基因工程原理与技术
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。
《基因工程原理与技术》标准答案及评分标准
基因工程原理与技术标准答案及评分标准基因工程指的是通过人工方式对基因进行改造和操纵的过程。
它可以用于医学、农业等方面，对人类发展有很大的帮助。
本文将讨论基因工程的相关原理和技术，并提供标准答案与评分标准。
基因工程原理基因工程的核心就是将一种生物的基因插入到另外一种生物的染色体中，使其能够表达出来。
这其中涉及到四个基本步骤：1.选择目标基因：基因工程的第一步是选择有用的目标基因或特定序列，例如生产某种蛋白质或预防某种疾病。
这个基因可以来自于同一个物种，也可以来自于不同的物种。
2.分离目标基因：通过PCR等操作方法，从源生物体中分离出目标基因或特定序列。
这个过程需要一些先进的实验设备和技术。
3.构建基因载体：基因载体是指能够将目标基因运输到宿主细胞内的一种工具。
核酸酶、启动子、激活子和选择性标记等组成的载体可以随基因一起被传递到新宿主中。
常见的载体包括质粒、病毒等。
4.转染宿主细胞：将基因载体导入宿主细胞中，由于载体被宿主细胞所识别为内部信号，因此新基因被集成到其中。
在此之后，新细胞会遵守基因指令来生产目标产物。
最终这些产物在细胞的之后表达出来。
基因工程技术当前最广泛的基因工程技术有以下几种：PCR技术PCR即聚合酶链式反应，是国际上公认的一项重要技术，可以大量扩增特定DNA片段。
PCR技术的成功充分利用了DNA铅笔的主要特征——可复性。
质粒技术质粒是一种能在宿主细胞内复制的DNA片段，它被用来在宿主细胞中表达新基因。
通过构建不同种类的质粒，科学家可以选择不同的表达方式、不同的策略，达到理想的目标。
基因芯片技术基因芯片技术能够同时检测大量的目标物种在细胞内或组织内的表达量，相当于一个诊断的“试纸条”。
目前的基因芯片，也称为microarray（微阵列），可以在同一芯片上实现数万甚至上百万种基因的检测和分析。
标准答案及评分标准对于基因工程原理和技术的掌握，学生应该有以下方面的表现：（以下为标准答案）•理解基因工程的基本原理和操作过程；•了解基因工程中常用的技术手段；•掌握PCR技术、质粒技术和基因芯片技术的概念和原理。
基因工程的原理与应用例题和知识点总结
基因工程的原理与应用例题和知识点总结基因工程，这个听起来充满科技感的词汇，其实已经在我们的生活中发挥着越来越重要的作用。
它就像是一把神奇的钥匙，打开了生命奥秘的大门，让我们有能力对生物的基因进行改造和重组，从而实现各种奇妙的目标。
接下来，让我们一起深入了解基因工程的原理，并通过一些例题来巩固知识，同时总结其广泛的应用。
一、基因工程的原理基因工程，简单来说，就是在分子水平上对基因进行操作的技术。
它基于几个关键的原理：首先是“中心法则”。
我们知道，遗传信息从 DNA 传递到 RNA，再从 RNA 翻译成蛋白质，这是生命遗传信息传递的基本规律。
基因工程就是要在这个过程中进行干预。
其次，基因是具有特定碱基序列的 DNA 片段。
通过特定的工具，我们能够识别、切割和连接这些片段。
再者，不同生物的基因具有相同的化学本质，这意味着我们可以将一种生物的基因转移到另一种生物中，并使其发挥作用。
而实现基因工程操作的关键工具包括限制酶、DNA 连接酶和载体。
限制酶能够识别特定的碱基序列，并在特定的位点切割 DNA 分子；DNA 连接酶则负责将切割后的 DNA 片段连接起来；载体，如质粒、噬菌体等，能够将目的基因运送到受体细胞中。
二、基因工程的例题为了更好地理解基因工程的原理，让我们来看几个例题。
例 1：假设我们要从一种细菌中获取一个具有抗药性的基因，并将其转移到一种植物细胞中，使其获得抗药性。
首先，我们需要使用特定的限制酶来切割含有抗药基因的细菌 DNA 和植物细胞的 DNA。
然后，用 DNA 连接酶将抗药基因与植物细胞的 DNA 连接起来。
最后，通过适当的方法将重组后的 DNA 导入植物细胞。
例 2：给定一段 DNA 序列，要求找出可能的限制酶切割位点。
这就需要我们熟悉常见限制酶的识别序列，并运用相关知识进行分析。
三、基因工程的应用基因工程的应用范围极其广泛，给人类带来了诸多的好处。
在农业领域，基因工程使得我们能够培育出具有优良性状的农作物。
基因工程的原理和技术
基因工程的基本原理：
让人们感兴趣的基因（即目的基因）在宿主细 胞中稳定和高效的表达。根据不同的实验目的，目 的基因可以有很多种，如抗虫基因、抗病基因、抗 除草剂基因、人胰岛素基因和人干扰素基因等。因 此表达的产物各不相同。通过基因工程的基本操作 ，就能实现目标。
二、基因操作的基本步骤
第三步：将目的基因导入受体细胞
选择的关键是分析基因工程的最终目的，按转基因的目的来选择：
基因工程的 最终目的
得到大量特 殊蛋白质
得到转基因动物 得到转基因植物
常用的受 体细胞
大肠杆菌 等微生物
受精卵 植物体细胞
导入的方法
Ca2＋处理法 显微注射法 农杆菌转化法
将目的基因导入微生物细胞
常选细菌 作受体细胞的原因：它 们繁殖力极强，生长速 度很快，短期内就会产 生大量后代，所以把目 的基因转入这些细菌， 就能在短时间内得到大 量的目的基因产物。
细菌的检测：
将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中 是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的 菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。
无表达产物
无表达产物
有表达产物
无表达产物
多细胞生物的检测： 将每个受体细胞单独培养并诱导发育成完整个体， 检测这些个体是否表现出相应的性状。
例：抗虫棉检测
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。
例：下列有关基因表达载体的构建说法正确的是( C ) A．限制性核酸内切酶的功能是切割各种DNA分子 B．基因工程中经常用到的酶只有DNA连接酶和限制性 核酸内切酶 C．将目的基因与载体结合的过程，实际上就是不同来 源的DNA重新组合的过程 D．具有粘性末端的目的基因片段插入质粒的切口处， 先形成磷酸二酯键，再形成氢键
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。
基因工程基本原理及技术
【知识点】高中生物：基因工程核心知识汇总基因工程是指按照人们的愿望，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。
一、基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，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。
基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。
二、基因工程的原理及技术● 原理：基因重组技术● 基因工程的基本工具1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶)(1)来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
(2)功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。
(3)结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。
2.“分子缝合针”——DNA连接酶(1)两种DNA连接酶(E•coliDNA连接酶和T4DNA连接酶)的比较：①相同点：都缝合磷酸二酯键。
②区别：E•coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来;而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。
(2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。
DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。
3.“分子运输车”——载体(1)载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。
②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。
③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
(2)最常用的载体是质粒：它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
(3)其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒● 基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。
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，也称为重组 DNA 技术，是一种在分子水平上对基因进行操作和改造的技术。
其基本原理是在体外将不同来源的 DNA 分子进行剪切、拼接和重组，然后将重组的 DNA 分子导入到受体细胞中，使其在受体细胞中表达和遗传。
基因工程的操作主要包括以下几个步骤：1、目的基因的获取从生物体的基因组中直接分离：对于一些结构和功能比较清楚的基因，可以通过限制性内切酶将其从基因组 DNA 中切割下来。
人工合成：如果已知基因的核苷酸序列，可以通过化学方法人工合成目的基因。
PCR 扩增：利用聚合酶链式反应（PCR）技术，以少量的 DNA 为模板，快速扩增出大量的目的基因。
2、基因载体的选择和构建基因载体是能够携带目的基因进入受体细胞的工具。
常用的基因载体有质粒、噬菌体和病毒等。
载体需要具备自我复制能力、多个限制性内切酶切点、标记基因等特点。
3、目的基因与载体的连接通过限制性内切酶切割目的基因和载体，产生相同的黏性末端或平末端。
然后利用 DNA 连接酶将目的基因和载体连接起来，形成重组 DNA 分子。
4、将重组 DNA 分子导入受体细胞常用的导入方法有转化（细菌）、转染（动物细胞）和农杆菌介导转化（植物细胞）等。
5、重组体的筛选和鉴定由于导入受体细胞的重组体中可能存在未成功重组的分子，因此需要进行筛选和鉴定。
常用的筛选方法有抗性筛选、标记基因筛选、核酸分子杂交筛选等。
二、基因工程技术的应用例题1、基因工程在农业领域的应用抗虫棉的培育：将苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因导入棉花细胞中，培育出具有抗虫特性的棉花品种。
举例：某地区常年遭受棉铃虫的侵害，导致棉花产量大幅下降。
科研人员通过基因工程技术，将一种能够编码产生杀虫蛋白的基因导入棉花植株中。
经过筛选和培育，获得了抗虫棉新品种。
在种植过程中，这种抗虫棉能够有效地抵御棉铃虫的危害，减少了农药的使用量，提高了棉花的产量和质量。
基因工程的原理与应用
基因工程的原理与应用简介：基因工程是生物技术领域中的一项重要技术，通过能够改变生物体基因组的技术手段，对生物体的基因进行定向修改、调控和构建，从而改变生物体的性状和功能。
本文将介绍基因工程的原理与应用。
一、基因工程的原理基因工程的原理是通过一系列技术手段对DNA进行操作，包括基因的定向克隆、DNA序列的合成、基因组的编辑和调控等。
1. 基因的定向克隆基因的定向克隆是指将感兴趣的基因从一个生物体中剪切出来，并将其插入到另一个生物体的染色体上。
这一过程主要包括DNA的剪切、连接和转化等步骤。
通过定向克隆，可以将某些有益的基因导入到其他生物体中，实现基因的传递和表达。
2. DNA序列的合成DNA序列的合成是将DNA中的碱基按照特定的顺序进行合成，以构建具有特定功能的DNA序列。
合成的DNA序列可以是某个基因的修改版，也可以是完全人工合成的新DNA序列。
DNA序列的合成为基因工程提供了强大的工具，使得研究者可以对基因进行精确的修改和调控。
3. 基因组的编辑和调控基因组的编辑和调控是利用特定的酶类或蛋白质来调整生物体的基因组结构和功能。
常用的编辑工具包括CRISPR-Cas9系统和锌指核酸酶，它们能够精确地切割、修复和替换DNA序列。
通过基因组的编辑和调控，可以实现对生物体基因组的精确操控，以达到特定的目的。
二、基因工程的应用基因工程技术的广泛应用，为许多领域带来了巨大的变革和进步。
以下是基因工程在医学、农业和环境中的应用示例。
1. 医学应用基因工程在医学领域中的应用非常广泛，其中包括基因治疗、生物药物生产、疫苗研发等。
通过基因治疗，可以将正常的基因导入患者体内，治疗一些遗传性疾病。
生物药物的生产利用基因工程技术可以实现大规模的高效合成，例如利用转基因细菌表达人类胰岛素。
此外，基因工程还为疫苗的研发提供了新的思路和方法。
2. 农业应用基因工程在农业领域的应用主要集中在作物的遗传改良、疾病抗性和提高产量等方面。
基因工程的原理及技术
基因工程的原理及技术导言基因工程是一门重要的生物学分支，通过改变生物体内的基因组成，使其具有特定的性状和功能。
随着基因工程领域的不断发展，人类已经可以利用基因工程技术来改良农作物、研发新药、治疗基因疾病等。
本文将介绍基因工程的基本原理和常用技术。
基本原理基因是生物体内控制遗传信息的载体，基因工程的核心原理是通过改变特定基因的组成及其表达方式来改变生物体的性状和功能。
基因工程的基本原理包括以下几个方面：1.基因克隆：基因克隆是基因工程的重要手段之一。
通过将特定基因从一个生物体中剪切出来，并将其插入另一个生物体的染色体中，实现对目标基因的复制和表达。
常用的基因克隆方法包括限制性内切酶切割和连接、PCR 扩增等。
2.DNA序列分析：DNA序列分析是基因工程研究的基础。
通过对基因组DNA的测序和分析，可以对基因的结构、功能和调控进行深入研究。
DNA 序列分析常用的技术包括Sanger测序、高通量测序、基因芯片等。
3.基因敲除和突变：通过基因敲除和突变技术，可以特异性地删除或改变目标基因，从而观察其对生物体性状和功能的影响。
常用的基因敲除和突变技术包括RNA干扰、CRISPR-Cas9系统等。
4.基因表达和调控：基因的表达和调控是生物体内基因功能发挥的关键环节。
基因工程可以通过改变基因的启动子、增强子等序列，实现对基因表达和调控的精确操控。
常用的基因表达和调控技术包括质粒转染、转基因技术等。
常用技术基因工程领域有多种常用技术，以下列举几个代表性的技术：1.质粒转染技术：质粒转染技术是一种常用的基因工程技术，通过将外源基因表达载体（质粒）导入宿主细胞，实现基因的表达和功能研究。
该技术广泛应用于基因治疗、农作物遗传改良、疫苗研发等领域。
2.转基因技术：转基因技术是将外源基因导入到目标生物体中，实现特定性状的引入或改良。
转基因技术在农作物育种和药物研发中发挥了重要作用，成功开发出了多种转基因作物和转基因药物。
3.CRISPR-Cas9系统：CRISPR-Cas9系统是一种先进的基因编辑技术，具有高效、精确和可编程的特点。
基因工程的原理和技术
基因工程的原理和技术1.基因是生物体遗传信息的载体：基因是一个特定的DNA序列，它包含着生物体制造特定蛋白质的指令。
2.基因组是生物体所有基因的集合：基因组是一个生物体所有基因的集合，它决定了生物体的遗传特征和功能。
3.基因的表达决定了生物体的特性：基因的表达是指基因通过转录和翻译过程转化为蛋白质的过程，不同基因表达方式的差异决定了生物体之间的差异。
1.DNA重组技术：DNA重组技术通过将来自不同生物体的基因片段组合在一起，创造新的基因组。
其中最常用的技术是限制性内切酶切割和连接酶连接。
这种技术使得科学家可以将一个生物体的基因转移到另一个生物体，从而实现基因的定点插入、缺失或修改。
2.基因克隆技术：基因克隆是指通过扩增目标基因的DNA序列，使其获取足够的DNA量以进行进一步的研究。
其中最常用的技术是聚合酶链式反应（PCR）。
PCR技术可以在相对短的时间内扩增目标DNA片段，使其足够量以供后续实验使用。
3. 基因敲除技术：基因敲除是指在生物体的基因组中引入缺失或静默突变，从而导致目标基因无法表达。
最常用的方法包括CRISPR/Cas9系统。
该系统通过引导RNA（gRNA）引导Cas9核酸酶与目标基因靶标结合，从而实现对目标基因的敲除。
除了上述技术，基因工程还包括了基因测序技术、基因调控技术和基因传递技术等。
通过这些技术，科学家能够了解生物体的基因组组成和功能，进而在基因层面上实现对生物体的控制和改造。
基因工程在农业、医学、工业生产和环境保护等领域具有广阔的应用前景。
通过基因工程技术，我们可以创造抗病虫害的作物、高效合成药物的微生物、高效能生物燃料的产生菌等，为人类生活和健康做出重要贡献。
基因工程的原理和技术
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第一章 第二节
学习要求
基本要求
1.概述述基因工程的原理2.概述基因工程基本操作的几个步骤
发展要求
举例说出筛选含有目的基因的受体细胞的原理
说明
“课外读：聚合酶链式反应（PCR）”、“小资料：基因工程的受体细胞”只作为背景材料阅读，不要求记忆或掌握具体的内容。
PCR技术
延伸
单，导入到受体菌的群体中，各个受内全部DNA
许多DNA片段
受体菌群体
限制性核酸内切酶
与载体连接 导入
某种生物某个时期的mRNA
cDNA
反转录
受体菌群体
与载体连接 导入
三、目的基因导入受体细胞
常用的受体细胞： 有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。
将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。
三、目的基因导入受体细胞
例如，用质粒作为载体，宿主细胞应该选择大肠杆菌。
将细菌用CaCl2处理，以增大细菌细胞壁的通透性。 使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。 目的基因在受体细胞内，随其繁殖而复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因。基因组部分基因 （cDNA）
二、形成重组ＤＮＡ分子
添加标题
用一定的限制性核酸内切酶切割质粒，使其出现一个切口，露出粘性末端。
添加标题
用同一种限制性核酸内切酶切断目的基因，使其产生相同的粘性末端。
添加标题
用DNA连接酶将切下的目的基因片段和载体ＤＮＡ形成了一个重组DNA分子（重组质粒）
基因工程的基本操作步骤
获取目的基因 形成重组DNA分子 将重组DNA分子导入受体细胞 筛选含有目的基因的受体细胞 目的基因的表达
基因工程的主要技术及其原理
基因工程的主要技术及其原理基因工程是一种利用分子生物学和遗传学知识对生物体进行基因改造的技术。
它可以用于改良农作物、生产药物、治疗疾病等领域。
基因工程的主要技术包括基因克隆、基因编辑、转基因等，下面将分别介绍这些技术的原理和应用。
一、基因克隆技术基因克隆是指将感兴趣的基因从一个生物体中复制出来，并将其插入到另一个生物体中的技术。
其原理是利用限制性内切酶将DNA切割成片段，然后将感兴趣的基因片段插入到质粒或病毒载体中，最后将载体转化到宿主细胞中。
基因克隆技术可以用于生产大量的特定基因，用于研究基因功能、生产蛋白质等。
二、基因编辑技术基因编辑是指利用特定的酶对DNA序列进行精准的修改的技术。
目前最常用的基因编辑技术是CRISPR/Cas9系统，其原理是利用Cas9蛋白和RNA引导序列形成复合物，精准地切割目标DNA序列，然后通过修复机制进行修复或插入新的DNA序列。
基因编辑技术可以用于研究基因功能、治疗遗传疾病、改良农作物等方面。
三、转基因技术转基因是指将外源基因导入到目标生物体中，使其表达外源基因产生的蛋白质或表型。
其原理是利用载体将外源基因导入到目标生物体的细胞中，然后使其稳定地整合到目标生物体的染色体中。
转基因技术可以用于改良农作物、生产药物、治疗疾病等领域。
基因工程技术在农业、医药、生物学等领域有着广泛的应用。
在农业领域，基因工程技术可以用于改良农作物的抗病虫性、耐逆性等性状，提高农作物的产量和质量。
在医药领域，基因工程技术可以用于生产重组蛋白质药物、治疗遗传疾病、研发新型疫苗等。
在生物学研究领域，基因工程技术可以用于研究基因功能、构建基因组库等。
然而，基因工程技术也面临着一些挑战和争议。
一方面，基因工程技术可能会引起环境风险和健康风险，例如转基因作物可能会对生态系统产生影响，基因编辑技术可能会引起不可逆的基因突变等。
另一方面，基因工程技术的应用也涉及到伦理道德、食品安全、知识产权等问题，需要进行严格的监管和管理。
基因工程的原理和技术
③化学方法合成目的基因
人工合成基因的方法
反转录法
根据已知的氨基酸序列 合成DNA
③化学方法合成目的基因
目的基因的mRNA 反转录
单链DNA(cDNA) 合成
双链DNA (即目的基因)
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
胰岛素生产车间
基因工程干扰素
• 干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！ 过去从人血中提取，300L血才提取1mg！ 其“珍贵”程度自不用多说。
干扰素分子结构
干扰素生产车间
SCID的基因工程治疗
• 重症联合免疫缺陷（SCID ）患者缺乏正常的人体免 疫功能，只要稍被细菌或 者病毒感染，就会发病死 亡。这个病的机理是细胞 的一个常染色体上编码腺 苷酸脱氨酶（简称ADA） 的基因（ada）发生了突 变。可以通过基因工程的 方法治疗。
❖ 基因工程药品的生产
• 在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接生 物体的哪些结构中提取？ 药品直接从生物的组织、细胞或血液中提取。
• 传统生产方法的缺点 由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。
• 可利用什么方法来解决上述问题？
利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各 种高质量、低成本的药品。
基因探针：
基因探针就是一段与目的基因或DNA互补的 特异核苷酸序列。它包括整个基因，或基因的 一部分；可以是DNA本身，也可以是由之转录而 来的RNA。
DNA分子杂交示意图
采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子的单 链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列， 那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双 链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离 的单链。
基因工程的原理与应用例题和知识点总结
基因工程的原理与应用例题和知识点总结基因工程，作为现代生物技术的核心领域，正以前所未有的速度改变着我们的生活和未来。
它就像是一把神奇的钥匙，为人类打开了探索生命奥秘和解决诸多难题的大门。
一、基因工程的原理基因工程，简单来说，就是按照人们的意愿，把一种生物的基因提取出来，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。
要实现这一过程，需要以下几个关键步骤：1、提取目的基因目的基因是我们想要研究或应用的特定基因。
提取的方法多种多样，比如可以从基因文库中获取，也可以通过PCR 技术（聚合酶链式反应）进行扩增。
2、基因表达载体的构建这是基因工程的核心步骤。
就好比要把珍贵的宝石镶嵌在合适的底座上，我们要把目的基因连接到合适的载体上，形成一个能够在受体细胞中稳定存在和表达的基因表达载体。
载体通常是一些小型的 DNA分子，如质粒。
3、将目的基因导入受体细胞这就像是把准备好的礼物送到收件人的手中。
导入的方法根据受体细胞的不同而有所差异。
例如，对于植物细胞，可以使用农杆菌转化法、基因枪法等；对于动物细胞，可以采用显微注射法；对于微生物细胞，则常用感受态细胞法。
4、目的基因的检测与鉴定导入之后，还需要确定目的基因是否成功进入受体细胞并且发挥了作用。
常用的检测方法包括 DNA 分子杂交、分子杂交和抗原抗体杂交等。
二、基因工程的应用基因工程的应用领域极为广泛，给农业、医学、工业等多个领域带来了深刻的变革。
1、农业领域（1）培育抗虫、抗病、抗逆的作物新品种通过将抗虫、抗病基因导入农作物，减少了农药的使用，降低了环境污染，同时提高了农作物的产量和质量。
（2）改良农产品品质比如，通过基因工程技术，可以增加水果的甜度、延长蔬菜的保鲜期等。
2、医学领域（1）生产药物利用基因工程技术，可以让微生物或动物细胞大量生产人类所需的药物，如胰岛素、生长激素等。
（2）基因治疗针对一些遗传性疾病，通过将正常基因导入患者体内，以纠正或补偿缺陷基因，达到治疗疾病的目的。
基因工程的主要技术与原理
（一）、探针的标记物
非放射性探针的标记 ▪ 生物素标记核酸 （光敏生物素、酶促生物素） ▪ DNA半抗原标记 ▪ 荧光素标记
基本原理：
生物素标记法
以生物素化的脱氧核苷三磷酸（Bio-11-dUTP,Bio-7-dATP、 Bio-11-dCTP）等代替相应脱氧核苷三磷酸，经DNA聚合酶作用掺 入新合成的DNA。可以采用缺口平移法和随机引物延伸法进行。
制备高比活性探针(1010 cpm/μgDNA);
（3）末端标记法 T4 DNA聚合酶
5’→3’聚合酶活性，1500 nt/min, 为pol I的两倍 3’→5’外切酶活性，可作用于ssDNA和dsDNA, 其切除速度 分别为40和 4000nt/min
补平或标记DNA分子由核酸内切酶产生的3'凹端 对带有3'黏性末端或平末端的DNA片段进行标记，制备探针
基本原理 采用的是聚丙烯酰胺凝胶电泳，被检测物是蛋白质，“探针” 是抗体，“显色”用标记的二抗
经过PAGE分离的蛋白质样品，转移到固相载体（如NC膜）上， 固相载体以非共价键形式吸附蛋白质，且能保持电泳分离的多 肽类型及其生物学活性不变。以固相载体上的蛋白质或多肽作 为抗原，与对应的抗体起免疫反应，再与酶或同位素标记的第 二抗体起反应，经过底物显色或放射自显影以检测电泳分离的 特异性目的基因表达的蛋白成分。
随机引物：含有各种 可能排列顺序的寡核 苷酸片段的混合物。 46 = 4096
DNA聚合酶ⅠKlenow片段
5’→3’DNA聚合酶活性 弱3’→5’外切核酸酶活 性 无5’→3’外切核酸酶活 性
➢ 产物平均长度为400-600个核苷酸。 ➢ Klenow片段没有5 ’→3’外切酶活性, 反应稳定, 可以获得大量的有效探针。 ➢ 反应时对模板的要求不严格, 用微量制备的质粒DNA 模板也可进行反应。
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基因工程技术，作为现代生物技术的核心领域之一，正以惊人的速度改变着我们的生活和未来。
它就像是一把神奇的钥匙，打开了生命奥秘的大门，让我们能够对生物的基因进行精确的操作和改造。
接下来，让我们一起深入探索基因工程技术的原理、应用例题，并对重要的知识点进行总结。
一、基因工程技术的原理基因工程技术的核心原理基于对DNA 分子结构和功能的深入理解。
我们知道，DNA 是由四种碱基（腺嘌呤 A、胸腺嘧啶 T、鸟嘌呤 G、胞嘧啶 C）组成的双螺旋结构，这些碱基的排列顺序决定了基因所携带的遗传信息。
基因工程的第一步是获取目的基因。
这可以通过从生物体的基因组中直接分离，或者利用反转录法从 mRNA 合成 cDNA 来实现。
例如，如果我们想要获取胰岛素基因，就可以从胰岛细胞中提取 mRNA，然后通过反转录酶合成 cDNA。
获得目的基因后，需要将其与合适的载体（如质粒、噬菌体等）进行连接，构建重组 DNA 分子。
这个过程就像是给目的基因找了一辆“车”，以便将其运输到目标细胞中。
在连接过程中，需要使用特定的限制酶和 DNA 连接酶。
限制酶能够识别特定的碱基序列，并在该位置切割 DNA 分子，产生粘性末端或平末端；DNA 连接酶则能够将具有相同末端的 DNA 片段连接起来。
接下来，将重组 DNA 分子导入受体细胞。
常用的导入方法包括转化（对于细菌等原核生物）、转染（对于动物细胞）和农杆菌介导法（对于植物细胞）等。
一旦重组 DNA 分子成功进入受体细胞，它就可以随着细胞的分裂和遗传进行复制和表达。
最后，通过筛选和鉴定，选出含有目的基因并且能够正确表达的受体细胞。
这可以通过抗性标记、分子杂交等技术来实现。
二、基因工程技术的应用例题（一）生产药物胰岛素是治疗糖尿病的重要药物。
过去，胰岛素主要从动物的胰腺中提取，不仅产量低，而且成本高。
通过基因工程技术，我们可以将人的胰岛素基因导入大肠杆菌或酵母细胞中，使其大量表达胰岛素。
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1
(Tn3)
pBR318
pBR320
pBR313；
pMB3
4
6
7 6、pBR313的EcoRII片段重排形成
pBR320；
pSC101
2 3
pMB9
pBR313 7、 pBR313的PstI片段重排形成 pBR318；
3 pMB8
4 5
8、pBR320的PstI和HincII双酶切片
段与pBR318的PstI和HapI双酶连接
1、Tn3 转座到pMB1上形成pMB3；
R1dr的EcoRI*片段重排形成了 更小的pMB8； 3、pSC101的EcoRI*片段与pMB8的
pMB1
EcoRI*片段连接形成pMB9；
8
4、 Tn3 转座到pMB9上形成pBR312；
pSF2124
5、pBR312的EcoRI*片段重排形成
有大肠杆菌素E1基因和免疫imm基因)、pBR325(氯霉素抗性
基因)。
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③引入lacZ’选择标记基因；如pUC系列载体(见下图)
④引入MCS位点；如pUC系列载体(见下图)。
lacZ’基因：大肠杆菌的乳糖操纵子的启动子和β-半乳糖
苷酶氨基端146个氨基酸(α-肽) 的编码序列。
α-互补：是指载体表达的α-肽与宿主菌中F′因子的
使形成白色的重组菌落而筛选出重组子的方法。
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四、常用的质粒载 体类型
pU C 18
H in d II I S p h I P stI S a lI X b a I B a m H I S m a I K p n I S a c I E c o R I
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1、质粒的分子特性 双链环形DNA(绝
大多数)、双链线形 DNA、RNA(酵母的 杀伤质粒)。
提取的质粒有三 种构型：①闭合环形 DNA(超螺旋构型)， ②开环形DNA，③线 形DNA。
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2、质粒的复制类型 严紧型：严格受宿主控制，1~3拷贝
松弛型：不严格受宿主控制，10~200拷贝
lacZ’△M15基因的突变产物结合(α-肽与突变β-半乳糖苷酶的
C-端片段结合)形成具有酶活性的功能蛋白质的现象。
蓝白斑筛选(α-筛选 )：是指利用外源基因插入载体上
lacZ’5’端的多克隆位点而破坏α-互补、不能催化平板培养基
中5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷(X-gal) 形成蓝色产物、致
⑤插入外源基因的重组质粒较易导入宿主细胞并复制和表
达。
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三、质粒载体的构建 1、载体构建的基本原则
①根据基因操作的工 作需要；
②符合理想载体的必 备条件；
③选择适合的亲本质 粒提供载体元件；
④尽量简化构建程序。 2、pBR322的构建
3个亲本质粒(见图)
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②具有若干限制性酶的单一酶切位点(多克隆位点，
multiple cloning sites，MCS)；
多克隆位点(多接头，polylinker，或限制性酶切位点库）
是指载体上人工合成的含有紧密排列的多种限制性核酸内切
酶的酶切位点的DNA片段。
③具有两种以上的选择标记基因；
④缺失mob基因或nic位点；
pBR312
形成pBR322。
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3、 pBR322的改良 ①进一步降低载体的大小；如pAT153、pXf3等。
pAT153
优点： a、失去了pBR322的
HaeII的两个片段，分子量 更小，拷贝数高pBR322的 1.5~3倍；
b、失去了nic位点，更 安全。
②引入带单一EcoRI的选择标记；如pBR324(9.1kb，具
质粒 非接合型质粒(不能自我转移质粒):多属于松弛型
质粒的迁移作用是指非接合型质粒在接合型质粒共存时可 发生转移的现象。如ColE1建(筑必精须选课具件 备nic位点、mob基因) 5
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二、理想质粒载体必须具备的条件 1、天然质粒用作载体的局限性
分子量高、拷贝数低、合适的单一酶切位点少、选择标记 不合适。
下，两种质粒不能够在同一个宿主细胞中稳定地共存的现象。 见下图
彼此不相容的质粒属于同一个不亲和群(ColE1/pMB1)， 而彼此能够共存的亲和的质粒则属于不同的不亲和群(p15A/ ColE1或pMB1)。 4、质粒的转移性
质粒的转移性是指质粒从一个细胞转移到另一个细胞的 特性。 接合型质粒(自我转移质粒):多属于严紧型
天然质 粒 相对分子质量 拷贝数
5.8×106
pSC101 （9.09kb）
1~3
ColE1
4.2×106
20
单一酶切位点 EcoR I EcoR I
选择性标记 tetr
大肠杆菌素
RSF2124
7.4×106
10 EcoR I (BamH I)
ampr
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7
9.09kb
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2、理想质粒载体的必备条件 ①具有较小的分子量和较高的拷贝数 ；
第三章 基因工程载体
载体(vector)是指基因工程中携带外源基因进入受体细胞的
“运载工具”，其本质是DNA复制子。
必备基本条件：
①能在宿主细胞内进行独立和稳定的自主复制；
②具有合适的限制性内切酶位点；
③具有合适的选择标记基因。
根据来源和性质不同载体可分为质粒载体、噬菌体载体、黏
粒载体、噬菌粒载体、病毒载体、人工染色体等。
质粒的复制类型与宿主有关，如R1质粒在大肠杆菌中
是严紧型，而在奇异变形杆菌是松弛型；ColE1-K30质粒与
R1质粒正好相反。
大多数质粒载体的复制起始区都来源于pMB1质粒，正
常情况下在宿主细胞中可维持至少15个拷贝。氯霉素、或链
霉素等存在可使质粒的拷贝数达到几千个。
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3、质粒的不亲和性 质粒的不亲和性(不相容性)是指在没有选择压力的情况
根据功能和用途不同载体可分为克隆载体、表达载体(标签载
体、分泌载体)、测序载体、转化载体、多功能载体等。
根据受体细胞不同载体分为原核生物载体(大肠杆菌载体)、
真核生物载体(酵母载体、植物载体、动物载体)。
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第一节 质粒载体 质粒载体大多是由天然质粒经人工适当改造而成的，共 同具有复制必需区、选择标记基因、限制性酶切位点(克隆位 点)。 一、质粒的一般生物学特性 质粒是染色体外能自我复制的小型DNA分子，大小为 1~200kb以上。存在于细菌(最广泛)、放线菌、真菌以及一些 动植物细胞中。