基因工程的基本操作步骤
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》 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”。
简述基因工程的基本操作步骤
简述基因工程的基本操作步骤随着科学技术的不断进步，基因工程成为当代科技领域的重要研究方向之一。
基因工程是通过改变生物体内部的基因结构和功能来达到人为干预和控制生物现象的目的。
基本操作步骤可以概括为以下几个方面：第一步，选取目标生物体。
选择一个已知的基因序列，对其进行修改，向其中添加或删除一些基因信息或者改变这些基因的排列顺序，制造出新的DNA序列。
这样做出来的DNA序列也称为重组 DNA。
第二步，将重组 DNA 导入到宿主细胞中。
将准备好的重组 DNA导入到细胞内，可采用注射，体外转化，或用病毒带入等方法。
宿主细胞需要同时具有稳定性和能够快速繁殖的特点，例如大肠杆菌等。
第三步，将重组 DNA 插入到宿主细胞染色体上，使其变为永久性的遗传物质。
此时，需要借助工具酶等将重组 DNA 单链插入到宿主细胞中的DNA 双链片段之间，形成永久性的遗传物质。
第四步，使用酶对重组基因进行切割。
利用限制酶，可以将重组基因从宿主细胞的染色体中切割下来。
第五步，进行测序和分析。
在完成以上操作后，需要对切割得到的基因片段进行测序和分析，以确定重组成果的成功与否以及其质量是否达到实验需求的标准，同时也需要进行针对宿主细胞的表达和鉴定工作。
需要注意的是，在进行基因工程时，要注意实验的安全性等问题。
需要遵循相关的实验操作规范，确保人类及环境的不受到污染和伤害。
综上所述，基因工程由基本的实验操作步骤组成，可以利用这些步骤来改变基因序列，创造新的生物品种，并为医学和工业等领域的发展提供支持。
这些操作可以打造出具有生物多样性和可再生性的材料和产品，并带来人们从未想到的各种应用和发展。
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：
基因工程课后习题答案
基因工程课后习题答案基因工程，也称为遗传工程，是一种通过直接操作生物体的基因来改变其遗传特性的技术。
这项技术在医学、农业、工业和环境科学等领域有着广泛的应用。
以下是一些基因工程课后习题的答案：1. 基因工程的定义：基因工程是利用分子生物学技术，将外源基因插入到宿主生物体的基因组中，使其表达出新的或改变的遗传特性。
2. 基因工程的基本步骤：- 目标基因的获取：通过PCR扩增、基因克隆等方法获得目标基因。
- 基因载体的构建：将目标基因插入到合适的载体中，如质粒、病毒等。
- 转化：将构建好的载体导入到宿主细胞中。
- 筛选：通过抗生素抗性标记等方法筛选成功转化的细胞。
- 表达：在宿主细胞中表达目标基因，产生所需的蛋白质或性状。
3. 基因工程在农业中的应用：基因工程可以用于培育抗虫、抗病、抗旱、耐盐碱等性状的作物品种，提高作物的产量和质量。
4. 基因工程在医学中的应用：- 生产药物：利用基因工程技术生产胰岛素、干扰素等生物药物。
- 基因治疗：通过修复或替换缺陷基因来治疗遗传性疾病。
5. 基因工程可能带来的伦理问题：基因工程可能引发生物安全、生物多样性丧失、基因歧视等伦理问题，需要在实施过程中进行严格的伦理审查和监管。
6. 基因工程的安全性问题：基因工程产品可能存在潜在的食品安全和环境安全问题，如转基因作物可能对非目标生物产生影响，需要进行长期的环境影响评估。
7. 基因工程的未来发展趋势：随着基因编辑技术如CRISPR-Cas9的发展，基因工程将更加精准和高效，有望在治疗遗传病、提高作物产量等方面发挥更大的作用。
8. 基因工程的法律和政策：不同国家和地区对基因工程的法律和政策不同，需要遵守当地的法律法规，确保基因工程的安全和合法性。
通过这些习题答案，学生可以更好地理解基因工程的基本概念、技术流程、应用领域以及面临的挑战和未来发展。
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。
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路线
基因工程操作的基本路线通常包括以下几个主要步骤：
目的基因的获取：基因工程的第一步是获取目的基因，即需要操作的基因片段。
目的基因可以从基因文库中筛选获取，也可以通过PCR技术等从生物样本中直接克隆得到。
载体的选择与构建：载体是承载目的基因的工具，常用的载体有质粒、噬菌体、病毒等。
根据目的基因的性质和需要的表达水平，选择合适的载体并进行必要的改造与构建。
重组DNA的构建：将目的基因与载体在体外进行重组，构成重组DNA，这一步通常依赖于限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用。
重组DNA的转化：将重组DNA转入宿主细胞，常用的宿主细胞有细菌、酵母、昆虫等。
转化的方法包括化学转化法、电穿孔法等。
重组细胞的筛选与鉴定：在转化后的细胞群体中，筛选出含有目的基因的细胞，并进行基因表达的检测与鉴定，确定目的基因是否正确表达。
基因表达产物的分离与纯化：对于表达的目的蛋白，需要进行分离与纯化，以获得高纯度的产物。
功能与效价分析：对纯化的目的蛋白进行功能与效价分析，以评估其是否符合预期的要求。
安全性评估与法规符合性检查：对整个操作过程进行安全性评估，确保无潜在的安全风险。
同时，需要检查是否符合相关的法规与标准。
生产与质量控制：如果目的基因表达的产物用于生产或质量控制，则需要制定相应的生产流程和质量标准。
总的来说，基因工程操作的基本路线是一个复杂而精细的过程，每个步骤都需要严格的操作规范和质量控制。
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。
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。
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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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水寨中学生物自主探究学案内容：基因工程的基本操作程序课时：2课时年级：高二编号64一、教学目标1．知识目标：了解基因工程原理及基本操作程序。
2．能力目标：尝试设计某一转基因生物的研制过程。
3．情感、态度和价值观目标：（1）了解基因工程的发展。
（2）认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。
二、教学重点和难点1、教学重点基因工程基本操作程序的四个步骤。
2、教学难点（1）从基因文库中获取目的基因（2）利用PCR技术扩增目的基因第一课时三、教学过程（一）复习上节内容1、什么是基因工程？DNA重组技术的基本工具有哪些？运载体需要具备哪些条件？以上问题可以不展示（二）讲授新课1、基因工程的基本步骤包括那四步？2、第一步：目的基因的获取（１）为什么要有目的基因的获取这一步骤？（２）目的基因的获取方法有哪些？（3）为什么要建立基因文库？怎么建立的？（4）如何从基因文库中获取目的基因？（5）为什么要建立cDNA文库？如何获取cDNA？（5）PCR技术的原理是什么？利用PCR技术扩增目的基因的前提是什么？（6）如何获取引物？（7）请你用文字和箭头描述PCR技术扩增的过程？3、第二步：基因表达载体的构建（基因工程的核心步骤）（1）在基因工程的操作过程中，为什么要构建基因表达载体？单独的DNA片段能不能稳定遗传？（2）参考课本P11页图1—10基因表达载体模式图，在学案上绘出基因表达载体的模式图，并标出其组成部分。
并了解什么是启动子、终止子？他们位于哪里？有什么作用？标记基因的作用是什么？思考:1、作为基因工程的表达载体，只需含有目的基因就可以完成任务吗？为什么2、完成教材P11页的“寻根问底”第二课时4、第三步：将目的基因导入受体细胞（1）为什么要把目的基因导入受体细胞而不是在外界培养让其维持稳定和表达？（2）什么是转化？（3）将目的基因导入植物细胞的方法有哪些？最常用的方法是哪种？（结合示意图，了解农杆菌转化法的基本过程）（4）将目的基因导入动物细胞的基本操作程序是怎样的？要用到什么技术？（5）早期的基因工程为什么选择原核生物作为受体细胞？大肠杆菌细胞最常用的转化方法是？5 第四步：目的基因的检测与鉴定（1）为什么要进行检测和鉴定？（2）目的基因的检测与鉴定可以从什么水平来做？（3）DNA分子杂交技术基本过程是怎样的？什么是探针？（4）如何检测目的基因是否翻译出蛋白质？（5）如何从个体生物学水平鉴定转基因抗虫棉？思考：1、利用大肠杆菌可以生产出人的胰岛素，结合基因工程操作的基本思路，我们利用大肠杆菌可以生产出人的糖蛋白吗？为什么？作业(1) 完成课后的“思考探究”和学案上的练习（2）本节的知识要点写在反思本上练习题1、构建基因组DNA文库时，首先要分离细胞的（）A、染色体DNAB、线粒体DNAC、总mRNAD、tRNA2．在基因工程中，把选出的目的基因（共1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌岭脱氧核苷酸是460个）放入DNA扩增仪中扩增4代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是( )A.540个B.8100个C.17280个D.7560个2．在基因工程中，科学家常用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是（）A.结构简单，操作方便B.遗传物质含量少C. 繁殖速度快D.性状稳定，变异少3．因工程的操作步骤：①使目的基因与运载体相结合，②将目的基因导入受体细胞，③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求，④提取目的基因，正确的操作顺序是（）A．③②④① B.②④①③C．④①②③D．③④①②4．工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是（）A．人工合成基因B．目的基因与运载体结合C．将目的基因导入受体细胞D．目的基因的检测和表达5．就分于结构而论，质粒是A、环状双链DNA分子B、环状单链DNA分于C、环状单链RNA分子D、线状双链DNA分子6．聚合酶链反应可表示为（）A、PECB、PERC、PDRD、PCR7．在已知序列信息的情况下，获取目的基因的最方便方法是（）A、化学合成法B、基因组文库法C、C DNA文库法D、聚合酶链反应8．有关基因工程的叙述正确的是（）A.限制性内切酶只在获得目的基因时才用B.重组质粒的形成在细胞内完成C.质粒都可作运载体D.蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料9．不属于目的基因与运载体结合过程的是（）A．用一定的限制酶切割质粒露出黏性末端B．用同种限制酶切割目的基因露出黏性末端C. 将重组DNA导入受体细胞中进行扩增D．将切下的目的基因插入到质粒切口处10．科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶蛋白。
以下有关该基因工程的叙述错误的是（）A．采用反转录的方法得到的目的基因B．基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的C．马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞D．用不同种限制酶处理质粒和含有目的基因的DNA，可产生黏性末端而形成重组DNA 分子11．基因工程常用的受体细胞有（）①大肠杆菌②枯草杆菌③支原体④动植物细胞A．①②③④B．①②③C．②③④D．①②④12．用DNA探针检测饮用水中病毒的具体方法是A．与被检测病毒的DNA碱基序列进行比较B．与被检测病毒的DNA碱基序列进行组合C．与被检测病毒的DNA碱基序列进行杂交D．A、B、C三种方法均可13．1976年，美国的H.Boyer教授首次将人的生长抑制素释放因子的基因转移到大肠杆菌，并获得表达，此文中的“表达”是指该基因在大肠杆菌( )A．能进行DNA复制 B.能传递给细菌后代C. 能合成生长抑制素释放因子D.能合成人的生长素14．在遗传工程技术中，限制性内切酶主要用于（）A．目的基因的提取和导入B．目的基因的导入和检测C．目的基因与运载体结合和导入D．目的基因的提取和与运载体结合15、（05广东）以下有关基因工程的叙述，正确的是A. 基因工程是细胞水平上的生物工程B．基因工程的产物对人类全部是有益的C．基因工程产生的变异属于人工诱变D．基因工程育种的优点之一是目的性强16．（多选）一个基因表达载体的构建应包括（）A．目的基因B．启动子C．终止子D．标记基因17、在药品生产中，有些药品如干扰素，白细胞介素，凝血因子等，以前主要是从生物体的组织、细胞或血液中提取的，由于受原料来源限制，价价十分昂贵，而且产量低，临床供应明显不足。
自70年代遗传工程发展起来以后，人们逐步地在人体内发现了相应的目的基因，使之与质粒形成重组DNA，并以重组DNA引入大肠杆菌，最后利用这些工程菌，可以高效率地生产出上述各种高质量低成本的药品，请分析回答：（1）在基因工程中，质粒是一种最常用的，它广泛地存在于细菌细胞中，是一种很小的环状分子。
（2）在用目的基因与质粒形成重组DNA过程中，一般要用到的工具酶是和。
（3）将含有“某激素基因”的质粒导入细菌细胞后，能在细菌细胞内直接合成“某激素”，则该激素在细菌体内的合成包括和两个阶段。
（4）在将质粒导入细菌时，一般要用处理细菌，以增大。
18、下图是将人类的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图，所用的载体为质粒A。
已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒导入细菌B 后，其上的基因能得到表达。
请回答下列问题：（注：质粒中的a点即是四环素抗性基因的存在位置，又是与目的基因的结合点；斜线部分为抗氨苄青霉素基因）（1）人工合成目的基因的途径一般有哪两条？（2）如何将目的基因和质粒结合成重组质粒？（3）目前把重组质粒导入细菌细胞时，效率还不高，导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入的是普通质粒A，只有极少数导入的是重组质粒。
可通过以下步骤鉴别得到的细菌是否导入了质粒A或重组质粒；将得到的细菌涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的就是导入了质粒A和重组质粒的细菌，反之则没导入。
使用这种方法鉴别的原因是什么？（4）若把通过鉴定证明导入了普通质粒A或重组质粒的细菌放在含有四环素的培养基上培养，发生的现象是什么？（5）导入细菌B细胞的目的基因成功表达的标志是什么？３、科学家通过基因工程培育抗虫棉时，需要从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，“放入”棉花的细胞中与棉花的DNA结合起来并发挥作用，请回答下列有关问题：（1）从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是，此工具主要存在于中，其特点是。
（2）苏云金芽孢秆菌一个DNA分子上有许多基因，获得抗虫基因常采用的方法是“鸟枪法”。
具体做法是：用酶将苏云金芽孢杆菌的切成许多片段，然后将这些片段，再通过转入不同的受体细胞，让它们在各个受体细胞中大量，从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把分离出来。
（3）进行基因操作一般要经过的四个步骤是、、、。
1、A2、C3、C4、C5、A6、D7、D8、D9、C 10、D11、D 12、C 13、C 14、Ｄ 15、Ｄ １６、ＡＢＣＤ17、（1）基因的运载体 DNA （2）限制性内切酶 DNA 连接酶 （3） 转录 翻译（4） 氯化钙 细菌细胞壁的通透性18【解析】 此题是对基因操作“四步曲”比较全面的考查，而且注意联系实际。
（1）据课本内容知人工合成基因的两条途径是：①将从细胞中提取分离出的目的基因作为模板，转录成mRNA −−−→−逆转录单链DNA −−−−−→−按互补原则双链DNA ；②据蛋白质中氨基酸序列−−−→−推测出mRNA 中碱基序列−−−→−推测出DNA 碱基序列−−−−−−−−→−通过化学方法合成目的基因。
（2）将目的基因和质粒结合形成重组质粒的过程是：①用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个有粘性末端的切口；②用同种限制酶切割目的基因，产生相同的粘性末端；③将切下的目的基因片段插入到质粒的切口处，再加入适量的DNA 连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒。
（3）检测质粒或重组质粒是否导入受体细胞，均需利用质粒上某些标记基因的特性。
即对已经做了导入处理的、本身无相应特性的受体细胞进行检测，根据受体细胞是否具有相应的特性来确定。
抗氨苄青霉素基因在质粒A 和重组质粒上，且它与目的基因是否插入无关，所以，用含氨苄青霉素这种选择培养基培养经导入质粒处理的受体细胞，凡能生长的则表明质粒导入成功；不能生长的则无质粒导入。
（4）抗四环素基因不仅在质粒A 上，而且它的位置正是目的基因插入之处，因此当目的基因插入质粒A 形成重组质粒时，此处的抗四环素基因的结构和功能就会被破坏，含重组质粒的受体细胞就不能在含四环素的培养基上生长，而质粒A 上无目的基因插入的，抗四环素基因结构是完整的，这种受体细胞就能在含四环素的培养基上生长。
（5）基因成功表达的标志是受体细胞通过转录、翻译合成相应的蛋白质，即人的生长激素。