基因工程基本操作四个步骤
基因工程操作的基本步骤
基因工程操作的基本步骤
基因工程是指人为地将外源基因导入到宿主生物体中，并使其在宿主中表达出来的技术。
基因工程的操作一般包括以下基本步骤：
1.确定目标基因：确定想要转入宿主生物体的目标基因，这可能是来自其他生物体的其中一种特定基因。
2.获得目标基因：获得目标基因的DNA序列，通常通过基因重组、合成或从源生物中提取。
3.构建载体：将目标基因插入到一个载体DNA中，以便将其导入宿主生物体。
载体可以是人工合成的质粒或病毒，能够稳定地带有外源DNA。
4.转化宿主生物体：将构建好的载体导入到宿主生物体中，使其接受外源基因。
转化方法可以包括化学方法、电击法、基因枪等。
5.筛选转化体：通过筛选方法，如对转化体进行培养基的筛选、对荧光标记的筛选等，来选出成功转化了外源基因的宿主生物体。
6.验证基因表达：通过PCR、蛋白质表达分析等实验方法验证外源基因是否成功表达。
7.优化表达：根据目的需要，可以通过引入启动子、启动子增强子、终止子等调控元件，优化外源基因的表达。
8.传代培养：将成功表达外源基因的宿主生物体进行传代培养，以使其后代继续表达目标基因。
9.应用研究：将表达目标基因的宿主生物体应用于研究中，如表达重要药物、生产工业化酶、改良农作物等。
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。
基因工程的基本操作步骤
基因工程的基本操作步骤1.获得目标基因：确定所需的目标基因，可以通过从已知基因库中克隆目标基因，或者通过后续的基因特异性扩增来获得目标基因片段。
2.克隆和扩增目标基因：将获得的目标基因片段插入到载体（如质粒、病毒等）中，通过体外扩增技术（如聚合酶链式反应，PCR）增加目标基因的拷贝数目。
3.DNA测序：对扩增的目标基因进行测序，以确认其序列是否和期望的一致。
这对于进一步的克隆和分析十分重要。
4.选择适当的宿主：根据目标基因的特性，选择合适的宿主生物。
可以选择细菌、植物、动物细胞等不同的宿主。
5.转化宿主：将目标基因插入宿主细胞中，使其能够被细胞内的基因表达系统所识别和表达。
6.筛选和鉴定：对转化过的宿主进行筛选，以确定是否成功地将目标基因表达在宿主中。
这可以通过各种技术，如荧光标记、抗性筛选等进行鉴定。
7.基因表达和改造：在宿主中实现目标基因的表达，并进行必要的改造。
这包括调控基因表达水平、改变基因产物的结构和功能等操作。
8.分析和验证：对基因表达和改造的结果进行分析和验证。
这可以通过分子生物学技术、生物化学方法、功能性实验等手段来实现。
9.后续应用：根据实验目的和应用需求，对基因工程产物进行进一步的应用和开发。
这可以涉及到基因工程产品的应用领域，如医药、农业、工业等。
除了上述的基本操作步骤，基因工程还需要进行严格的实验设计、对操作过程进行质量控制和数据分析。
此外，基因工程的操作过程还需要遵守相关的伦理原则和法律法规，确保实验的安全性和合规性。
需要注意的是，基因工程是一个复杂的过程，具体的操作步骤可能因不同的实验目的、技术手段和宿主生物的选择而有所差异。
因此，在实际操作中，可能需要根据具体情况进行调整和优化。
基因工程的基本操作程序主要包括四个基本步骤
巩固练习
1为了培育节水高产品种，科学家将大麦中与抗旱 节水有关的基因导入小麦，得到转基因小麦，其 水分利用率提高了20%。这项技术的遗传学原理 是 A．基因重组 B．基因突变 C．基因复制 D．基因分离点点生物学教学Fra bibliotek巩固练习
2利用苏云金芽孢杆菌的抗虫基因培育的抗虫棉是 否成功，最好检测 A．是否有抗生素产生 B．是否有目的基因表达 C．是否有抗虫的性状出现 D．是否能分离到目的基因
等⑤mRNA⑥核糖体
A、①②③④
B、②③④⑤
C、①③
④⑤ D、①②③⑥
点点生物学教学
巩固练习
6 获取目的基因的方法有多种，下列不属于含目的基因生物细胞中获取 D、利用PCR技术获取
点点生物学教学
巩固练习
7 下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的 是（ ）
白基因等。
点点生物学教学
3.根据农杆菌可将目的基因导入双子叶植物的机理,你能分 析出不能导入单子叶植物的原因吗?若将一个抗病基因导 入小麦中,理论上讲你应该怎样做? ①要选择合适的农杆菌菌株，因为不是所有的农杆菌菌株都 可以侵染单子叶植物； ②要加趋化和诱导的物质，一般为乙酰丁香酮等，目的是使 农杆菌向植物组织的受伤部位靠拢（趋化性）和激活农杆菌 的Vir区（诱导）的基因，使T-DNA转移并插入到染色体DNA 上。
点点生物学教学
寻根问底：将目的基因直接导入受体细胞不是更简便吗？如
果这么做，结果会怎样？ 提示：有人采用总DNA注射法进行遗传转化，即将一个生物中 的总DNA提取出来，通过注射或花粉管通道法导入受体植物， 没有进行表达载体的构建，这种方法针对性差，完全靠运气， 也无法确定什么基因导入了受体植物。此法目前争议颇多，严 格来讲不算基因工程。
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___。
基因工程操作步骤
4.目的基因的检测与鉴定 在受体细胞中稳定遗传和正 确表达。
一、目的基因的获取
1 目的基因主要是编码蛋白质的基因： 如：与生物抗性相关的基因、与优良品质相 关的基因、与生物药物和保健品相关的基因、 与毒物降解相关的基因、与工业用酶相关的 基因、具调控作用的因子等。
合成
热稳定的DNA聚合酶
特点
半保留复制、 边解旋变复制
半保留复制、 全解旋再复制
结果
形成整个DNA分子
大量的DNA片段
随堂闯关 PCR技术扩增过程
a、DNA变性（90℃-95℃）: 双链DNA模板 在热作用下， 氢断键裂，形成____单__链_
b、复性（55℃-60℃）: 系统温度D降N低A ，引物 与DNA模板结合，形成局部__双__链____。
③例: 转基因抗虫棉
2.将目的基因导入动物细胞
①方法: 显微注射法
①程序
目的基因表达载体提纯
显微注射
受精卵
取卵（受精卵） 新性状动物
3.将目的基因导入微生物细胞
①微生物作受体细胞原因:
繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少
②常用菌: 大肠杆菌
③常用法: Ca2+处理获得感受态细胞
④过程:
Ca2+处理 大肠杆菌
1.2 基因工程的基本操作程序
知识回顾: 基因工程基本操作的四个步骤
有了目的基因, 我们才能赋予
1.目的基因的获取 一种生物以另一种生物的遗 传特性。
使目的基因在受体细胞中稳
2.基因表达载体的构建 定存在, 并可进行遗传、表达 和发挥作用
载体进入受体细胞稳定表达,
3.目的基因导入受体细胞 才能实现一种生物的基因在 另一种生物中的转化。
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。
基因工程操作步骤
基因工程操作步骤1.提取目标基因2.质粒构建质粒是一种小型的DNA分子，可以被细菌细胞容纳和复制。
在基因工程中，质粒通常用作目标基因的携带体。
构建质粒的第一步是选择合适的质粒载体（如pUC19或pBR322），然后将目标基因序列与其连接。
连接的方法通常是通过PCR扩增目标基因，然后使用酶切和DNA连接酶将其插入到质粒中。
3.变性、酶切和连接在将目标基因插入到质粒中之前，通常需要对质粒和目标基因进行变性。
变性是指将核酸分子的双链断裂为单链，通常通过加热和短暂降温的方式实现。
然后，使用酶切酶对质粒和目标基因进行酶切。
酶切酶可以识别特定的DNA序列，并在其周围剪切。
通过选择合适的酶切酶，可以在目标基因和质粒中生成互补的黏性末端。
接下来，使用DNA连接酶将目标基因和质粒连接在一起。
4.转化、筛选和鉴定接下来的步骤是将构建好的质粒导入宿主细胞。
质粒可以通过热冲击、电穿孔或化学方法等引导宿主细胞进行转化。
转化成功后，利用培养基中添加特定抗生素或选择性培养基来筛选出携带目标基因的细胞。
通过筛选，可以获得大量携带目标基因的细胞。
然后，通过PCR、酶切和DNA测序等方法对携带目标基因的细胞进行鉴定，确保其目标基因的正确性和完整性。
5.表达和纯化一旦确定细胞中携带目标基因的准确性和完整性，可以开始目标基因的表达和纯化。
这通常包括选择合适的表达宿主，如E. coli、酵母或哺乳动物细胞，以及合适的表达载体。
在表达载体中，目标基因和其相应的启动子、终止子和调控元件被组装在一起，使得基因可以在宿主细胞中被转录和翻译。
然后，通过离心、柱层析、电泳等方法对表达产物进行纯化和分离。
6.功能分析和应用完成基因表达和纯化后，可以对目标基因进行功能分析和应用研究。
功能分析包括使用各种技术方法来研究目标基因的功能和调控机制，如转录、翻译、蛋白质互作和代谢途径等。
应用研究包括将目标基因进行遗传改良、农业改良、生物药物生产、疾病治疗等方面的应用。
基因工程操作的基本步骤
基因工程操作的基本步骤
1.目标选择：确定需要修改的目标基因和目标生物体。
目标基因是指
具有特定功能或性状的基因，目标生物体是指需要进行基因改造的生物体。
2.基因克隆：将目标基因从生物体中分离出来。
这通常是通过使用酶
切酶酶切DNA，然后使用聚合酶链反应（PCR）等技术复制目标基因。
3.基因载体构建：将目标基因插入到合适的基因载体中。
基因载体是
一种可以携带外源基因并将其稳定地转移到目标生物体中的分子。
常见的
基因载体包括质粒、噬菌体和人工染色体等。
4.转化：将构建好的基因载体转移给目标生物体。
转化可以通过物理
方法（如电穿孔、基因枪等）或化学方法（如钙磷共沉淀法、电渗法等）
进行。
5.筛选与鉴定：使用适当的筛选方法来确定是否成功转化目标生物体。
这通常涉及在转化后检测生物体中的目标基因或目标表型。
6.获得纯合系：当目标基因转移到目标生物体中后，需要经过繁殖和
筛选多代，以获得更稳定、纯合的基因型。
7.功能验证：对获得的转基因生物进行功能验证，确定目标基因是否
能够发挥预期的作用。
8.产业化应用：对功能验证通过的转基因生物进行进一步研究和开发，以满足具体的临床、农业或工业应用需求。
需要注意的是，基因工程操作需要严格依照伦理规范和法律法规进行，并进行充分的风险评估和安全措施，以确保操作的安全性和可行性。
(自创)基因工程的基本操作程序
72℃
PCR的基本原理
• •
PPCCRR反过应程条件72℃
• PCR的特点
第2轮结束
1个DNA分子进行PCR扩增,循环4次， 理论上至少需要几个引物？
（24-1）×2=30 2×（2n-1）(n为循环次数)
（三）人工合成
基因比较小，核苷酸序列又已知。
• 已知其序列 • 已知其mRNA 的序列 • 已知其翻译产物的氨基酸序列
4.获取目的基因)
提取某种生物的全部DNA 用适当的限制酶切
一定大小的DNA片段 将DNA片段与法：cDNA的合成流程图解
2、检测目的基因是否转录出了mRNA
①方法: 分 子 杂 交 ②过程:用上述探针和转基因生物的mRNA杂交,
若出现杂交带,表明目的基因转录出了mRNA。
3、检测目的基因是否翻译成蛋白质
方法: 抗原-抗体杂交
（二）鉴定（个体生物学水平） 抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
（3）检测目的基因是否翻译成蛋白质 方法——抗原-抗体杂交
然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子 (抗虫基因首端)，导入棉花受精卵，长成的棉 花植株还是没有抗虫能力。科学家又在有启动 子、抗虫基因的质粒中插入终止子(抗虫基因末 端)，导入棉花受精卵，结果成长的植株，有了 抗虫能力。
步骤二：基因表达载体的构建 —— 核心 复制原点+目的基因+启动子+终止子+标记基因
•
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.12.2220.12.22Tuesday, December 22, 2020
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人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。10:16:5610:16:5610:1612/22/2020 10:16:56 AM
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》 学历案
《基因工程的基本操作程序》学历案一、学习目标1、阐明基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：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。
2、解释获取目的基因的方法和适用范围。
3、理解基因表达载体的组成及构建目的。
4、比较不同受体细胞导入目的基因的方法。
5、掌握目的基因检测与鉴定的方法和原理。
二、学习重难点1、重点（1）基因工程基本操作程序的四个步骤。
（2）目的基因获取的方法。
（3）基因表达载体的构建。
2、难点（1）从基因文库中获取目的基因。
（2）PCR 技术的原理和过程。
（3）基因表达载体的构建。
三、知识链接1、基因的本质和功能基因是具有遗传效应的 DNA 片段，它能够控制生物的性状。
2、 DNA 分子的结构和复制DNA 是由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构，其复制方式为半保留复制。
四、学习过程（一）目的基因的获取1、从基因文库中获取目的基因基因文库是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。
基因文库包括基因组文库和部分基因文库（如 cDNA 文库）。
基因组文库包含了一种生物的全部基因，而 cDNA 文库只包含了一种生物的部分基因，是由 mRNA 反转录得到的 DNA 组成。
2、利用 PCR 技术扩增目的基因PCR 技术即多聚酶链式反应，是一种在体外快速扩增特定基因或DNA 序列的方法。
PCR 技术的原理是 DNA 半保留复制。
其过程包括：变性（加热使DNA 双链解开）、退火（降低温度使引物与模板链结合）、延伸（在耐高温的 DNA 聚合酶的作用下，从引物的3’端开始合成新的 DNA 链）。
通过多次循环这三个步骤，就能使目的基因迅速扩增。
3、人工合成目的基因如果基因比较小，核苷酸序列又已知，可以通过 DNA 合成仪用化学方法直接人工合成。
（二）基因表达载体的构建1、基因表达载体的组成基因表达载体由目的基因、启动子、终止子、标记基因等组成。
高中生物基因工程的基本操作程序课件新人教版选修
在工业领域的应用
生物制药：基因工程药物的生产，如胰岛素、生长激素等 生物农药：利用基因工程生产高效、低毒的生物农药，如Bt杀虫剂 生物材料：利用基因工程生产生物可降解材料，如聚乳酸（PLA） 生物能源：利用基因工程生产生物燃料，如酒精、生物沼气等
在环境保护领域的应用
检测和鉴定环境污染的程度 治理污染的生物 生物降解 基因工程生产具有降解作用的微生物
基因工程的安全性问题
基因污染：基因工程可能会导致基 因污染，即插入的外源基因在环境 中扩散。
潜在风险：基因工程可能带来潜在 风险，如产生新的疾病或使某些生 物变得更具侵略性。
添加标题
体重组后转入细胞内进行扩增，并表达产生所需蛋白质的技术 • 基因工程的基本原理：基因重组、基因克隆等 • 基因工程的应用：医药、工业、农业等领域 • 基因工程的发展前景：随着技术的不断进步，基因工程将在未来发挥更加重要的作用
限制性核酸内切酶
作用：切割DNA分子，暴露 出黏性末端或平末端
分类：限制性内切酶和非限 制性内切酶
疫苗研发：利用基因工程技术生产 疫苗，如乙肝疫苗等。
在农业领域的应用
抗虫、抗病：通过基因工程培育出具有抗虫、抗病能力的农作物，提高农作物的抗病、抗 虫能力，减少农药使用量，降低环境污染。
抗逆性：通过基因工程培育出能够适应恶劣环境的农作物，提高农作物的抗逆性，从而增 加农作物的产量和品质。
转基因技术：将外源基因导入植物体内，产生具有特定性状的转基因植物，提高农作物的 产量和品质。
定义：能够识别DNA分子内 部的特异序列并准确切割的 酶
应用：在基因工程中用于切 割目的基因和控制其表达的
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上述三种目的基因提取的方法有何优缺点？ 优点
鸟枪法
操作简便 广泛使用
专一性强
反转录法
根据已知氨基 专一性最强 酸合成DNA法
缺点 工作量大，盲目， 分离出来的有时并 非一个基因 操作过程麻烦， mRNA很不稳定，要 求的技术条件较高 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)
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）
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、获取目的基人工合成
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
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________
(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 ：
蛋白质的氨基酸序列 根据已知蛋白质 的氨基酸序列，推测 推测 出相应的信使RNA序列， mRNA的核苷酸序列 然后按照碱基互补配 推测 对原则，推测出它的 结构基因的核苷酸序列 结构基因的核苷酸序 列，再通过化学方法， 化学合成 以单核苷酸为原料合 目的基因 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(直接分离法) 供体细胞中的DNA 限制酶 许多DNA片段
与载体连接载入
目的基因 分离
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
运载体 导入 受体细胞（基因组）外源DNA扩增产生特定RNA
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