基因工程的原理和技术
基因工程(基因工程的主要技术与原理分子杂交技术)
Southern杂交主要用来判断某 一生物样品中是否存在某一基因， 以及该基因所在的限制性酶切片 段的大小。（DNA水平）
Southern杂交也可检测目的基 因的拷贝数。
CK 1 2 3 4 5
Southern bloting
这种检测方法与其它免疫学方法的不同是，一方面 可以避免非特异性的免疫反应，而且更关键的是可以 检测出目标蛋白质的分子量，从而直观的在滤膜上显 示出目标蛋白。
五、Dot blot hybridization
1、原理：
在Southern杂交的基础上发展起来的用于 快速检测特异核酸分子的杂交技术。将核酸 样品直接转移到适当的滤膜上，然后进行杂 交检测。
凝胶
3）转移并固定到滤膜上
通过毛细管渗吸或电转移或真空转移的方式，将凝 胶上的DNA转移到硝酸纤维素滤膜或尼龙膜上。最后 通过80℃处理或紫外线照射将DNA固定在滤膜上。
Southern blotting 装置示意图
4）探针的制备及杂交
预杂交：将结合了DNA分子的滤膜先与特定的预 杂液进行预杂交，也就是将滤膜的空白处用鱼精 DNA或牛奶蛋白封闭起来，防止在杂交过程中滤膜 本身对探针的吸附。
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。
二、基本过程
1、核酸印迹（Nucleic acid blotting): 将核酸样品（DNA、RNA或蛋白质）在凝胶
在1975年，由英国的E. Southern首先设计发明的， 因此又称为Southern杂交（Southern blotting)。
基因工程的原理和过程是什么
基因工程的原理和过程是什么基因工程是一门利用现代生物技术方法对生物体的遗传物质进行编辑、改变和操控的学科。
通过基因工程，科学家们可以改变生物体的基因组，进而实现对其性状、功能和特性的调控。
本文将详细介绍基因工程的原理和过程。
基因工程的原理基因工程的原理基于以下几个重要概念：DNA的结构和功能DNA（脱氧核糖核酸）是构成生物体遗传信息的分子基础。
它由四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳞嘧虫嘧啶）和磷酸二酯键组成。
一个DNA分子由两条互补的链以螺旋结构相互缠结而成，形成了一个双螺旋结构。
碱基之间通过氢键相互连接，A与T之间形成两个氢键，C与G之间形成三个氢键。
DNA的结构使得它能够通过碱基配对的规则进行复制和传递遗传信息。
基因是DNA上的特定序列，携带着特定的遗传信息，决定了生物体的性状和功能。
DNA重组技术DNA重组技术是基因工程的核心方法之一。
通过DNA重组，科学家可以将不同生物体中的基因片段组装到目标生物体的DNA中，实现基因的转移和插入。
一般情况下，DNA重组技术包括以下步骤：1.DNA的提取：从不同生物体中提取目标基因的DNA。
2.DNA切割：利用酶切技术，将目标基因和载体（如质粒或病毒）的DNA切割成特定的片段。
3.DNA连接：将目标基因片段与载体的DNA片段通过DNA连接酶连接在一起，形成重组DNA。
4.DNA转化或转染：将重组DNA导入到宿主细胞中，使其成为宿主细胞的一部分。
5.遗传选择：通过筛选和分离，选择出携带目标基因的宿主细胞。
6.基因表达：将目标基因在宿主细胞中表达，并产生所需的蛋白质。
外源基因的表达在基因工程中，外源基因是从不同生物体中获取的，将其插入到目标生物体的DNA中。
为了使外源基因能够在目标生物体中表达，需要通过合适的调控序列将其与目标生物体的基因组连接起来。
调控序列是一段DNA序列，可以启动、增强或抑制目标基因的表达。
在基因工程中，科学家需要选择适当的启动子、转录因子结合位点和终止子等调控序列，以确保外源基因能够在目标生物体中正确地表达。
基因工程的原理和技术
基因工程的原理和技术
基因工程是指通过改变生物体的基因组来产生特定的生物体或改进生
物体的性状的一种技术。
对于基因工程的原理和技术，浙科版的教材中介
绍了以下几个方面：
1. 基因定位和克隆技术：基因定位和克隆是基因工程中非常关键的
技术。
它主要通过将目标基因定位到其中一特定位点，并将其克隆出来以
便进一步研究和改造。
其中，基因定位技术包括Southern杂交，杂交阳
性克隆以及反向遗传学方法等；而基因克隆技术主要是利用重组DNA技术，包括PCR、限制性内切酶切割、DNA连接以及基因载体构建等。
3.基因传递技术：基因传递技术是将外源基因导入到目标生物体中的
一种方法。
常用的基因传递技术包括质粒转化、基因枪、农杆菌介导转化等。
在这些方法中，质粒转化是一种最为常用的技术，它通过将外源基因
插入原核生物的质粒中，然后将质粒导入到宿主细胞中，使外源基因表达
出来。
4.基因表达调控技术：基因表达调控技术是指通过改变生物体的基因
表达水平来影响其性状的一种方法。
其中，转基因技术是最为常见的基因
表达调控技术之一、它通过将目标基因导入到宿主细胞中，并使其在宿主
细胞中得到表达，从而改变宿主细胞的性状。
此外，还有RNA干扰技术、
基因靶向技术等也是常用的基因表达调控技术。
基因工程原理和技术韦宇拓知识点总结
一、基因工程原理1. 基因工程是一种通过改变生物体基因组中的DNA序列，使其具有特定性状的技术。
基因工程可以通过DNA重组、基因敲除、基因编辑等方法来实现。
2. DNA重组是基因工程中常用的手段，其原理是将不同来源的DNA 片段重新组合，形成具有特定性状的基因组。
3. 基因敲除是指通过特定的技术手段，使目标基因在生物体基因组中失去功能。
这种方法通常用于研究基因的功能和作用。
4. 基因编辑是最新的基因工程技术，它利用特定的核酸酶和引导RNA 来精确编辑基因组中的DNA序列，从而实现定点修改基因。
5. 基因工程原理的核心是对DNA序列的精准操作和控制，以实现对生物体性状的调控。
二、基因工程技术1. PCR技术是基因工程中常用的核酸扩增技术，它通过酶的作用使目标DNA片段在体外快速进行多次复制，以获得足够的DNA量进行后续实验。
2. 质粒载体是基因工程中常用的DNA工程载体，它可以在细胞中独立复制，并携带外源基因进行表达或传递。
3. 转基因技术是基因工程的应用之一，它通过导入外源基因到目标生物体中，使其表达特定蛋白或产生特定性状。
4. 基因编辑技术是基因工程的新兴领域，目前主要包括CRISPR/Cas9、TALEN和ZFN等技术，它们可以实现基因组的精准编辑和修饰。
5. 基因工程技术的不断发展，为人类生物科学和医学研究提供了强大的工具，也为农业生产和生物制药产业带来了革命性的进展。
三、基因工程在生物科学和医学上的应用1. 基因工程技术在生物科学领域的应用包括基因功能研究、基因组学研究、遗传学研究等，为科学家们提供了解生命的新途径和手段。
2. 基因工程技术在医学领域的应用包括基因治疗、疾病诊断和预防、药物研发等，为人类健康带来了新的希望和可能。
3. 基因工程技术的应用使得人类能够更深入地理解生命的本质和机理，并为未来的生物医学研究和临床应用提供了无限可能。
四、基因工程的伦理和社会问题1. 基因工程技术的发展和应用引发了许多伦理和社会问题，包括基因编辑的道德问题、转基因生物的安全性问题、基因信息的隐私问题等。
基因工程知识点总结
基因工程知识点总结基因工程是一门现代生物学领域的重要学科，它通过改造生物体的遗传物质，实现对生物体基因的精确操控和改良。
下面将对基因工程的相关知识点进行总结，以帮助读者更好地了解该领域的基本概念和技术应用。
一、基因工程的基本概念和原理基因工程是指通过人为手段修改生物体的基因组，以改变其性状和功能的技术。
其实现的基本原理包括基因定位、基因克隆和基因传递。
1. 基因定位：基因定位是指确定感兴趣的基因在基因组中的位置。
常用的方法有FISH（荧光原位杂交）和PCR（聚合酶链反应）等。
2. 基因克隆：基因克隆是指将感兴趣的基因从一个生物体中复制到另一个生物体中，使其在目标生物体中表达。
常用的方法有限制酶切、连接酶切和DNA合成等。
3. 基因传递：基因传递是指将经过克隆的基因导入到目标生物体中，并使其在目标生物体中稳定遗传。
常用的方法有基因枪、电穿孔和冷冻贮存等。
二、基因工程的应用领域基因工程技术在农业、医学和工业等领域有着广泛的应用，下面将分别介绍其主要应用领域。
1. 农业应用：基因工程技术在农业领域的应用主要包括转基因作物的培育和遗传改良。
通过导入特定基因，转基因作物可以获得抗病虫害、耐逆性或提高产量等特点，从而增加农作物的产量和质量。
2. 医学应用：基因工程技术在医学领域的应用主要包括基因诊断、基因治疗和生物药物的生产。
通过基因诊断，可以准确检测遗传病的基因突变，为疾病的早期预测和治疗提供依据。
基因治疗则通过修复或替代患者体内的异常基因，治疗遗传性疾病。
此外，基因工程技术还被用于生产重组蛋白和抗体等生物药物。
3. 工业应用：基因工程技术在工业领域的应用主要包括酶的生产和环境修复。
通过基因工程技术，可以大量生产具有特定功能的酶，用于工业生产和制药领域。
此外，基因工程技术还可以改造微生物，使其能够降解有机物污染物，用于环境修复和生物能源开发。
三、基因工程的伦理和安全问题尽管基因工程技术具有重要的应用前景，但也带来了一些伦理和安全问题。
基因工程技术的原理和应用
基因工程技术的原理和应用1. 基因工程技术的概述基因工程技术是一种通过改变生物体的基因组来改变其性状的技术。
它涉及到对DNA的操作和重组，以及将外源基因导入到生物体中。
基因工程技术的出现给生命科学和医学领域带来了革命性的变化，为疾病的治疗和农作物的改良提供了新的手段。
2. 基因工程技术的原理基因工程技术的原理主要包括以下几个方面：2.1 DNA的操作和重组基因工程技术涉及到对DNA的切割、连接和重组。
通过使用限制性酶，可以将DNA分子切割成特定的片段，并将其与其他DNA片段连接起来，形成重组DNA。
这样可以将不同生物体的基因组合起来，实现对基因组的改造。
2.2 外源基因的导入基因工程技术可以将外源基因导入到生物体中。
外源基因可以是来自于同一物种的其他个体，也可以是来自于不同物种的基因。
导入外源基因的目的是为了引入新的性状或改善原有性状。
通常使用细菌或酵母等微生物作为载体，将目标基因导入到微生物中，再通过培养、筛选和提取纯化等步骤获取外源基因产物。
2.3 基因表达和调控通过基因工程技术可以实现基因的表达和调控。
基因的表达是指将基因转录为mRNA，再通过翻译转化为蛋白质。
通过基因工程技术可以调控基因的表达水平，包括上调或下调基因表达。
此外，通过引入启动子和调控元件等元素，还可以在特定条件下调控基因的表达。
3. 基因工程技术的应用基因工程技术在农业、医药、环境保护等领域有着广泛的应用。
3.1 农业领域在农业领域，基因工程技术可以用于改良农作物的性状。
通过导入耐旱、抗虫、抗病等基因，可以提高农作物的产量和品质。
此外，基因工程技术还可以应用于农业生物制剂的生产，如农药、肥料和生物农药等。
3.2 医药领域基因工程技术在医药领域有着重要的应用。
通过基因工程技术可以生产重组蛋白质药物，如生长激素、胰岛素和抗体等。
此外，基因工程技术还可以用于基因治疗，通过修补或替代缺陷基因来治疗遗传性疾病。
另外，基因工程技术还可以应用于药物筛选和基因诊断等。
基因工程的原理和技术有哪些
基因工程的原理和技术有哪些1. 引言基因工程是一门以改变生物体的遗传信息为核心的生物技术领域。
通过改变生物体的基因组，基因工程使得我们能够实现对生物体的精准编辑和控制，以达到特定的目的。
本文将介绍基因工程的原理和常见的技术，包括基因克隆、DNA测序、PCR扩增、CRISPR-Cas9系统等。
2. 基因工程的原理基因工程的原理基于对生物体遗传信息的理解和改变。
生物体的遗传信息储存在DNA分子中，通过改变DNA序列，我们可以影响生物体的表型和功能。
基因工程通常包括以下几个步骤：•DNA提取：从目标生物体中提取DNA，可以通过化学方法或者机械方法进行。
•DNA切割：利用限制性内切酶将目标DNA分子剪切成特定的片段。
•DNA连接：将所需的DNA片段连接到载体DNA上，生成重组DNA。
•DNA转化：将重组DNA导入到宿主细胞中，宿主细胞根据重组DNA的指令表达特定蛋白质。
3. 基因工程的常见技术3.1 基因克隆基因克隆是一种常见的基因工程技术，它通过将目标基因从源生物体中提取并插入到宿主细胞中，实现对基因的复制和繁殖。
基因克隆通常包括以下步骤：1.DNA提取：从源生物体中提取目标基因的DNA。
2.DNA切割：使用限制性内切酶将目标基因的DNA切割成特定片段。
3.载体DNA准备：将一种称为“载体”的DNA分子准备好，它可以将目标基因插入其中。
4.DNA连接：将目标基因的DNA片段与载体DNA连接，生成重组DNA。
5.DNA转化：将重组DNA导入到宿主细胞中，宿主细胞会按照重组DNA的指令表达特定蛋白质。
3.2 DNA测序DNA测序是一种确定DNA序列的技术，它是基因工程领域中非常重要的一项技术。
DNA测序可以帮助我们了解生物体的遗传信息，从而对基因进行研究和编辑。
常见的DNA测序技术包括Sanger测序和新一代测序技术。
这些技术基于不同的原理和方法，可以高效准确地确定DNA序列。
3.3 PCR扩增PCR（聚合酶链式反应）是一种能够从极少量的DNA模板扩增大量DNA的技术，也是基因工程中常用的技术之一。
基因工程技术的原理与应用例题和知识点总结
基因工程技术的原理与应用例题和知识点总结一、基因工程技术的原理基因工程技术，简单来说，就是在分子水平上对基因进行操作的技术。
其核心原理包括以下几个关键步骤：1、目的基因的获取目的基因是我们想要研究或应用的特定基因片段。
获取目的基因的方法多种多样，常见的有从基因文库中筛选、通过 PCR 技术扩增以及人工化学合成等。
2、基因载体的选择基因载体就像是一辆“运输车”，负责将目的基因运送到受体细胞中。
常用的基因载体有质粒、噬菌体和病毒等。
它们具有能够在宿主细胞中自主复制、稳定存在等特点。
3、基因重组将获取的目的基因与选择好的基因载体进行连接，形成重组 DNA分子。
这个过程需要用到特定的限制性内切酶和 DNA 连接酶，以确保目的基因能够准确无误地插入到载体中。
4、重组 DNA 导入受体细胞将构建好的重组 DNA 分子导入到受体细胞中，使其能够在受体细胞内稳定遗传和表达。
导入的方法包括转化、转导、显微注射等。
5、目的基因的检测与鉴定导入受体细胞后，需要对目的基因是否成功导入、是否表达以及表达水平等进行检测和鉴定。
常用的方法有核酸分子杂交、PCR 检测、蛋白质检测等。
二、基因工程技术的应用例题1、胰岛素的生产糖尿病患者需要定期注射胰岛素来控制血糖。
传统的胰岛素提取方法产量低、成本高。
通过基因工程技术，科学家将人的胰岛素基因导入到大肠杆菌中，让大肠杆菌能够大量合成胰岛素，大大提高了胰岛素的产量，降低了成本，为糖尿病患者带来了福音。
2、转基因抗虫棉棉花在生长过程中常常受到棉铃虫等害虫的侵害。
利用基因工程技术，将苏云金芽孢杆菌中的 Bt 毒蛋白基因导入到棉花细胞中，使棉花能够自身合成毒蛋白，从而具有抗虫的特性，减少了农药的使用，保护环境的同时提高了棉花的产量。
3、基因治疗对于一些由于基因突变导致的遗传性疾病，如血友病、囊性纤维化等，基因治疗为患者带来了新的希望。
通过将正常的基因导入患者的细胞中，以替代或修复突变的基因，从而达到治疗疾病的目的。
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线性排列
蛋白质
DNA 具有遗传效应的DNA片段 基因
脱氧核苷酸 （DNA的基本单位）
磷酸基＋脱氧核糖＋含氮碱基
.
原核生物的基因结构
非编码区
编码区
非编码区
RNA聚合酶 结合位点
编码区：能转录为相应的mRNA进而指导蛋白质的 合成。
非编码区：不能转录为相应的mRNA但有调控遗传 信息表达的核苷酸序列，位于编码区的 上游和下游。基因基cDNA因
文
组
库
文
库
.
某生物体内全部DNA
限制酶
许多DNA片段
与载体连录
cDNA
与载体连接有无内含子
基因多少
DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从3’端 延伸DNA链。因此，DNA复制需要引物。当引物与DNA 母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引 物的3’端开始延伸DNA链。
5’
3’ 5’
3’ 5’
3’
3’
5’
5’
3’
3’
5’ 3’
5’ 3’
5’
DNA的合成方向总是从子链的5’端端向3’端端延伸 .
.
获取目的基因方法②： 利用PCR技术扩增目的基因
全称是：多聚酶链式反应，在生物体外复制特定DNA片段 的核酸合成技术。可以在短时间内大量扩增的目的基因。
.
DNA复制的过程涉及DNA双链的方向。通常将DNA的羟基 （-OH）末端称为3’端，而磷酸基团的末端称为5’端。
5’端
3’端
3’端
. 5’端
参与的组分
在DNA复制中的作用
解旋酶
打开DNA双链
DNA母链（模板链）
提供DNA复制的模板
4种脱氧核糖核苷酸
合成子链的原料
DNA聚合酶
催化合成DNA子链
引物
使DNA聚合酶能够从3’端开始连接 脱氧核苷酸
.
PCR技术依据的原理：
DNA双链复制的原理（遵循碱基互补配对原则） DNA热变性的原理 前提条件：有一段已知目的基因的核苷酸序列
2.复性：冷却至55-60℃， 引物结合到互补DNA链；
3.延伸：加热至70-75℃， 耐热的DNA聚合酶从引物 起始引导互补链的合成。
结果：使目的基因在短时间内成 百万倍的扩增
目的基因以指数方式. 扩增，即2n
获取目的基因方法③ DNA合成仪用化学方法直接人工合成
前提条件：基因比较小 ，核苷酸序列已知
如：抗虫基因、抗病基因、人胰岛素基因、人干扰素基因等
.பைடு நூலகம்
基因工程的操作步骤
❖第一步：获取目的基因 （1）目的基因：
主要是指编码蛋白质的基因，例如，与生物 抗逆性相关的基因、与优良品质、生物药物 和保健品、毒物降解以及工业用酶相关的基 因等，也可以是一些具有调控作用的因子。
.
基因工程的操作步骤
❖第一步：获取目的基因 从生物中直接获取
专题一 基因工程
1.2 基因工程的 基本操作程序
补充：基因的结构
❖基因的定义 基因是有遗传效应的DNA片段 。 是决定生物性状的基本单位。
什么是遗传效应？ 遗传效应是指能转录为mRNA，继而翻译为蛋 白质，或转录为核糖体RNA、转运RNA的功能。
.
基因、DNA、染色体、脱氧核苷酸的关系
遗传物质的 主要载体 染色体
.
基因操作的基本步骤
1. 提取目的基因 2. 目的基因与运载体结合 (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
.
温故知新 基因工程的操作步骤
①目的基因的获取； ②表达载体的构建；
为什么要有这一步
③将目的基因导入受体细胞；
④目的基因的检测与鉴定。
基因工程的原理：“按照人们的愿望，进行严格的设 计，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，创造出更符合人们需要的新的生物类型和 生物产品。
设备：DNA合成仪
根据已知的氨基酸 序列推知DNA序列
蛋白质的氨基酸序列 mRNA的核苷酸序列
结构基因的核苷酸序列
目的基因
.
温故知新 基因工程操作步骤的必要性
➢初始目的基因的来源 人工合成
（2）现代获取方法：①从基因中获取目的基因（目的基因的序列未知） ②利用聚合酶链式反应(PCR)技术扩增目的基因
（目的基因的序列部分已知） ③人工合成目的基因（目的基因的序列已知，基因较小）
.获取目的基因方法①： 从基因中获取目的基因基因：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
无
有
某种生物的 某种生物的
部分基因
全部基因
可以
一本书，要知道书名、 作者、出版社或人物情节等信息一样
❖获取目的基因前，要对这个基因的背景 有一定程度的了解，（如核苷酸序列、 基因的功能、位置以及基因的表达产物 的特性等）子与起始密码
终止子与终止密码
基因
启动子
ATC
转录区
转录 翻译 起始点 起始点
转录
终止子
转录 终止点
ATC
RNA起点
起始密码
TAA 终止密码 RNA终点
.
真核生物的基因结构
非编码区
编码区
非编码区
RNA聚合酶 结合位点
信使RNA
成熟的信使RNA
外显子
内含子
.
➢ 学习目标
➢1.简述基因工程原理及基本操作程序。 ➢2.尝试设计某一转基因生物的研制过程。
复习：DNA复制
DNA复制的过程
1.解旋:利用细胞提供的能量边 解旋、边复制
2.配对:分别以每条单链为模板, 以四种游离的脱氧核苷酸 为原料,利用碱基互补配对 原则合成两条新的子链
3.螺旋：两条子链分别与对应 的模板链绕成螺旋型，构 成两个新的DNA分子
DNA复制方式：半保留复制
.
思考： ➢ DNA复制需要哪些成分和反应条件？ ➢ 如何在体外设置一个类似的DNA复制环境？
基本条件：
• 含待扩增目的基因片段的DNA模板； • 根据目的基因双链各一端序列片段合成
与两条模板链相结合的两种引物；
• 要有耐热的DNA聚合酶（Taq酶）； • 四种单核苷酸（dCTP、dGTP 、dATP 、dTTP ）。
.
变性 复性
延伸
PCR第一轮过程：
1.DNA变性：加热至9095℃， DNA片段受热后氢 55-60℃ 键断裂，形成单链；