基因工程的操作基本流程
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》 讲义
《基因工程的基本操作程序》讲义基因工程是现代生物技术的核心，它让我们能够按照人类的意愿改造生物的遗传特性。
下面咱们就来详细说一说基因工程的基本操作程序。
一、获取目的基因目的基因是我们想要导入受体细胞的特定基因。
获取目的基因的方法主要有以下几种：1、从基因文库中获取基因文库就像是一个基因的大仓库，里面存放着各种各样的基因。
我们可以根据目的基因的有关信息，比如它的核苷酸序列、功能等，从基因文库中筛选出我们需要的目的基因。
2、利用 PCR 技术扩增目的基因PCR 技术就像是基因的复印机。
如果我们已经知道了目的基因的核苷酸序列，就可以设计引物，通过 PCR 反应让目的基因在短时间内大量扩增。
3、人工合成当目的基因较小，而且核苷酸序列又已知的时候，我们可以通过化学方法直接人工合成目的基因。
二、构建基因表达载体有了目的基因还不够，还得给它安个“家”，这个“家”就是基因表达载体。
基因表达载体就像是一辆搭载着目的基因的“专车”，能把目的基因准确无误地送到受体细胞中，并且让目的基因能够稳定存在和表达。
基因表达载体通常包括以下几个部分：1、启动子启动子就像是基因表达的“开关”，它能启动目的基因的转录。
2、终止子终止子就像是基因表达的“刹车”，它能让转录在需要的时候停止。
3、标记基因标记基因就像是基因表达载体的“身份证”，它能帮助我们筛选出含有目的基因的受体细胞。
4、目的基因这是我们想要导入受体细胞的基因。
构建基因表达载体是基因工程的核心步骤，一般需要用到限制酶和DNA 连接酶。
限制酶能够识别特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割 DNA 分子；DNA 连接酶则能够把切割后的 DNA 片段连接起来，形成一个完整的基因表达载体。
三、将目的基因导入受体细胞目的基因只有进入受体细胞，并且在受体细胞中稳定存在和表达，才能发挥作用。
将目的基因导入受体细胞的方法有很多种，下面介绍几种常见的方法：1、农杆菌转化法对于植物细胞来说，农杆菌是一种天然的“基因运输员”。
基因工程的基本操作程序 课件
限制性酶切割 DNA分子
限制片段 琼脂糖电泳
DNA
带有DNA片段的凝胶
分
用缓冲液转 转移至硝酸纤维素膜上
子
移DNA
杂
凝胶
交
滤膜
与放射性标记 DNA探针杂交
吸附有DNA片 段的膜
放射自显影
抗原-抗体杂交
重组体
转化到 E.Coli
细菌启动子 插入的真核 DNA片段
解析：DNA 分子杂交就是不同来源的 DNA 分子的单 链按碱基互补配对原则结合在一起，形成杂合双链的过 程。B 项利用了分子杂交技术(DNA 与 mRNA 之间杂交)。 检测目的基因是否翻译合成蛋白质依据的是抗原—抗体 杂交原理，未用到 DNA 分子杂交原理。
答案：C
生物 种类
植物细胞
动物细胞
微生物细胞
转化 过程
将目的基因插入Ti质 粒的T-DNA上→Ca2+ 处理导入农杆菌细胞 →侵染植物细胞→目 的基因整合到受体细 胞的染色体上DNA上 →植物组织培养→试 管苗表达目的基因→
产生相应性状。
将含有目的基因
的表达载体提纯 →取受精卵→显 微注射→获得导 入目的基因的受 体细胞→早期胚 胎培养→胚胎移 植→获得新性状
第三步：将目的基因导入受体细胞（转化 transformation） 3、将目的基因导入微生物细胞 （1）微生物作为受体的优势
①繁殖速度快，可大量生产 ②生产成本低
（2）导入方法 Ca2+处理
第三步：将目的基因导入受体细胞（转化 transformation） 3、将目的基因导入微生物细胞 （3）原核生物作为受体细胞产生的蛋白质没有空间结构， 需要在体外加工。
基因工程的操作程序
内含子
外显子
能够编码蛋白质的序列叫做外显子
不能够编码蛋白质的序列叫做内含子
启动子
终止子
编码区上游
编码区下游
内含子：
外显子：
真核细胞的 基因结构
编码区
非编码区
外显子：能编码蛋白质的序列 内含子：不能编码蛋白质的序列
：有调控作用的核苷酸序列， 包括位于编码区上游的RNA 聚合酶结合位点（启动子）。
启动子、终止子对于目的基因表达必不可少
目的基因不能单独进入受体细胞，必需以表达载体的方式携带进去。
注意
三将目的基因导入受体细胞
（一）转化：
（二）方法
将目的基因导入 植物细胞
将目的基因导入 动物细胞
将目的基因导入 微生物细胞
农杆菌转化法
基因枪法
花粉管通道法
——显微注射法
——感受态细胞
目的基因进入_________内，并且在 受体细胞内维持_____和_____的过程（1）.基因（2）.基因的构建方法
通过对受体菌的培养而储存基因 基因组的构建cDNA的构建-----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。
目的基因的mRNA
单链DNA
1
2
3
6
5
4
双链DNA (目的基因)
① 概念：PCR全称为_______________，是一项 在生物____复制___________的核酸合成技术
③条件：_______________________、 _______________、___________ 、 ___________.前提条件：
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。
基因工程的基本操作程序
基因工程的基本操作程序基因工程是一种能够在基因水平上修改生物体的技术，能够编程和重组DNA序列，让生物发生特定的变化。
从基本原理上说，基因工程的操作程序主要分为以下几个步骤。
1. DNA序列获取DNA序列获取是进行基因工程操作的第一步。
获取DNA序列的方法种类繁多，最常用的方法是PCR扩增技术。
PCR技术是在DNA分子链反应中加入一种DNA聚合酶，并在反应动力学指导下，在不断的加热和冷却中不断扩增DNA序列，最终获得可以分析的DNA序列。
2. 基因剪切基本的DNA序列生物学操作程序中，基因剪切是必不可少的步骤。
所谓的基因剪切指的是使用限制性内切酶，在DNA分子的特定位置上切割分子，分离出所需的DNA序列片段。
新的分子片段可以在DNA重组实验中，与其它DNA序列片段结合形成新的序列。
3. 亚克隆亚克隆是基因工程实验的一个关键环节，用于将获得的DNA轨迹序列转移至细胞内进行表达。
亚克隆是将DNA序列克隆至载体中，并将载体转染入细胞。
传统的亚克隆实验中，用的是细菌腔体。
基因序列被八路体吸附，通过转染载体结合至宿主细胞中。
目前发展使用更为广泛的方式是通过质粒的搭载来转染。
4. 基因测序随着测序技术的发展, 基因测序已经成为现代基因工程中的标配操作。
它可以极其快速的测定DNA序列，理清DNA序列各个部分在基因工程中的作用、功能，并使得研究人员根据DNA序列的特征进行优化设计。
新的测序技术也逐渐将扩增温度更低和反应时间更短从而进一步提高扩增效率的技术一步步推向了实验层面。
传统sanger测序法为代表的的技术已经发展成为一种高通量的基因序列测定技术。
5. 粘连与连接实验DNA序列粘连是基因工程重要的操作。
如何将两个 DNA分子进行连接是粘贴操作中的核心问题。
当前主要有三种连接方法：基于T4连接酶的粘连和连接，基于化学制剂的另一种连接方法以及自发地粘合操作。
这些操作需要同时满足特定的实验条件和实验目标，以达到理想的粘贴效果。
简述基因工程的操作流程
简述基因工程的操作流程一、目的基因的获取目的基因的获取是基因工程的第一步，可以通过以下几种方法获取：1.从基因组文库中获取目的基因：通过基因组测序和文库构建，获得包含目的基因的文库，然后通过筛选和克隆化得到目的基因。
2.从cDNA文库中获取目的基因：cDNA文库是通过对特定组织或细胞的mRNA进行逆转录得到的，通过筛选和克隆化得到目的基因。
3.通过PCR技术获取目的基因：根据已知的目的基因序列，设计特异性引物，通过PCR技术扩增目的基因。
4.从生物体内直接分离目的基因：通过基因组挖掘和PCR等技术，可以直接从生物体内分离出目的基因。
二、载体的选择与构建载体是承载外源DNA片段并使其在宿主细胞内稳定遗传的元件，常用的载体有质粒、噬菌体、病毒等。
根据目的基因的特点和宿主细胞类型选择合适的载体，同时也可以对载体进行改造和优化，以适应不同的需求。
三、重组DNA的构建重组DNA是将目的基因与载体连接的过程，常用的方法有化学连接法、酶促连接法等。
根据目的基因和载体的类型，选择合适的连接方法，构建重组DNA分子。
四、重组DNA的转化转化是将重组DNA分子导入宿主细胞的过程，常用的方法有电穿孔法、脂质体法、化学转化法等。
将重组DNA分子导入宿主细胞后，通过筛选和鉴定，确定阳性克隆。
五、重组细胞的筛选与鉴定通过筛选和鉴定阳性克隆，确定目的基因是否成功导入宿主细胞并稳定遗传。
常用的筛选方法有PCR扩增、DNA测序、表型特征分析等。
同时也可以对目的基因的表达产物进行检测和分析，以确定目的基因的功能和表达水平。
六、基因表达与调控基因表达是指目的基因在宿主细胞内的转录和翻译过程，通过调控基因表达可以实现目的基因的高效表达或者特定组织器官中的表达。
常用的调控方法有启动子调控、转录因子调控、RNA干扰等。
七、基因工程菌或细胞的应用与优化根据目的基因的功能和应用领域，将基因工程菌或细胞应用于生产实践或医学研究中。
同时也可以对基因工程菌或细胞进行优化和改良，以提高其生产效率或降低成本。
基因工程的基本操作程序 课件
[名师点拨] 关注基因工程操作过程的四个易误点 (1)限制酶剪切目的基因与质粒的次数不同：获取一个目的 基因需限制酶剪切 2 次，共产生 4 个黏性末端或平末端，切割 质粒一般只需要限制酶剪切 1 次，产生 2 个黏性末端或平末端， 因为质粒是环状 DNA 分子，而目的基因在 DNA 分子链上。 (2)切割目的基因和载体并非只能用同一种限制酶：如果用 两种不同限制酶切割后形成的黏性末端相同时，在 DNA 连接 酶的作用下，目的基因与载体也可以连接起来。
(3)目的基因的插入点不是随意的：基因表达需要启动子与 终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的 部位。
(4)基因工程操作过程中只有第三步“将目的基因导入受 体细胞”没有碱基互补配对现象；第一步利用逆转录法获得 DNA，第二步中的黏性末端连接，第四步利用分子水平杂交的 方法检测，均存在碱基互补配对现象。
2．基因表达载体的组成[填图]
四、将目的基因导入受体细胞 1．导入植物细胞 (1)农杆菌转化法： ①原理：农杆菌Ti质粒上的 T-DNA 可整合到受体细胞的 染色体DNA上。 ②适用范围：主要适用于 双子叶植物 和 裸子植物 。 (2) 基因枪法 ：常用于单子叶植物。 (3)花粉管通道法：目的基因借助花粉用PCR技术扩增 (1)原理： DNA双链复制 。 (2)过程：
3．人工合成 (1)条件：基因比较小， 核苷酸序列 又已知。 (2)方法：通过 DNA合成仪 用化学方法直接人工合成。 三、基因表达载体的构建 1．构建基因表达载体的目的 (1)使目的基因在受体细胞中 稳定存在，并且可以 遗传给下 一代。 (2)使目的基因能够 表达 和发挥作用。
基因工程的基本操作程序
一、基因工程的基本操作程序 目的基因 的获取→ 基因表达载体 的构建→将目的基
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。
基因工程操作的基本技术路线
基因工程操作的基本技术路线一、确定目的基因在基因工程操作中，首先要明确目的基因，即需要操作的基因。
目的基因可以是已知功能的基因，也可以是未知功能的基因。
确定目的基因是基因工程操作的第一步，也是关键的一步。
二、获取基因组DNA获取目的基因的DNA是基因工程操作的第二步。
可以通过从生物体内提取DNA的方法获得，也可以通过合成的方法得到。
获取基因组DNA是基因工程操作的基础。
三、基因克隆基因克隆是将目的基因插入到载体中，并导入受体细胞进行复制的过程。
基因克隆是基因工程操作的核心步骤，可以通过不同的载体和受体细胞进行克隆。
四、转化受体细胞转化受体细胞是将克隆好的目的基因导入受体细胞中。
转化方法有多种，如化学转化法、电穿孔法等。
转化受体细胞的成功与否直接影响到目的基因的表达和产物的生成。
五、筛选阳性克隆筛选阳性克隆是在转化受体细胞后进行的步骤，其目的是筛选出含有目的基因的阳性克隆。
可以通过不同的筛选方法进行筛选，如PCR筛选、酶切鉴定等。
六、扩增目的基因扩增目的基因是在筛选出阳性克隆后进行的步骤，其目的是将目的基因进行大量扩增。
可以通过不同的扩增方法进行扩增，如质粒扩增、PCR扩增等。
七、鉴定目的基因鉴定目的基因是基因工程操作的最后一步，其目的是确定目的基因是否正确表达和产物是否正确。
可以通过不同的鉴定方法进行鉴定，如Western blot鉴定、ELISA鉴定等。
总之，基因工程操作的基本技术路线包括确定目的基因、获取基因组DNA、基因克隆、转化受体细胞、筛选阳性克隆、扩增目的基因和鉴定目的基因等步骤。
这些步骤是相互联系、相互影响的，只有正确掌握每个步骤的操作技巧和注意事项，才能保证基因工程操作的成功和有效性。
简述基因工程的操作过程
简述基因工程的操作过程
基因工程的操作过程可以概括为以下几个步骤:
1. 质粒构建:质粒是一段小型DNA序列,可以携带DNA片段、蛋白质、酶和其他分子。
质粒的构建需要将DNA序列切割成适当大小的片段,并将其插入到载体的DNA序列中,以便将目标基因导入到细胞中。
2. 基因导入:将质粒导入目标细胞中的过程称为基因导入。
可以使用细胞转化技术,如转录因子介导的转化、PCR扩增、病毒载体等方法将质粒导入目标细胞中。
3. 表达检测:导入目标基因的细胞中,需要将基因表达进行检测。
可以使用不同的检测方法,如荧光定量PCR、Western blot、生物信息学等方法,来确定目标基因的表达水平。
4. 基因调控:基因工程还可以用于调节基因表达。
可以通过转录因子介导的调节、RNA结合蛋白介导的调节、蛋白质相互作用等因素来调节目标基因的表达。
5. 产品合成:最后一步是生产基因产品。
可以使用已经表达好的基因片段,也可以合成新的基因片段。
这些基因产品可以用于生物制药、生物燃料、生物传感器、生物医学研究等方面。
除了上述步骤,基因工程还包括其他一些操作,如基因敲除、基因编辑、基因修饰等。
这些操作都有不同的目的和应用场景,需要根据具体需求进行选择。
基因工程的发展已经深刻地改变了生物学和医学领域,为人类健康和社会发展做出了重要贡献。
随着技术的不断发展和创新,未来基因工程将带来更多的应用前景。
生物学案：基因工程的基本操作程序
1．2 基因工程的基本操作程序1．简述基因工程的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。
一、目的基因的获取1．从基因文库中获取目的基因将含有某种生物不同______的DNA片段导入________的群体中储存，各个________分别含有这种生物的不同的基因,称为基因文库。
基因文库包括两种：________文库，即包含一种生物所有基因的文库；________文库，即只包含一种生物的一部分基因的文库，如______文库。
2．利用PCR（1）PCR的含义:是一项在生物______复制特定DNA片段的核酸合成技术。
（2）目的：短时间内大量扩增目的基因。
(3）原理：__________。
（4）过程：第一步,加热至90～95 ℃，________________。
第二步，冷却至55～60 ℃，________________________________________________。
第三步，加热至70～75 ℃，________________________________________________。
如此重复循环多次.（5）特点：指数形式扩增。
3．用化学方法人工合成如果基因比较____，核苷酸序列又已知，也可以通过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基因表达载体的组成：必须有启动子、________、终止子以及________等。
1．启动子启动子是一段有特殊结构的______片段,位于基因的首端，是____________________的部位,可驱动基因______。
2．终止子终止子也是一段______短片段，位于基因尾端,使______在需要的地方停止。
3．标记基因标记基因的作用是为了鉴定受体细胞中是否含有________，从而将含有________的细胞筛选出来。
三、将目的基因导入受体细胞1．转化________进入受体细胞内,并且在受体细胞内________和______的过程,称为转化。
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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基因工程的基本操作程序
(一)目的基因的获取
原核细胞与真核细胞的基因结构比较(补充内容）
原核细胞
真核细胞
不同点
编码区是 _连__续__的
编码区是间隔的、 不__连__续_的
都由能够编码蛋白质的_编__码__区 和具 相同点 有调控作用的_非__编__码_ 区组成的
2.结果： 使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增
3.原理：_D_N_A_双__链__复__制_
4.前提：_已__知__基__因__的__核__苷__酸__序__列____； 5.材料：__模__板__D_N_A___、___D_N_A_引__物___ 、
_热__稳__定__D_N_A_聚__合__酶_、四__种__脱__氧__核__苷__酸__。 6.方式：以_指__数__形式扩增，即_2_n__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，各个受体作基本流程
基因工程的基本操作程序
(一)目的基因的获取
基因工程的操作基本流程
基因工程的基本操作程序
(一)目的基因的获取
2）利用PCR技术扩增目的基因；
7.过程：
变性、退火、延伸三步曲
➢变性：加热至90～95℃双链
DNA解链成为单链DNA
变性
➢退火：冷却至55～60℃部分
引物与模板的单链DNA的特定
互补部位相配对和结合
➢延伸：加热至70～75℃以目
的基因为模板，合成互补的
思 编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核 考 细胞与真核细胞基因结构一样长吗？
基因工程的操作基本流程
基因工程的基本操作程序
(一)目的基因的获取
获取目的基因的方法：1）从基因中获取目的基因； 2）利用PCR技术扩增目的基因；
3）利用化学方法人工合成。
基因工程的操作基本流程
基因工程的基本操作程序
(一)目的基因的获取
（一）目的基因的获取 （二）基因表达载体的 构建 （三）将目的基因导入 受体细胞 （四）目的基因的检测 与鉴定
基因工程的操作基本流程
基因工程的基本操作程序
(一)目的基因的获取
目的基因： 主要指的是编码蛋白质的基因，也可以
是一些具有调控作用的因子。 基因: ——具有遗传效应的DNA片段。
原核细胞基因与真核细胞基因结构是一样的吗？
新DNA链
基因工程的操作基本流程
延伸
基因工程的基本操作程序
(一)目的基因的获取
2）利用PCR技术扩增目的基因；
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)
基因工程的操作基本流程
基因工程的基本操作程序
(一)目的基因的获取
基因工程的基本操作程序
(一)目的基因的获取
真核细胞的基因结构(补充内容）
非编码区 编码区上游
启动子
编码区
非编码区 编码区下游
终止子
与RNA聚合酶 结合位点
外显子
内含子
真核 细胞
外显子：能编码蛋白质的DNA序列
编码区：
（间隔、不连续）内含子：不能编码蛋白质的DNA序列
基因 非编码区：与原核生物具有相似功能的RNA聚合酶结合
基因工程的操作基本流程
基因工程的基本操作程序
(一)目的基因的获取
原核细胞的基因结构(补充内容）
非编码区
编码区
编码区上游
启动子
非编码区 编码区下游
终止子
与RNA聚合酶结合位点
原核 细胞 基因
编码区（编码序列）：能指导有关蛋白质的合成， 即能够编码蛋白质
非编码区（调控序列）：不能指导有关蛋白质的 合成，但有调控遗传信息表达的核苷酸序列，如 含有RNA聚合酶基结因工合程的位操作点基、本流启程 动子、终止子等
基因工程的基本操作程序
(一)目的基因的获取
3）利用化学方法人工合成；
根据已知蛋白质 的氨基酸序列，推测 出相应的mRNA序列， 然后按照碱基互补配
蛋白质的氨基酸序列 推测
mRNA的核苷酸序列
对原则，推测出它的
推测
结构基因的核苷酸序 结构基因的核苷酸序列 列，再通过化学方法，
合成目的基因。
化学合成
目基因 基因工程的操作基本流程
PCR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 不 方式
DNA在高温下 变性解旋
解旋酶催化
同 场所
体外复制
细胞核内
点 酶 热稳定的DNA聚合酶 细胞内的DNA聚合酶
结果
大量的基因D工N程A的操片作基段本流程
形成整个DNA分子
分离
受体细胞 外源DNA扩增 基因工程的操作基本流程
产生特定性状
基因工程的基本操作程序
(一)目的基因的获取
2）利用PCR技术扩增目的基因；
基因工程的操作基本流程
基因工程的基本操作程序
(一)目的基因的获取
2）利用PCR技术扩增目的基因；
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。
第三步，以单链DNA为模板，在DNA聚合酶的作用下合成 另一条互补的DNA链，基因形工程成的操双作基链本流D程NA分子。
基因工程的基本操作程序
(一)目的基因的获取1）从基因中获取目的基因；基因的构建方法：——鸟枪法(直接分离法)
供体细胞中的DNA
限制酶
许多DNA片段
与载体结合
目的基因
运载体 导入
第1.2节
基因工程的基本操作程序
基因工程的操作基本流程
回顾：培育抗虫棉的简要过程
苏云金芽 孢杆菌
提取
抗虫基因
普通棉花(无抗虫特性)
与运载体DNA 拼接导入
棉花细胞(含抗虫基因)
棉花植株(有抗虫特性)
第1步
目的基因 苏云金芽孢杆菌
第2步
载体
第3步
基因棉工花程细的胞操作基本流程
表达
第4步
基因工程的基本操作程序基因组部分基因 基因工程的操作基本流程
基因工程的基本操作程序
(一)目的基因的获取1）从基因中获取目的基因； 基因的构建方法：——反转录法
第一步，反转录酶以RNA为模板合成一条与RNA互补的 DNA单链，形成RNA-DNA杂交分子。
第二步，核酸酶H使RNA-DNA杂交分子中的RNA链降解， 使之变成单链的DNA。