基因工程可以实现基因在不同物种之间的转移，人们可以定向选育新品种
10．下列新品种是利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的基因转移到相应生物体内而获得的是
A．高产青霉素菌株B．高产优质杂交水稻
C．“太福一号”小麦D．转基因抗冻番茄
11．下列几种育种方法，能改变原有基因的分子结构的是()
（2）杂交后代①染色体组的组成为__________，进行减数分裂时形成14个四分体，体细胞中含有______条染色体。
（3）杂交后代②中C组的染色体减数分裂时易丢失，这是因为减数分裂时这些染色体_________。
（4）为使杂交后代③的抗病基因稳定遗传，常用射线照射花粉，使含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上，这种变异称为_________。
14．要将基因型为AaBB的生物，培育出以下基因型的生物：①AaBBC；②AaBb；③AAaaBBBB；④aB．则对应的育种方法依次是（）
A．杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种
B．转基因技术、诱变育种、多倍体育种、花药离体培养
C．花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术
D．多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术
杂交育种
诱变育种
单倍体育种
多倍体育种
方法
（1）杂交→自交→选优（2）杂交
辐射诱变、激光诱变、化学药剂处理
花药离体培养、秋水仙素诱导加倍
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
原理
基因重组
基因突变
染色体变异（染色体组先成倍减少，再加倍，得到纯种）
染色体变异（染色体组成倍增加）
优点
不同个体的优良性状可集中于同一个体上
基因工程育种技术
第一节 基因工程的基本过程和原理
基因工程最典型的操作如图6-1所示一般包括以下三个步骤：
1．外源DNA的获得与酶切；
2．外源DNA与经同样酶切的载体的连接；
3．连接产物转化受体细胞及阳性转化子的筛选；
图6-1 基因工程的基本过程
由图6-1可见，基因工程操作过程需要以下基本材料：外源DNA(基因)、载体、DNA体外重组用的酶以及宿主细胞。
DNA重组过程最常用的酶是限制性核酸内切酶和连接酶，这两种酶几乎应用于DNA重组的所有实验中。
(一) 限制性核酸内切酶（Restriction Endonuclease）
目前已发现的限制性核酸内切酶有600多种，根据性质不同分为3类，基因工程中常用的是II类酶，这类酶有比较专一的识别和切割位点，通常专一性的识别DNA序列中4～6个碱基的回文序列。表6-1列出了几种最常用内切酶的识别序列。
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2021/4/5
（三）改进传统发酵工艺
好氧微生物在发酵过程中需要耗掉大量的氧气，若氧气不 足产量下降。在生产菌株中转化进血红蛋白基因，可提高生 产菌对氧气的耐受能力。
2021/4/5
（4）抑制性消减杂交（suppressive subtractive hybridization，SSH）
（5）代表性差异分析（representational difference analysis，RDA）
（6）cDNA扩增片段长度多态（cDNA-amplified fragment length polymorphisms， cDNA-AFLP）
2.疫苗：甲肝疫苗，乙肝疫苗，丙肝疫苗，疟疾疫苗，伤 寒及霍乱疫苗，出血热疫苗等。
2021/4/5
3.单克隆抗体及诊断试剂：前列腺磷酸酶， T-细胞及 其亚群，狂犬病毒，风疹病毒，沙眼衣原体，T4, IgE, HCG-ß, 抗肝癌、胃癌、肺癌、白血病等单克隆抗体 及诊断试剂。
2021/4/5
•深圳市赛百诺 基因技术有限 公司的工作人 员在基因制品 生产线上进行 操作。这是亚 洲惟一的GMP 标准的基因治 疗产品生产线。
（1）差别杂交（differential hybridization）, 又称：差别筛选（differential screening）
（2）缩减杂交（subtractive hybridization）， 又称：缩减cDNA克隆（ subtractive cDNA cloning）
（3）mRNA差别显示（mRNA differential display reverse transcription polymerase chain reaction, DDRT-PCR）
基因工程及其他育种方法完整PPT
两个切口 获得目的基因
DNA连接酶 重组DNA分子（重组质粒）
目的基因与运载体结合的结果可能有几种情况？ 三种情况：目的基因与目的基因结合
质粒与质粒结合 目的基因与质粒结合
（三）将目的基因导入受体细胞
（唯一没有出现碱基互补配对的过程）
（1）导入方法：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径
（2）受体种类不同，导入方法不同
二 基因操作的工具
基因工程
１、基因的剪刀──限制性核酸内切酶（限制酶）
应用
过程
（1）指一类酶，非一种酶。
（2）特点：一种限制酶只能识别一种 特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上 将DNA 分子切断。
（3）作用部位： 磷酸二酯键
（4）作用结果： 形成黏性末端
重播
• 思考：要想获得某个特定性状的基因必须要 用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？Fra bibliotek概念 工具
基因工程
应用
过程
三 基因操作的基本步骤
四个基本步骤：
1）提取目的基因 2）目的基因与运载体结合 3）将目的基因导入受体细胞 4）目的基因的检测和表达
（一）提取目的基因
• 1.目的基因人: 们所需要转移的基因。
• 2.目的基因的提取个切口，就会产生四个黏性末端。
• 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶 来切割，会怎样呢？
会产生相同的黏性末端，然后让两者的 黏性末端黏合起来，就可以合成重组的DNA 分子了。
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
用同种限制酶切割
G AA TT C
G AA TT C
基因工程及其他育 种方法
概念 工具
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基因制药 基因治疗
医学方面的应用前景
基因诊断
基因克隆 基因芯片
基因工程药物的高回报
碱性成纤维细胞生长因子 红细胞生成素 白细胞介素-2 巨细胞粒细胞集落刺激因子 胰岛素 231 元/μg 1072 元/μg 410 元/μg 1960 元/μg 10.2 元/μg
四、基因工程的负面影响
◆现代战争狂人、恐怖主义者利用转基因技
（3）延伸：温度升至72 ℃ ，DNA聚合酶以4种dNTP为
底物，在引物的3’-OH上，合成与模板互补的
DNA新链。
PCR反应的基本原理
（三）逆转录法
逆转录法就是先 分离纯化目的基因的 mRNA，再反转录成 互补DNA，然后进行 互补DNA的克隆表达。
AAAA
逆转录酶
AAAA TTTT
碱水解
TTTT
概括地讲，其意义体现在以下三个方面：
1.大规模生产生物分子；
2.设计构建新物种；
3. 搜集、分离、鉴定生物信息资源。
（一）第四次工业大革命：
1980年11月15日，美国纽约证券交易所开盘的20分 钟内，Genentech公司的新上市股要从3.5 $上至89$， 胰岛素基因表达 . 1. 轻工食品：氨基酸、助鲜剂、甜味剂、淀粉酶、纤维 素酶、脂肪酶蛋白酶、生物拆分混旋体.
供体细胞
目的基因
载体 重组DNA分子
受体细胞 转化细胞
转基因动物 转基因植物 冶金 、环保 基因治疗 多肽药物 (畜 牧业、 渔业 (农 业、林 业 轻工 、食品 基因诊断 疫苗、抗体 生 物反应 器) 生 物反应 器)
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)
载体DNA
限制酶 3´ 5´ λ-核酸外切酶 5´ 末端转移酶 + dTTP 3´
3´ 5´
3´
3´ A(A)nA
3´ T(T)nT
5´
5´
T(T)nT 3´
T4 DNA连接酶 15º C
重组体
4. 人工接头(linker)连接
由平端加上带有新的酶切位点的接头，再用
限制性酶切产生粘性末端，而进行粘端连接。
术制造难以制服的病原体和生物毒剂。
◆转基因的超级细菌、病毒一旦从实验室逃
逸。 给人类带来难以预测的危害。
第二节
基因工程载体
载体：是携带目的基因并将其转移至受体细胞内复制 和表达的运载工具。作为载体DNA分子，应该具备以下 一些基本性质：
1. 在宿主细胞中具有自主复制和表达的能力；
2. 能与外来DNA分子片段结合而又不影响本身的复制能力；
三、依赖于DNA的RNA聚合酶
1. SP6噬菌体RNA聚合酶 2. T3和T7噬菌体RNA聚合酶
四、连接酶、激酶及磷酸酶 五、核酸酶 1. BAL31核酸酶 2. S1核酸酶 3. 核糖核酸酶A 4. 核糖核酸酶T1 5. 脱氧核糖核酸酶Ⅰ 6. 外切核酸酶Ⅲ 7. λ噬菌体外切核酸酶
第四节 基因工程的主要步骤
DNA聚合酶Ⅰ
SI核酸酶
1、mRNA的纯化：
可以用亲和层析法将mRNA从细胞总RNA上分离 出来，可得到纯度较高的mRNA。
2、互补DNA第一链的合成 mRNA的3’末端常含有一多聚腺苷酸序列， 可用寡聚脱氧胸苷酸为引物，在逆转录酶的催化 下，开始互补DNA的合成。
3、互补DNA第二条链的合成
先用碱解或核酸酶酶解的方法除去互补DNA-mRNA
杂交链中的mRNA链，然后以互补DNA第一链为模板合 成第二链，并用核酸酶S1专一性切除单链DNA。
4、互补DNA克隆
根据重组后插入的互补DNA是否能够表达、能否经 转录和翻译合成蛋白质，又将载体分为表达型载体和非 表达型载体。
（三）从基因所在的生物体直接取得
鸟 枪 法
（四）化学合成法
其先决条件是已知目的基因的核苷酸序列，或已知 蛋白质的氨基酸序列，按相应的密码子推导出DNA的碱 基序列。用化学方法合成目的基因不同部位的两条链的 寡核苷酸短片段，再退火成为两端形成粘末端的DNA双 链片段，然后将这些双链片段按正确的次序进行退火使 连接成较长的DNA片段，再用连接酶连接成完整的基因。
如EcoR I的切割方式：
5' G↓AATTC 3' 3' CTTAA↑G 5'
二、DNA聚合酶
1. 大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ
2. 大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ大片段（Klenow片段）
3. T4噬菌体DNA聚合酶 4. T7噬菌体DNA聚合酶 5. Taq噬菌体DNA聚合酶及Ampil TaqTM DNA聚合酶 6. 反转录酶 7. 末端转移酶
中，让外来的目的基因在受体细胞中进行正常的复制和
表达，从而获得目的产物或改变物种特性。
主要步骤包括：
1、目的基因的获得（ DNA片段的 取得） 2、重组体DNA（ DNA片段和载体 的连接） 3、外源D基因的表达和重组体的筛选
பைடு நூலகம்
检
三、基因工程的研究意义
2. 能源：石油二次开采、纤维素分解、太阳能转换.
3. 环保：微生物生态种群. 4. 信息：蛋白芯片、基因芯片.
（二）第二次农业大革命
1. 生物农药：蛋白类杀虫剂、抗广谱虫害植物； 2. 农作物品种改良；高营养、长保存、抗环境压力、 花卉颜色与型状； 3. 畜牧业；高蛋白乳汁、鱼生长激素、饲料利用率; 4. 生物肥料：生物固氮 。
同 一 限 制 酶 切 位 点 连 接
GGATCC CCTAGG G CCTAG 目的基因用 Bam HⅠ切割
G CCTAG G CCTAG
Bam HⅠ切割反应
GATCC G 载体DNA用Bam HⅠ切割
+
GATCC G GATCC G
GGATCC CCTAGG GGATCC CCTAGG
GGATCC CCTAGG GGATCC CCTAGG
AATTC G A TCTAG
AATTC G GATCT A
Eco RⅠ+ Bg lⅡ 双酶切
+
AATTC G
A TCTAG
T4 DNA连接酶 15º C
GAATTC CTTAAG AGATCT TCTAGA
配伍末端的连接 情况和同一限制酶 切位点连接相似。
重组体
2. 平端连接
适用于：（1）限制性内切酶切割产生的平端 （2）粘端补齐或切平形成的平端
2. 带有单链噬菌体复制起点的质粒载体
如M13噬菌体。
3. 带有噬菌体启动子的质粒载体 4. 可对重组体进行正选择的质粒载体
如编码tetr的质粒载体。
（三）常用质粒载体
1. pBR322：应用最多。 2. pUC18 、pUC19 3. pUC118 、pUC119 4. pSP64、 pSP65、 pGEM-3Z、 pGEM-3Zf(-)、 pGEM- 4、 pGEM- 4Z 5. πAN13 6. Bluescript M13+、M13－
由已知氨基酸序列推测可能的DNA序列
人工化学合成的限制
1、不能合成太长的基因，50-60个碱基对；
2、人工合成碱基对时，遗传密码的简并会为 选择密码子带来很大的困难； 3、费用较高。
二、克隆载体的选择和构建 三、外源基因与载体的连接 1. 粘性末端连接 方式：(1) 同一限制酶切位点连接 (2) 不同限制酶切位点连接
（二）质粒载体的发展
质粒构建的发展趋势主要是调整载体的结构，提高载 体的效率。 （1）将载体的长度减至最小； （2）增加质粒载体内有用的限制酶切点的数目，而且 使分布更加合理； （3）在质粒中引入多种用途的辅助序列，使它们可以 用于以下目的：
1.可用组织化学方法鉴定重组体的质粒载体
如pUC质粒，可以编码β-半乳糖苷酶氨基端的一个片段。
类似于DNA的天然复制过程，其特异性依赖于与靶 序列两端互补的寡核苷酸引物。PCR由变性--退火--延 伸三个基本反应步骤构成：
PCR的反应体系
模板DNA 引物
4种dNTP
Taq DNA聚合酶
含Mg2+的缓冲液。
PCR的基本反应步骤及原理
（1）变性：加热至95 ℃，使模板DNA解开成单链； （2）退火：温度降至适宜，使引物与模板互补结合；
二、λ噬菌体载体
噬菌体载体只适合作外源DNA小片段的载体。
（一） λ噬菌体载体的特点
（二） 常用λ噬菌体载体
1. λgt11 2. Charon系列载体
三、柯斯质粒载体
专门用来克隆大DNA片段的人工构建的新载体。
第三节 基因工程所用的酶
一、限制性内切核酸酶 能识别DNA的特异序列，并在识别位点或其附近 切割双链DNA的一类内切酶。
第十二章 基因工程育种
第一节
广义的基因工程育种概念：
概述
包括所有利用DNA重组技术将外源基因导入到微 生物细胞，使后者获得前者的某些优良性状或者利用 后者作为表达场所来生产目的产物。 真正意义的微生物基因工程育种：
指的是哪些以微生物本身为出发菌株，利用基因 工程方法进行改造而获得的工程菌，或是将微生物甲 的某种基因导入到微生物乙中，使后者具有前者的某 些性状或表达前者的基因产物而获得的新菌种。
人 工 接 头 及 其 应 用
一、DNA的制备
（一）质粒DNA的制备
1. 细菌培养物的生长
2. 质粒DNA的纯化
3. 细菌染色体DNA的制备
二、目的基因的产生与分离
1. 聚合酶链式反应性内切 核酸酶 。 4. 化学合成法：DNA合成仪。