基因工程基本操作的四个步骤(精)
基因工程操作步骤
基因工程操作步骤
基因工程是一种利用分子生物学技术对基因进行修改或操作的科学技术,包括四个主要步骤:DNA提取、DNA插入、细胞转化和筛选鉴定。
第一步:DNA提取
DNA提取是从细胞中分离出目标基因的第一步。
首先需要选择合适的来源,比如细菌、动物、植物等。
然后通过处理,如破碎、溶解等,使细胞内的DNA被释放出来,经过纯化和分离,得到纯净的DNA。
第二步:DNA插入
DNA插入是将目标基因插入到宿主细胞中的过程。
将目标基因与载体DNA连接,然后利用特定的酶(如限制酶)进行切割,使其与宿主细胞的某个位点相连。
将该DNA带入细胞内,使其成为宿主细胞的一部分。
第三步:细胞转化
细胞转化是将DNA插入到宿主细胞后,使宿主细胞接受和表达目标基因的过程。
目前流行的转化方法有三种:自然转化、化学转化和电转化。
其中,电转化是最常用的方法,它利用高压电脉冲对细胞进行短暂的电击,使其膜通透性增加,从
而使DNA进入细胞内。
第四步:筛选鉴定
筛选鉴定是用于鉴别宿主细胞是否成功接受和表达目标基因的过程。
利用限制酶切割、PCR扩增、Southern blotting等技术方法,可以检测宿主细胞是否带有目标基因;同时,也可以通过观察目标基因是否表达以及表达程度的多寡,来判断宿主细胞是否成功接受和表达目标基因。
总而言之,基因工程操作步骤需要经过DNA提取、DNA插入、细胞转化和筛选鉴定四个主要步骤,每一步都需要严格控制条件和操作,以保证结果的准确性和可靠性。
基因工程的基本操作程序(精华)
补充:基因的结构
(2)真核基因的结构:
非编码区
编码区
外显子 内含子
启动子
非编码区 终止子
mRNA前体 成熟mRNA
转录 加工 翻译
肽链
一、目的基因的获取 1. 什么是目的基因?
——主要是指编码蛋白质的结构基因。
2. 获取方法:(1)从基因中获取:①基因:——将含有某种生物不同基因的许多DNA片段, 导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含 有这种生物的不同基因。②基因的分类:按外源DNA片段的来源分类
基 因 组 文 库基因的获取 1. 什么是目的基因?
——主要是指编码蛋白质的结构基因。
2. 获取方法:(1)从基因中获取:③获取目的基因的根据:
——根据目的基因的有关信息,例如,根据基 因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体 上的位置、基因的转录产物mRNA,以及基因 的表达产物蛋白质等特性来获取目的基因。
2. 获取方法:
(2)利用PCR技术扩增目的基因:
⑥PCR技术扩增与DNA复制的比较:
PCR技术
DNA复制
相 原理 同 原料 点 条件
碱基互补配对 四种脱氧核苷酸 模板、能量、酶
解旋 DNA在高温下变性解旋
不 方式
同 场所
体外复制
解旋酶催化 细胞核内
点 酶 热稳定的DNA聚合酶 细胞内的DNA聚合酶
终止子
启断终能,动止终与酶R结它子止N合是m:A位聚R位点合N于A调基转起的聚控录点因转合遗的录酶传编尾首识(信编码端别息码蛋的序的和白列一表结质) 达段合特的殊部转 终的位录 点D,N有A了片断 它才能驱动基因转录(调出控序m列R)NA,最终获得蛋白
一、目的基因的获取
1. 什么是目的基因?
基因工程的基本操作
基因工程的基本操作
基因工程的基本操作包括以下几个步骤:
1. 取得目标基因:首先需要获得目标基因的DNA序列。
这可以通过多种方法实现,如克隆、PCR扩增、合成等。
2. DNA切割:将目标基因从DNA样本中分离出来,通常需要用到一种特殊的酶——限制性内切酶。
这些酶可以在DNA的特定序列处切割,从而得到目标基因的DNA片段。
3. DNA连接:将目标基因的DNA片段与载体DNA连接在一起。
载体DNA是一种能够自复制的DNA分子,可以在细胞中稳定存在。
连接的过程通常需要使用DNA连接酶。
4. 转化:将连接好的DNA载体导入宿主细胞中。
这可以通过多种方法实现,如电穿孔、热激击等。
5. 克隆和筛选:选择合适的宿主细胞,并用培养基培养细胞,使其增殖。
通过筛选方法,如抗生素筛选、荧光检测等,筛选出带有目标基因的克隆。
6. 验证:对获得的克隆进行验证,确认目标基因已经成功导入宿主细胞,并且在细胞中表达。
7. 基因表达和应用:利用已经导入细胞中的目标基因进行进一步的研究。
可以通过控制基因的表达水平,探究基因的功能和
调控机制。
同时,还可以利用基因工程技术将目标基因导入其他生物体,实现特定性状的改良和应用。
基因工程的基本操作程序的四个步骤
基因工程的基本操作程序的四个步骤英文回答:Gene engineering, also known as genetic engineering, is a scientific field that involves manipulating an organism's genes to achieve desired traits or characteristics. The basic operation procedures of gene engineering can be divided into four steps: identification of target gene, isolation of target gene, gene modification, and gene expression.The first step in gene engineering is theidentification of the target gene. This involvesidentifying the specific gene that is responsible for the desired trait or characteristic. Scientists use various techniques, such as DNA sequencing and gene mapping, to identify and locate the target gene within the organism's genome. For example, if researchers want to enhance the disease resistance of a crop, they would identify the gene that codes for disease resistance.Once the target gene has been identified, the next step is to isolate it from the organism's genome. This is done through a process called gene isolation. Scientists use enzymes, such as restriction enzymes, to cut the DNA at specific points and isolate the target gene. The isolated gene is then purified and prepared for further manipulation. For instance, if the target gene is responsible for producing a specific protein, scientists would isolate the gene coding for that protein.After the target gene has been isolated, the next stepis gene modification. This involves altering the targetgene to introduce desired changes or traits. Scientists can use various techniques, such as gene splicing or gene synthesis, to modify the gene. Gene splicing involvescutting the target gene and inserting new DNA sequences, while gene synthesis involves creating an entirely new gene from scratch. For example, if scientists want to create a genetically modified organism that produces a higher yieldof a particular crop, they would modify the target gene responsible for crop yield.The final step in gene engineering is gene expression. This step involves introducing the modified gene into the target organism and ensuring that it is expressed or activated. Scientists use techniques such as gene delivery systems or gene transfer to introduce the modified geneinto the organism's cells. Once inside the cells, the modified gene is integrated into the organism's genome and starts producing the desired trait or characteristic. For instance, if scientists have modified a gene to produce a specific enzyme in a bacteria, they would introduce the modified gene into the bacteria and ensure that the enzymeis expressed and produced.中文回答:基因工程,也被称为遗传工程,是一门涉及操纵生物体基因以实现所需特征或特性的科学领域。
基因工程四大步骤
基因工程四大步骤
基因工程是一种改变或修饰生物体基因组的科学技术,可用于种植、
畜牧、医学及环境等方面。
基因工程的实施通常包括以下四个主要步骤:
选择目标基因、构建载体、转化或导入宿主细胞、筛选和鉴定转基因细胞。
第一步:选择目标基因
选择目标基因是进行基因工程的第一步。
目标基因通常是对生物体进
行特定性状改良、提高产量或抗性等方面有重要作用的基因。
基因的选择
可以通过研究目标生物的生理与遗传特征,或利用遗传工程技术筛选获得。
第二步:构建载体
构建载体是将目标基因进行克隆的过程。
载体是一种根据需要选择的DNA分子,用来携带和转运目标基因到宿主细胞中。
常见的载体包括质粒、病毒、人工染色体等。
在构建载体的过程中,需要将目标基因与载体通过
酶切与连接技术进行连接,以形成重组DNA分子。
第三步:转化或导入宿主细胞
转化或导入宿主细胞是指将构建好的含有目标基因的载体引入到宿主
细胞内。
在这一步骤中,使用的方法有多种,如细胞热激、电穿孔、背景
转化、微粒轰击等。
以上方法可以让目标基因成功进入宿主细胞,并将其
定位到细胞核。
第四步:筛选和鉴定转基因细胞
筛选和鉴定转基因细胞是进行基因工程的重要步骤。
由于在转化或导
入宿主细胞过程中,并不是所有的细胞都能成功获得目标基因。
因此,必
须进行筛选和鉴定,以确定哪些细胞成功获得了目标基因。
常用的筛选方
法包括抗生素筛选、选择性培养基、荧光基因标记等。
一旦成功分离出含有目标基因的细胞,接下来就可以进行进一步的鉴定和评估。
基因工程基本操作的四个步骤
基因工程基本操作的四个步骤基因工程是指通过改变生物体的基因组来实现有目的的基因改造。
基因工程技术的基本操作包括四个步骤:目标基因的克隆、外源基因的导入、转基因的选择和转基因生物的鉴定。
第一步,目标基因的克隆。
目标基因是指希望在转基因生物中引入的外源基因,也可以是对寄主基因进行修改的内源基因。
目标基因的克隆是在转基因工程中的首要任务。
其主要包括DNA提取、基因文库构建、基因片段扩增和基因片段纯化等操作。
DNA提取是将目标基因从生物体的细胞核或线粒体中提取出来,以便进行后续的操作。
基因文库构建是将提取的目标基因插入到载体中,形成基因文库,以便于后续的筛选和选择。
基因片段扩增是利用聚合酶链式反应(PCR)技术将目标基因的特定片段进行扩增,以便得到大量的目标基因片段。
基因片段纯化是通过使用凝胶电泳分离出目标基因片段,以便进行后续的克隆和导入。
第二步,外源基因的导入。
外源基因是指从其他物种中获取的具有特定功能的基因,希望将其导入到转基因生物中。
外源基因的导入主要有两种方法:体内导入和体外导入。
体内导入是通过利用基因枪、噬菌体转导、电穿孔、生物规范转染等方法将外源基因直接导入到受体细胞中。
体外导入是将外源基因与植物细胞壁降解酶一起作用,使其渗入到植物细胞中。
外源基因的导入需要保证基因的完整性和可操作性,同时要保证转基因生物的活力和正常的遗传特性。
第三步,转基因的选择。
转基因的选择是为了筛选出带有目标基因的转基因生物。
转基因的选择可以通过多个方法实现,如利用标记基因、荧光基因和报告基因等进行选择。
标记基因是携带在目标基因附近,并且与目标基因共同被导入的基因。
标记基因一般表达的是一种特定的抗性,如抗生素抗性或除草剂抗性。
通过在选择培养基中添加相应的抗生素或除草剂,可以筛选出带有目标基因的转基因生物。
荧光基因和报告基因是将目标基因与荧光蛋白或特定报告基因进行连接,通过检测荧光或特定指标的表达情况,可以筛选出带有目标基因的转基因生物。
基因工程基本操作的四个步骤
反转录酶
杂交双链
(单链RNA/单链DNA)
核酸酶H
单链DNA DNA聚合 酶
因的获得 ③根据已知的氨基酸序列合成DNA法 :
根据已知蛋白质 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。(一)从基因中获取目的基因1.基因
将含有某种生物不同基因的许多
DNA片断,导入到受体菌的群体中,各
个受体菌分别(直接分离法)
__D_N_A_聚__合__酶__.前提条件:
④方式:以_指__数__方式扩增,即__2_n_(n为扩增循 环的次数)
⑤结果: 使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增
蛋白质的氨基酸序列 推测
mRNA的核苷酸序列
推测 结构基因的核苷酸序列
化学合成 目的基因
上述三种目的基因提取的方法有何优缺点?
优点
缺点
鸟枪法
操作简便 广泛使用
工作量大,盲目, 分离出来的有时并 非一个基因
反转录法
操作过程麻烦, 专一性强 mRNA很不稳定,要
求的技术条件较高
根据已知氨基 酸合成DNA法
四种脱氧核苷酸dNTP 热稳定DNA聚合酶(Taq酶) 一对引物 温度控制
④方式:以_指__数__方式扩增,即_2_n __(n为扩增循 环的次数)
⑤结果:
使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增
⑥过程:
a、DNA变性(90℃-96℃):双链DNA模板 在热作用下,_氢__键__断裂,形成__单__链__D_N_A___
b、退火(复性55℃-60℃):系统温度降低,引 物与DNA模板结合,形成局部___双__链___。
基因工程基本操作的四个步骤
结论和总结
基因工程是一门令人兴奋和挑战的领域,它的应用潜力巨大。但同时也需要 我们认真对待其中的道德和伦理问题,并确保安全性和环境保护。
了解基本概念和基因工程在医学、农业和环境领域的应用。
基因工程的目的
为什么要进行基因工程?研究者希望通过编辑和修改生物体的基因,改变其特征和性质。
基因工程基本操作的详细解释
基因工程基本操作包括四个关键步骤:DNA提取、基因克隆、转染和转基因生物培养。
1
DNA提取
从生物体中提取DNA,这是进行基因
基因克隆
基因工程基本操作的四个 步骤
基因工程是一门前沿领域的研究,通过改变生物体的基因来实现某种目的。 了解基因工程的基本操作是学习这一领域的重要第一步。
背景介绍
基因工程是一门革命性的科学,它使用技术手段对生物体的DNA进行编辑和修改。这一领域已经 在医学、农业、环境保护等领域取得了许多重要的成就。
基因工程的定义和应用领域
基因治疗
通过基因工程的技术手段,治 疗一些遗传性疾病。
转基因作物
通过基因工程的技术手段,改 良农作物的特性,提高产量和 抗性。
环境修复
利用基因工程的技术手段,处 理和修复环境中的污染问题。
关键问题和挑战
道德和伦理问题
基因工程技术涉及一些道德和伦理问题,比 如基因改良有可能导致不可预测的后果。
安全性和风险
2
工程的第一步。
将需要编辑和修改的基因插入到载体
DNA中,形成重组DNA。
3
转染
将重组DNA导入目标生物体,使其拥
பைடு நூலகம்
转基因生物培养
4
基因工程基本操作步骤
基因工程基本操作步骤
1、目标基因的选择。
这是进行基因工程的第一步,目标基因可以是已知的具有特定功能的基因,也可以是未知的探索性研究对象,在选择时需要考虑多个方面,如所需功能、适用范围、安全性等。
2、克隆目标基因。
这一步骤包括提取DNA、使用限制性内切酶将DNA切割成特定长度、连接载体(如质粒、病毒等)以及转化宿主细胞(如大肠杆菌、哺乳动物细胞等)。
3、构建重组表达载体。
这一步骤包括选择合适的载体、插入目标基因、调节表达(如调节启动子和终止子)等,重组表达载体是将目标基因嵌入到载体中,使其能够在宿主细胞中表达。
4、转染宿主细胞。
这一步骤包括选择合适的宿主细胞、转染重组表达载体、筛选阳性克隆等,转染宿主细胞是将构建好的重组表达载体转移到宿主细胞中,使其能够在宿主细胞中进行表达。
5、目的基因的检测与鉴定。
这一步骤包括分子水平上的检测(如DNA分子杂交技术、分子杂交技术、抗原-抗体杂交技术)和个体水平上的鉴定(如抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等)。
6、分离和纯化目标蛋白。
这一步骤包括破碎宿主细胞、
使用不同的技术对混合物进行分离(如层析、电泳等)。
基因工程基本操作四个步骤
PCR技术—聚合酶链式反应
概念:
是一项在生物体外复制特定 DNA片段的核酸合成技术
原理:
DNA双链复制的基本原理
PCR扩增仪
前提:
一段已知目的基因的核苷酸序列
条件: 模板DNA
(含有目的基因)
四种脱氧核苷酸dNTP 热稳定DNA聚合酶(Taq酶) 一对引物 温度控制
指数 方式扩增,即____ ④方式:以_____ 2n (n为扩增循 环的次数)
⑤结果:
使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增
⑥过程: a、DNA变性(90℃-96℃):双链DNA模板 氢键 断裂,形成___________ 单链DNA 在热作用下,_____ b、退火(复性55℃-60℃):系统温度降低,引 双链 。 物与DNA模板结合,形成局部________ c、延伸(70℃-75℃):在Taq酶的作用下,从 引物的5′端→3′端延伸,合成与模板互补 DNA链 。 的________
基因工程基本操作的四个步骤
1、目的基因的获取 2、基因表达载体的构建 3、将目的基因导入受体细胞 4、目的基因的检测与鉴定
一、目的基因的获取
请阅读P9第一和二两段
编码蛋白质的结构基因 1、目的基因主要是指______________________
2、获取目的基多dna片断导入到受体菌的群体中各个取2基因表达载体的构建3将目的基因导入受体细胞4目的基因的检测与鉴定一目的基因的获取1目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因2获取目的基因的常用方法有哪些
利用PCR技术扩增目的基因
(二)利用PCR技术扩增目的基因 选修1 P60
多聚酶链式反应 ,是一项 ① 概念:PCR全称为_______________ 体外复制特定 DNA片段的核酸合成技术 在生物____ ___________ DNA双链复制 ②原理:__________ 已知基因的核苷酸序列 、 ③条件:_______________________ 四种脱氧核苷酸 、___________ 一对引物 (做启动子)、 _______________ DNA聚合酶 前提条件: ___________. 指数 方式扩增,即____ ④方式:以_____ 2n (n为扩增循 环的次数) ⑤结果: 使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增(一)从基因中获取目的基因1.基因
基因工程基本操作的四个步骤
利用PCR技术扩增
PCR技术的基本原理类似于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。
在PCR反应中,模板DNA、引物、四种脱氧核糖核苷酸、DNA聚合酶以及适宜 的缓冲液系统被置于“热循环”的反应环境中,通过精确控制温度,在DNA聚合 酶作用下高特异性、高灵敏度地扩增目的基因。
受体细胞的选择
01
02
03
原核细胞
适用于细菌等原核生物作 为受体细胞,如大肠杆菌。
真核细胞
适用于动物和植物细胞作 为受体细胞,如CHO细胞、 动物胚胎细胞、植物愈伤 组织等。
受精卵
适用于动物基因工程,直 接将目的基因导入受精卵, 实现基因的长期稳定表达。
转化或转染方法
01
02
03
04
化学转化法
利用CaCl2、MgCl2等化 学试剂诱导细菌感受态 细胞的产生,吸收外源 DNA。
载体的构建过程
目的基因的获取和修饰
从供体细胞中获取目的基因,并进行 必要的修饰,如限制性酶切、连接等。
载体的获取和修饰
从宿主细胞中获取载体,并进行必要 的修饰,如限制性酶切、连接等。
目的基因与载体的连接
将目的基因与载体进行连接,形成重 组DNA分子。
重组DNA分子的转化
将重组DNA分子导入到宿主细胞中, 并使其在宿主细胞中复制和表达。
03 目的基因与载体的连接
限制性核酸内切酶
限制性核酸内切酶是一类能识别并附着特定的核苷酸 序列,并对每条链中特定部位的两个脱氧核糖核苷酸
之间的磷酸二酯键进行切割的酶。
限制性核酸内切酶的识别位点通常是DNA双链上的特 异序列,这种序列通常由4-6个核苷酸组成。
基因工程的四大步骤
基因工程的四大步骤
基因工程是一种利用生物技术对生物体的基因进行修改和操作的过程。
它通常包括以下四个主要步骤:
1. DNA提取和克隆:首先,从感兴趣的生物体中提取DNA,这可以通过细胞培养、血液样本或其他方法实现。
然后,使用一系列实验技术,如聚合酶链式反应(PCR)等,将感兴趣的基因片段扩增,使其在实验室中可用。
2. 基因编辑和修改:在这一步骤中,使用特定的酶工具,如CRISPR-Cas9系统,将基因片段插入目标生物体的染色体中。
CRISPR-Cas9系统可以识别和剪切DNA的特定部分,并在修复过程中引入所需的基因改变。
这样就可以实现对目标生物体基因的精确编辑和修改。
3. 基因转移和表达:在这一步骤中,经过编辑和修改的基因片段被转移到宿主生物体中,例如细菌、植物或动物。
这可以通过转染、转化或转基因等技术实现。
一旦基因片段被成功转移到宿主生物体中,它们将被宿主细胞所表达,并产生相应的蛋白质或其他产物。
4. 验证和分析:最后一步是验证和分析修改后的基因是否成功表达,
并检查其在宿主生物体中的功能。
这可以通过PCR、蛋白质分析、基因测序等技术来完成。
验证和分析的结果将帮助确定修改是否成功,并评估其对目标生物体的影响。
以上是基因工程的四个主要步骤。
这些步骤的正确执行和准确性对于实现预期的基因改变和生物体产物的生产至关重要。
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。
基因工程的四大步骤
基因工程的四大步骤基因工程是一种人为改变生物体遗传物质的技术,它可以用于改善农作物、生产药物以及治疗遗传疾病等领域。
基因工程的主要步骤可以概括为四个阶段:定位、克隆、转化和鉴定。
下面将详细介绍每个步骤。
第一步:定位(Localization)定位是基因工程的第一步,通过这一步骤确定要研究、改变或转移到宿主生物体的基因。
在过去,这个过程是非常耗时且困难的,但随着现代生物技术的发展,特别是DNA测序技术的进步,已经变得更加有效和可靠。
定位的方法通常基于DNA的物理位置或功能。
物理定位是通过标记分子,如限制性内切酶,来确定基因在染色体上的位置。
功能定位则是通过比较具有不同表型的个体来确定与特定表型相关的基因。
这些定位手段既可以在基因组尺度上进行,也可以在基因尺度上进行。
第二步:克隆(Cloning)克隆是基因工程的第二步,它是指将目标基因分离并插入到载体DNA 中,以便在宿主细胞中进行扩增和表达。
克隆的方法可能因不同目的而有所不同。
其中最常见的克隆方法是通过限制性内切酶切割,在目标基因和载体DNA上产生相同的黏性末端,使它们能够接头连接。
连接后,将混合物转化到宿主细胞中,以便在宿主细胞中进行进一步扩增和表达。
这些宿主细胞通常是细菌、酵母或哺乳动物细胞等。
克隆的另一种常见方法是PCR(聚合酶链反应),它通过DNA引物在目标基因的起始和终止位点上产生大量的复制,并形成DNA片段。
这些DNA片段可以被纯化和连接到适当的载体上。
第三步:转化(Transformation)转化是基因工程的第三步,它指的是将已经克隆的基因转移到宿主生物体中。
转化的目的是使宿主生物体能够表达、复制和遗传地传递目标基因。
转化的方法因宿主生物体的不同而有所不同。
对于细菌和酵母等微生物,最常见的方法是利用其自然的DNA吸收能力或通过电击、金粒轰击等物理方法将目标DNA导入细胞中。
对于哺乳动物细胞,常用的转染方法包括病毒载体、电穿孔和化学法等。
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。
基因工程的基本操作程序
用适当的限制酶酶切
感受态 细胞
表达载体 与感受态 细胞混合
感受态细胞 吸收DNA
小结:将目的基因导入受体细胞
生物种类 常用方法 受体细胞
植物细胞 农杆菌转化法;
基因枪法; 花粉管通道法。
植物体细胞
动物细胞 显微注射技术
动物受精卵
微生物细胞 Ca2+处理法 原核细胞
转化过程
将目的基因插入到Ti质 粒的T-DNA上→农杆菌→ 导入植物细胞→整合到 受体细胞的DNA→表达
三、将目的基因导入受体细胞
1
转化:
目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳
定和表达的过程。
2 常用的受体细胞: 大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物 细胞等。
3 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。
1、目的基因导入植物细胞的方法 (1)农杆菌转化法
①农杆菌特点:易感染双子叶植物和裸子植物, 对大多数单子叶植物没有感染能力。
基因中内含子(位于编码蛋白 质
某种生物的部分基因 于在不知道目的基因核苷酸序列的情 况下:目的基因的有关信息。 如:根据基因的核苷酸序列
(3)检测目的基因是否翻译成蛋白质 方法——抗原-抗体杂交
Bt毒素蛋白
抗体
苏云金杆菌
组 织 培 养 化脱 分
将Bt毒蛋白注射 小鼠体内
从小鼠血管抽出血液分 离出抗Bt毒素的抗体
提 蛋白质
取
出现杂 交带
2、鉴定——个体水平的鉴定
抗虫、抗病接种实验,活性比较实验
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、人工合成
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。
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专一性最强
仅限于合成核苷酸 对较少吗?
PCR技术—聚合酶链式反应
概念:
是一项在生物体外复制特定 DNA片段的核酸合成技术
原理:
DNA双链复制的基本原理
PCR扩增仪
前提:
一段已知目的基因的核苷酸序列
条件: 模板DNA (含有目的基因)
供体细胞中的DNA 限制酶
许多DNA片段
与载体连接载入
运载体 导入
因的mRNA
②反转录法:
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 的基因。
反转录酶
杂交双链
(单链RNA/单链DNA)
核酸酶H
单链DNA DNA聚合 酶
目的基因的获得 ③根据已知的氨基酸序列合成DNA法 :
根据已知蛋白质 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。
b、退火(复性55℃-60℃):系统温度降低,引 物与DNA模板结合,形成局部___双__链___。
c、延伸(70℃-75℃):在Taq酶的作用下,从 引物的5′端→3′端延伸,合成与模板互补 的__D_N_A_链___。
利用PCR技术扩增目的基因
(二)利用PCR技术扩增目的基因 选修1 P60
① 概念:PCR全称为_多__聚__酶__链__式__反__应__,是一项 在生物_体__外_复制特__定__D_N_A_片__段__的核酸合成技术
②原理:_D_N_A_双__链__复__制
③条件:_已__知__基__因__的__核__苷__酸__序__列____、 _四__种__脱__氧__核__苷__酸__、__一__对__引__物___ (做启动子)、
基因工程基本操作的四个步骤 1、目的基因的获取
2、基因表达载体的构建 3、将目的基因导入受体细胞
4、目的基因的检测与鉴定
一、目的基因的获取
请阅读P9第一和二两 1、目的基因段主要是指_编__码__蛋__白__质__的__结__构__基__因___
2、获取目的基人工合成(一)从基因中获取目的基因1.基因
将含有某种生物不同基因的许多
DNA片断,导入到受体菌的群体中,各
个受体菌分别(直接分离法)
四种脱氧核苷酸dNTP 热稳定DNA聚合酶(Taq酶) 一对引物 温度控制
④方式:以_指__数__方式扩增,即_2_n __(n为扩增循 环的次数)
⑤结果:
使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增
⑥过程:
a、DNA变性(90℃-96℃):双链DNA模板 在热作用下,_氢__键__断裂,形成__单__链__D_N_A___
蛋白质的氨基酸序列 推测
mRNA的核苷酸序列
推测 结构基因的核苷酸序列
化学合成 目的基因
上述三种目的基因提取的方法有何优缺点?
优点
缺点
鸟枪法
操作简便 广泛使用
工作量大,盲目, 分离出来的有时并 非一个基因
反转录法
操作过程麻烦, 专一性强 mRNA很不稳定,要
求的技术条件较高
根据已知氨基 酸合成DNA法
__D_N_A_聚__合__酶__.前提条件:
④方式:以_指__数__方式扩增,即__2_n_(n为扩增循 环的次数)
⑤结果: 使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增