第一章 基因工程的基本概念和原理
基因工程知识要点
基因⼯程知识要点第⼀章1.基因⼯程:是在分⼦⽔平上进⾏的遗传操作，指将⼀种或多种⽣物体（供体）的基因或基因组提取出来，或者⼈⼯合成的基因，按照⼈们的愿望进⾏严密的设计，经过体外加⼯重组，转移到另⼀种⽣物体（受体）的细胞内，使之能在受体细胞遗传并获得新的遗传性状的技术。
2.基因⼯程的基本过程为哪些？切—接—转—增—检①获得⽬的基因：从供体细胞分离出基因组DNA，⽤内切酶将外源DNA切开。
——切（同时选择运载⽬的基因的载体）②⽬的基因与载体DNA拼接：⽤DNA连接酶将含有外源基因的DNA⽚段接到载体分⼦上，形成DNA重组分⼦。
——接③重组体分⼦导⼊受体细胞：借助于细胞转化⼿段将DNA重组分⼦导⼊受体细胞中。
——转④短时间培养转化细胞，以扩增DNA重组分⼦或使其整合到受体细胞的基因组中。
——增⑤筛选和鉴定转化细胞，获得使外源基因⾼效稳定表达的基因⼯程菌或细胞。
——检3.哪些基因是真核⽣物特有的？①假基因：核苷酸序列同其相应的正常功能基因基本相同，但却不能合成出功能蛋⽩质的失活基因。
②基因家族：由功能相关的基因成套组合形成③重复序列哪些是原核⽣物特有的：插⼊序列。
哪些是真核和原核共有的：移动基因、重叠基因第⼆章1.寄主细胞控制的限制与修饰宿主控制限制——核酸限制性内切酶宿主控制修饰——修饰的甲基转移酶以λ(k)噬菌体侵染E.coli B菌株为例解释寄主控制与修饰的现象。
（简述寄主控制的限制与修饰现象。
⼤多数细菌的噬菌体侵染都存在着⼀些功能性障碍。
所谓的寄主控制的限制与修饰现象简称（R/M体系）。
R/M体系：寄主是由两种酶活性配合完成的⼀种是修饰的甲基转移酶——修饰另⼀种是核酸内切限制酶——限制R/M体系的作⽤：保护⾃⾝的DNA不受限制；破坏外源DNA使之迅速降解；2. 简述Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型核酸内切酶的基本特性。
（1）Ⅰ型酶基本特性①有内切酶活性和甲基化酶活性——互斥②需要ATP、SAM（S—腺苷甲硫氨酸）和Mg 2+辅助因⼦；③EcoB和EcoK是由三种不同亚基组成。
第一章 基因工程概述
或新性状的DNA体外操作程序，也称为分子克隆技术。
因此，供体、受体、载体是重组DNA技术的三大基
本元件。
基因工程的基本概念
B 基因工程的基本定义
基因工程是指重组DNA技术的产业化设计与应用，
包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的
是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNA技
术）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模
酶工程
基因工程的基本概念
D 基因工程的基本形式
第一代基因工程 蛋白多肽基因的高效表达 经典基因工程 第二代基因工程 蛋白编码基因的定向诱变 蛋白质工程
第三代基因工程 代谢信息途径的修饰重构 途径工程
第四代基因工程 基因组或染色体的转移
基因组工程
第二节 基因工程的诞生和发展
一、基因
泛基因阶段
孟德尔遗传因子阶段
（如胰岛素）、干扰素、乙肝疫苗等 研制新型疫苗（HIV、霍乱、单纯疱疹病毒等）
生产具有药用价值的生物制剂，如水蛭素等
3. 基因诊断
– 遗传性疾病的分子诊断
– 癌症的分子诊断 – DNA指纹
4. 基因治疗
是指将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿因基因缺陷和异 常引起的疾病，以达到治疗目的。
3．断裂基因
1个基因被间隔区分成不连续的若干区段，这种编码序列不连续的间断基因被称为 断裂基因。
4．假基因
不能合成出功能蛋白质的失活基因 。
5．重叠基因
不同基因的核苷酸序列有时是可以共用的 即重叠的。
现代对基因的定义是DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列， 是遗传物质的最小功能单位。
二、 基因工程的诞生
顺反子阶段
1957 年，本泽尔（Seymour Benzer）以T4噬菌 体为材料，在DNA分子水平上研究基因内部的精细结 构，提出了顺反子（cistron）概念。 顺反子是1个遗传功能单位，1个顺反子决定 1条多肽链。
大学基因工程复习归纳重点复习资料
基因工程复习归纳第一章绪论1.基因工程的定义：是指按照人们的愿望，经过严密的设计，将一种或多种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体/宿主）内，使之按照人们的意愿稳定遗传、并表达出新的性状的技术。
2.基因工程概念的发展：遗传工程→DNA重组技术→分子/基因克隆（Molecular/Gene→基因工程→基因操作。
应用领域以“基因工程”、“DNA重组”为主基因工程基因工程的历史性事件1973：Boyer和Cohen建立DNA重组技术1978：Genetech公司在大肠杆菌中表达出胰岛素1982：世界上第一个基因工程药物重组人胰岛素上市1988：PCR技术诞生1989：我国第一个基因工程药物rhIFNα1b上市2003: 世界上第一个基因治疗药物重组腺病毒-p53上市3.基因工程的三大关键元件基因（供体）：外源基因、目的基因载体：能将外源基因带入受体细胞，并能稳定遗传的DNA分子（克隆载体、表达载体）。
宿主（受体）：，能摄取外源DNA、并能使其稳定维持的细胞（组织、器官或个体）。
4.基因工程的基本步骤（切、接、转、增、检（大肠杆菌是中心角色）（1）目的基因的获取：从复杂的生物基因组中，经过酶切消化或PCR扩增等步骤，分离出带有目的基因的DNA片断。
（2）重组体的制备：将目的基因的DNA片断插入到能自我复制并带有选择性标记（抗菌素抗性）的载体分子上。
（3）重组体的转化：将重组体（载体）转入适当的受体细胞中。
（4）克隆鉴定：挑选转化成功的细胞克隆（含有目的基因）。
（5）目的基因表达：使导入寄主细胞的目的基因表达出我们所需要的基因产物。
第二章 DNA重组克隆的单元操作一、用于核酸操作的工具酶1.限制性核酸内切酶(主要存在于原核细菌中，帮助细菌限制外来DNA的入侵)。
限制性核酸内切酶的功能与类型其中II型限制性核酸内切酶：切割位点专一，适于DNA重组，是DNA重组中最常用工具酶。
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。
《基因工程的原理》 讲义
《基因工程的原理》讲义一、什么是基因工程基因工程，简单来说，就是一种在分子水平上对基因进行操作的技术。
它就像是一把神奇的“分子剪刀”，能够让我们按照自己的意愿，对生物的基因进行剪裁、拼接和重组，从而创造出具有新特性的生物。
基因是生命的蓝图，它决定了生物的各种特征和功能。
而基因工程则为我们提供了一种直接干预和改变这些蓝图的手段。
通过基因工程，我们可以将一个物种的基因转移到另一个物种中，赋予后者原本不具备的特性。
二、基因工程的基本工具要实现基因工程，就需要一些特殊的工具，就像工匠需要合适的工具才能打造出精美的作品一样。
1、限制性内切酶限制性内切酶就像是一把极其精准的“分子剪刀”，能够识别特定的核苷酸序列，并在这个位置将 DNA 分子切断。
不同的限制性内切酶识别的序列不同，这使得我们能够在特定的位置对 DNA 进行切割，为后续的基因重组做好准备。
2、 DNA 连接酶当我们把基因片段切割下来之后，需要把它们重新连接起来。
这时候，DNA 连接酶就派上用场了。
它能够将两个 DNA 片段的末端连接起来，形成一个完整的 DNA 分子。
3、载体基因片段很小，很难直接进入细胞发挥作用。
这时候就需要一个载体来帮忙，常见的载体有质粒、噬菌体和病毒等。
载体就像是一辆“小货车”，能够把我们需要的基因片段装载起来，并运输到目标细胞中。
三、基因工程的基本步骤1、目的基因的获取首先，我们要确定需要的基因，也就是目的基因。
这可以通过从生物的基因组中直接分离，或者利用 PCR 技术（聚合酶链式反应）进行扩增得到。
2、基因表达载体的构建将获取的目的基因与载体连接，构建成基因表达载体。
这一步就像是把货物装到货车上，并且要确保货物能够在货车上稳定存在，并且能够在合适的时候被卸载下来。
3、将目的基因导入受体细胞这一步就是要把装载着目的基因的载体“小货车”开到受体细胞里。
常用的方法有农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法等，对于动物细胞，可以采用显微注射法，对于微生物细胞，可以用感受态细胞法。
生物学知识点 基因工程
生物学知识点基因工程基因工程是生物学中的一个重要分支，它涉及到对基因的操作和改造，以达到改良生物体的目的。
本文将介绍基因工程的基本概念、技术方法以及应用领域。
一、基因工程的概念与原理基因工程是指通过对生物体的基因进行人为的操作和改造，以达到改良生物体的目的的一门学科。
其基本原理是利用现代分子生物学的技术手段，对生物体的基因进行剪接、克隆、转移等操作，从而实现对生物体特性的调控和改变。
基因工程的核心技术是基因重组技术，即将不同生物体的基因进行重组，形成新的基因组合，然后将其导入目标生物体中，使其表达出新的特性。
基因重组技术主要包括以下几个步骤：1. DNA提取：从生物体中提取出含有目标基因的DNA片段。
2. 基因剪接：利用限制酶将目标基因与载体DNA进行剪接，形成重组DNA。
3. 转化：将重组DNA导入到宿主细胞中，使其表达出目标基因。
4. 选择与筛选：通过选择性培养基或标记基因等方法，筛选出带有目标基因的转基因细胞或生物体。
5. 鉴定与分析：对转基因细胞或生物体进行鉴定和分析，确认其是否成功表达目标基因。
二、基因工程的应用领域1. 农业领域：基因工程在农业领域的应用十分广泛。
通过基因工程技术，可以改良农作物的抗病性、耐逆性和产量等性状，提高农作物的品质和产量。
例如，转基因水稻可以提高抗虫性和耐盐碱性，转基因玉米可以提高抗除草剂和杂草的能力。
2. 医学领域：基因工程在医学领域的应用主要包括基因治疗和基因诊断。
基因治疗是指利用基因工程技术，将正常的基因导入到患者体内，以治疗遗传性疾病或其他疾病。
基因诊断是指通过对患者的基因进行检测和分析，以确定患者是否携带某种疾病的遗传基因。
3. 环境保护领域：基因工程可以应用于环境污染治理和生物修复。
通过基因工程技术，可以改造微生物，使其具有降解有机污染物的能力，从而实现对环境污染物的清除和修复。
4. 工业领域：基因工程在工业领域的应用主要包括生物制药和生物能源。
《基因工程的原理》 讲义
《基因工程的原理》讲义一、什么是基因工程基因工程，简单来说，就是一种在分子水平上对基因进行操作的技术。
它就像是一个极其精细的“基因手术”，通过一系列的技术手段，对生物体的基因进行剪切、拼接、重组和改造，从而实现对生物遗传特性的定向改变。
要理解基因工程，首先得知道基因是什么。
基因是具有遗传效应的DNA 片段，它就像一个神秘的密码本，决定了生物体的各种性状，比如我们的外貌、身高、性格，甚至是容易患上某些疾病的倾向。
而基因工程的出现，让我们有了主动去解读和改写这个“密码本”的能力。
不再是被动地接受自然的遗传安排，而是能够按照我们的意愿，去塑造和优化生物的特性。
二、基因工程的基本工具就像进行任何一项复杂的工程都需要特定的工具一样，基因工程也有它必不可少的“工具包”。
1、限制性内切酶限制性内切酶，也被形象地称为“分子剪刀”。
它能够识别特定的核苷酸序列，并在特定的位点将 DNA 分子切断。
就好像一把精准的剪刀，能够在长长的 DNA 链条上找到我们想要的位置，然后干净利落地剪断。
不同的限制性内切酶识别的核苷酸序列是不一样的，这就为我们在基因操作中提供了多种选择，能够根据具体的需求来剪切 DNA。
2、 DNA 连接酶有了剪断的操作，自然还需要把断开的 DNA 片段重新连接起来。
这时候就轮到 DNA 连接酶登场了，它像是一个“基因胶水”，能够把两个具有相同末端的DNA 片段连接在一起，形成一个完整的DNA 分子。
3、运载体当我们把想要的基因片段剪切并连接好之后，还需要一个“运输工具”把它们送到目标细胞中去，这个“运输工具”就是运载体。
常见的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。
运载体就像是一辆辆小货车，它们能够携带我们精心准备的基因片段，顺利地进入到受体细胞中，并且能够在受体细胞中稳定地存在和复制。
三、基因工程的基本操作步骤1、目的基因的获取这是基因工程的第一步，也是关键的一步。
目的基因就是我们想要的那段具有特定功能的基因。
生物中图版学案：第一单元第一章第一章第一节基因工程的原理
第一节基因工程的原理1．简述基因工程的诞生。
2．简述基因工程的原理及技术.3．尝试DNA的提取与鉴定.一、基因工程的诞生1．限制性内切酶——“基因手术刀”（1）作用：能够识别特定的脱氧核苷酸序列,并于特定位点上准确地切割双链DNA。
（2）结果:形成DNA黏性末端。
2．DNA连接酶—-“基因缝纫针”(1）作用:将两个DNA片段连接起来，修复被限制性内切酶切开的切口，拼接成新的DNA分子.（2)种类：T4DNA连接酶(把限制性内切酶切开的黏性末端的缝隙“缝合”起来)。
思考将人的胰岛素基因导入大肠杆菌，大肠杆菌能够生产人的胰岛素，在基因操作中把人的基因与大肠杆菌的基因“缝合”起来的工具是什么？提示:DNA连接酶。
二、基因工程的一般程序1．基因工程的概念基因工程是指按照人们的意愿，将一种生物的基因在体外剪切，并与特殊的运载工具进行重新组合，然后转入另一种生物的体内进行扩增，并使之表达产生所需蛋白质的技术。
2．基因工程的操作程序（1）DNA分子的提取。
(2）目的基因的获得.①直接分离法:最常用的方法是“鸟枪法”,又称“霰弹法”。
用限制性内切酶（子弹）切割DNA，再用“核酸探针"（用放射性同位素或其他标记物标记的RNA单链）检测出目的基因，再用PCR 仪扩增DNA,获得大量的目的基因。
②人工合成法：一种是反转录法。
它是以目的基因的信使RNA 为模板，借助反转录酶合成碱基互补的单链DNA，然后在DNA聚合酶的作用下合成双链DNA.另一种方法是化学合成法。
即依照某一蛋白质的氨基酸序列，通过密码子推导出其碱基序列,然后直接合成目的基因。
（3）重组载体的构建。
①载体的特点:外源DNA的插入不影响载体在宿主细胞内的自我复制；有适宜的限制性内切酶酶切位点;具有某些标记基因；载体应对受体细胞无害。
②载体的种类。
a．质粒：它是细菌中独立于细菌DNA之外的小型环状DNA 分子。
它含有一个至多个限制性内切酶切割位点，供外源基因插入其中,并带有特殊的遗传标记基因，是基因工程中最常用的载体。
基因工程原理
绪论第1节 基因概念与基因工程的诞生一、基因工程⒈概念：一般指利用分子生物学的手段，在体外操纵、改造、重建细胞的基因组，从而使生物体的遗传性状发生按人们的意志的定向变异。
⒉特点：基因工程能够打破种属的界限，在基因水平上改变生物遗传性，并通过工程化手段为人类提供有用的产品及服务。
3.理论上的三大发现：DNA遗传物质、DNA双螺旋、遗传密码破译。
4.技术上的三大发明：限制性内切酶、逆转录酶、载体。
T4连接酶。
第二节 基因的现代概念一、移动基因1.概念：在染色体基因组不同位置上移动的基因。
也称跳跃基因。
2.功能：异常基因功能现象的解释。
3.分类:(1)插入序列( insertion sequence，IS)：原核生物中存在，长度2Kb以下。
共同结构特点：①分子末端具有一段反向重复序列；②插入位点两侧为同向重复序列；③转位酶的作用：a.催化转化因子(IS)从IR处切离，b.识别插入染色体的靶点。
(2)转位子（transposons）：由几个基因组成的特定DNA片段，长度大于2Kb，其中含有一个抗菌素抗性基因，广泛存在于原核与真核生物。
二、断裂基因（split gene）--在真核生物核苷酸序列中插入有与氨基酸编码无关的DNA间隔区，使一个基因分隔成不连续的若干区段，此种编码序列不连续的间断基因即断裂基因。
--内含子的一般特点:①不同断裂基因内含子数目差异极大；②不同来源内含子分子大小不同；③内含子长度超过外显子；④并非所有真核生物都有内含子。
--mRNA初级转录本的剪辑：真核细胞mRNA的5'剪辑点GU开始，3'剪辑点AG结尾，为保守序列。
根据生命活动的需要可变剪辑。
三、假基因（pseudogene）--概念：在核苷酸序列上与正常功能基因基本相同，但不具功能活性的失活基因。
--根据假基因序列的特性不同分为：①重复假基因--此类假基因与亲本基因具有较高的同源性，在染色体区段上串联重复而名。
基因工程基础知识
第一章基因工程第一节基因工程概述由于基因工程是在DNA分子水平上进行操作,因此又叫做重组DNA技术。
二．基因工程的基本工具（一）“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（简称限制酶）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。
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。
（二）“分子针线”——DNA连接酶1．分类：根据酶的来源不同，可分为E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶两类2．功能：恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
★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．coIiDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能使黏性末端之间连接；T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端之间的效率较低。
(三)“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割位点，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.基因工程常用的载体有：质粒、噬菌体和动、植物病毒等。
最早应用的载体是质粒，它是细菌细胞中的一种很小的双链环状DNA分子。
三．基因工程的基本过程(一) 获得目的基因（目的基因的获取）1.获取方法主要有两种：①从自然界中已有的物种中分离出来，如可从基因文库中获取。
②用人工的方法合成。
★获得原核细胞的目的基因可采取直接分离，获取真核细胞的目的基因一般是人工合成。
★人工合成目的基因的常用方法有反转录法和化学合成法。
2.利用PCR技术扩增目的基因（1）PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
（2）目的：获取大量的目的基因（3）原理：DNA双链复制（4）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链为单链；第二步：冷却到55～60℃，引物与两条单链DNA结合；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。
科普了解基因工程的原理
科普了解基因工程的原理基因工程是指通过对生物体的遗传物质进行人为改造和调控的技术手段。
这一领域的发展给生命科学、医学以及农业等领域带来了巨大的变革和进步。
本文将从基本概念、原理和应用三个方面科普了解基因工程的原理。
一、基因工程的基本概念基因工程指的是人们通过将外源基因或特定DNA片段导入宿主生物中，实现对宿主物种遗传特性的改造和调控的技术手段。
基因工程充分利用了基因的结构和功能特点，通过改变或调控特定基因的表达，使生物体具备特定的遗传特性，从而实现对其进行精准控制和改造。
二、基因工程的原理1. 基因克隆基因克隆是基因工程的核心技术之一。
它通过将目标基因从一个生物体中分离并扩增，得到大量目标基因的拷贝。
具体步骤包括：选取合适的载体（如质粒）作为基因的携带者，然后将目标基因与载体连接，形成重组DNA；将重组DNA导入到宿主细胞中，使其复制并产生大量重组DNA；最后筛选出携带目标基因的宿主细胞。
2. 基因组编辑基因组编辑是基因工程的一项重要技术，它可以直接修改生物体基因组中的特定基因。
其中最常用的技术是CRISPR-Cas9系统。
该系统利用一种叫做Cas9的酶与RNA分子配合，形成“剪刀”，能够精确地切割目标DNA序列。
通过设计合适的引导RNA，可以将Cas9导向到特定基因的位置，然后进行切割，从而引发细胞自身修复机制，并实现对基因的编辑和改造。
3. 基因转导基因转导是将外源基因导入到宿主细胞中的过程。
常用的基因转导技术包括病毒载体、基因枪和电穿孔等。
病毒载体将目标基因嵌入到其基因组中，在感染宿主细胞时将目标基因一同传递给宿主细胞。
基因枪则通过高压气体或微粒轰击的方式，将目标基因射入宿主细胞。
而电穿孔则是通过电场脉冲作用于宿主细胞，形成瞬时的细胞膜孔，使目标基因能够穿越细胞膜进入细胞内。
三、基因工程的应用1. 农业领域基因工程在农业领域的应用主要包括转基因作物和转基因动物的培育。
转基因作物通过引入抗虫、耐病、耐旱、耐盐碱等有益基因，提高作物的抗逆性和产量。
基因工程讲解
基因工程讲解基因工程是一项涉及基因的科学技术，通过在生物体的基因组中修改、操控和转移基因，从而改变生物体的遗传特性。
它使人类能够更深入地理解基因的功能和作用，并有望为人类带来巨大的医学和农业进步。
本文将从基因工程的基本概念、原理和应用方面进行详细讲解。
一、基因工程的基本概念基因工程，又称遗传工程，是指通过改变生物体的遗传物质，使其具备特定的性状和功能。
基因工程技术是细胞和分子生物学、遗传学等多学科的交叉应用，它利用遗传物质（DNA、RNA）进行基因的克隆、修饰和转移，使其能够产生有益的变化。
基因工程技术已经广泛应用于药物研发、农业改良和环境保护等领域。
二、基因工程的原理基因工程的主要原理是通过DNA重组技术，将想要的外源基因导入到目标生物体中，并使其能够在目标生物体内表达出来。
DNA重组技术包括DNA的分离、切割、连接和转染等步骤。
首先，从源生物体或合成DNA样本中分离出目标基因；然后，利用限制性内切酶或PCR方法对DNA进行切割；接着，将切割好的目标基因与载体（如质粒）连接起来，形成重组DNA；最后，将重组DNA导入到目标生物体中，使其能够在目标生物体内表达出来。
三、基因工程的应用基因工程技术在医学、农业和环境保护等领域都有广泛的应用。
在医学领域，基因工程技术可以用于疾病的诊断和治疗。
例如，基因工程技术可以通过克隆和表达人类蛋白质来生产药物，如重组人胰岛素和重组人生长激素等。
此外，基因工程技术还可以用于基因治疗，即将正常基因导入患者体内，以纠正基因缺陷所导致的疾病。
在农业领域，基因工程技术可以用于农作物的改良和耐病性的提高。
通过转基因技术，科学家们可以将具有抗虫、抗病等特性的基因导入作物中，使其能够抵御病虫害的侵袭，提高农作物的产量和品质。
同时，基因工程技术也可以改善作物的营养组分，使其更加丰富和有益于人类健康。
在环境保护方面，基因工程技术可以用于生物修复和生物监测。
生物修复是指利用基因工程技术改良生物体的代谢途径，使其具备降解有害物质的能力，从而清除环境中的污染物。
【期末复习】基因工程期末考试重点知识整理
基因工程期末考试重点知识整理基因工程第一章基因工程概述1、基因工程的概念(基因工程基本技术路线PPT)基因工程(Gene Engineering),是指在基因水平上的遗传工程,它是用人为方法将大分子(DNA)提取出来,在离体条件下用适当的工具酶进行切割后,把它与作为载体的DNA分子连接起来,然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中,以让外源遗传物质在其中“安家落户”,进行正常的复制和表达,从而获得新物种的一种崭新的育种技术.2、基因工程的历史基因工程准备阶段:1972，第一个重组DNA分子的构建，构建人:Paul Berg及其同事PPT 基因工程诞生:1973，Cohen & Boyer首次完成重组质粒DNA对大肠杆菌的转化基因工程发展阶段的几个重要事件:一系列新的基因工程操作技术的出现;各种表达克隆载体的成功构建;一系列转基因菌株、转基因植物、转基因动物等的出现3、基因工程的内容(P9)4、基因克隆的通用策略(P12)(基因组文库(鸟枪法)+分子杂交筛选)第二章分子克隆工具酶5、限制性核酸内切酶的概念、特点、命名、分类(问答)概念:一类能识别双链DNA中特殊核苷酸序列，并使每条链的一个磷酸二酯键断开的内脱氧核糖核酸酶，主要存在于细菌体内特点(参加PPT)命名: 依次取宿主属名第一字母，种名头两个字母，菌株号，然后加上序号。
如:从Haemophilus influenze Rd中提取到的第三种限制型核酸内切酶被命名为Hind ?，Hin指来源于流感嗜血杆菌，d表示来菌株Rd，?表示序号。
分类:依据酶的亚单位组成、识别序列的种类以及是否需要辅助因子可分为:?型酶、?型(?s型)酶和?型酶。
真核细胞中有4中DNA聚合酶:α，β，γ，线粒体DNA聚合酶原核生物中3中DNA聚合酶:?，?，?6、几个基本概念粘性末端:两条多聚核苷酸链上磷酸二酯键断开的位置是交错的，对称地分布在识别序列中心位置两侧，这样形成的DNA片段末端称为~。
基因工程原理
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基因工程原理
基因工程(gene engineering)常和 以下名称混用
• 遗传工程(genetic engineering); • 基因克隆(gene cloning); • 分子克隆(molecular cloning); • 基因操作(gene manipulation); • 重组DNA技术(recombination DNA technique)
义指II型限制酶。
2. 命名：限制酶由三部分构成，即菌种名、菌
系编号、分离顺序。 例如：HindⅢ 前三个字母来自于菌种名称 H. influenzae，“ｄ”表示菌系为ｄ型血清型； “Ⅲ”表示分离到的第三个限制酶。
EcoRI—Escherichia coli RI HindⅢ—Haemophilus influensae d Ⅲ SacI (II)—Streptomyces achromagenes I (Ⅱ)
6、将目的基因克隆到表达载体上，导入寄主细胞，使之在新 的遗传背景下实现功能表达，产生出人类所需要的物质。
PPT文档演模板
基因工程原理
三、基因工程技术及其应用
PPT文档演模板
基因工程原理
转基因植物
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基因工程原理
转基因动 物作为生 物发生器
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基因工程原理
基因本身也是一个产业
Байду номын сангаас
５）限制酶切后产生两个末端，末端结构是５’-Ｐ和３’-Ｏ
Ｈ
2. 末端种类
１）３’-端突起，个数为２或４个核苷酸
Pst I 5’-CTGCAG-3’ 5’-CTGCA
G-3’
3’-GACGTC-5’ 3’-G
基因工程在初中生物中的启蒙
1.激发学生兴趣：通过展示基因工程的神奇效果，如转基因抗虫棉、转基因抗病水果等实例，让学生了解基因工程的应用前景和价值，激发学生对生物科学的兴趣和好奇心。
2.培养科学素养：通过讲解基因工程的基本原理和技术，让学生了解科学探究的过程和方法，培养学生的科学思维和探究能力。
基因工程在初中生物中的启蒙
一、引言
基因工程是现代生物技术的重要组成部分，它为人类提供了前所未有的可能性，能够改变生物体的遗传信息，从而实现对生物体的定向改造。在初中生物教学中，让学生了解基因工程的基本概念和原理，掌握基因工程的基本技术，对于培养学生的科学素养和创新能力具有重要意义。
二、基因工程的基本概念和原理
3.小组讨论：组织学生分组讨论基因工程的利弊得失，鼓励学生提出自己的观点和看法，培养学生的创新思维和批判性思维。
五、结论
基因工程作为现代生物技术的重要组成部分，在初中生物教学中具有重要的启蒙作用。通过让学生了解基因工程的基本概念和原理，掌握基因工程的基本技术，可以培养学生的科学素养和创新能力。在教学中，应注重实践操作、案例分析、小组讨论等多种教学方法的运用，激发学生的学习兴趣和探究欲望，拓展学生的知识视野，培养具有综合素质的未来公民。
同时，我们也要认识到基因工程在实践中可能面临的问题和挑战，如伦理道德、安全风险、生态影响等。在教学中，应注重培养学生的科学态度和社会责任感，让学生认识到科学技术的双重性，懂得在利用科学技术的同时，也要关注其可能带来的负面影响，为人类社会的可持续发展贡献力量。
总之，在初中生物教学中引入基因工程内容，不仅有助于培养学生的科学素养和创新精神，也是对学生开展生命科学启蒙教育的重要途径。我们应该积极探索和实践基因工程的教学方式和方法，为培养具有综合素质的未来公民奠定基础。
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Human DNA in a Goat Cell
This goat contain. s a human gene that codes for a blood clotting agent. The blood clotting agent can be harvested in the goat’s milk.
1970年，从流感嗜血杆菌中分离到一种限制性酶
Smith HO, Wilcox KW.
A restriction enzyme from Hemophilus influenzae. I. Purification and general properties. J Mol Biol. 1970;51(2):37991
4、基因工程相关的概念：
（一）克隆（clone,cloning）
（1）作为名词 ①基因型（genetype）相同的细胞或生物体的一个群体，通过无性繁 殖获得。 ③带有相同插入顺序的重组DNA分子的1个群体，如描述一个微生物 菌落，这些微生物带有共同的插入了特定DNA片断的载体分子。 （2）作为动词，即利用体外DNA重组技术将一个特定的基因或DNA 顺序插入一个载体分子。由于整个操作在分子水平上进行，所以称为 分子克隆（molecular cloning）。
1972 年 ， 美 国 斯 坦 福 大 学 P.Berg 等 在 PNAS 上 发 表 了 题 为 ∶ “ Biochemical method for inserting new genetic information into DNA of Simian Virus 40:circular SV40 DNA molecules cotaining lamda phage genes and the
基因工程 原理方法及应用
蒋爱芹 jianaq@
本课程讨论4个问题：
1 什么是基因工程——基因工程的概念
2 为什么能进行基因工程——基因工程的原理和技术
3 怎样进行基因工程——DNA体外重组，重组DNA导 入宿主细胞后扩增和表达
4 基因工程的应用和前景——对于医学来说即生产基 因工程药物和疫苗、开展基因治疗等
Plasmid In Vitro” （S. N. Cohen, A. C. Y. Chang, H. W.
Borer, and R. B. Helling, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 70:3240-3244, 1973） 的论文，宣布体外构建的细菌质 粒能够在细胞中进行表达,从而完善了Berg开创的基因重 组技术。
3）逆转录酶－1970年Baltimove和Temin等同时各自发现了 逆转录酶，打破了遗传学（生物学）中心法则，使真核基因 的制备成为可能。（原因如下） （1）真核基因组庞大而复杂， 不易制得基因图谱。 （2）即使有了基因图谱，因为真核基因有内含子，不能在 原核表达系统剪接出mRNA，没有成熟的mRNA就不能得到 相应的产物。 （3）经过逆转mRNA→cDN就方便得多。
galactose operon of Escherichia coli. Proc. Natl. Acad. Sci.
USA 69:2904-2909, 1972”，标志着基因工程技术的诞生。
第
SV40病毒是猿猴病毒
一
，是一种直径为450Å 的球形病毒，分子量
个
为28×106道尔顿。
重
SV40的DNA是环状双
（三）多利诞生的过程 1.取出第一只成年母羊乳腺的普通细胞，分离基因备用。 2.取出第二只母羊未受精的卵细胞，取出细胞核换上第一只羊 乳腺细胞核（“掉包”），放电激活该卵细胞，使之象正常受 精卵一样进行细胞分裂，直至一定阶段，胚胎成熟。 3.将成熟的胚胎移植到第三只母羊子宫中发育，妊娠（同正常 一样），最后产下多利。 这样一只与第一只羊基因百分之百一样的复制品诞生了。
（二）重组DNA技术(DNA recombination technique) 是用酶学的方法将不同来源的DNA在体外切割，连接组成一 个杂合的DNA分子的技术。DNA重组技术是基因工程的核心 内容。 （三）生物工程（Biologic engineering）：是更大范围内生产 产品的工程技术，是现代生物学中一切工程技术的总称，包 括：基因工程、酶工程、细胞工程、微生物工程、发酵工程 等。
Hamilton O.
Smith 美国 霍普金斯大学医 学院1931年--
Daniel Nathans 美国
霍普金斯大学医 学院1928年-1999年
Werner Arber 瑞士
Biozentrum大 學19Βιβλιοθήκη 9年--1978年诺贝尔奖
2）载体(“交通工具车子”)－基因工程技术诞生的第二个技术 准备 （1） 有了切割与缝合（ligase）基因DNA的工具，还得有一 个车子将重组DNA送到宿主细胞中去。 （2）1946年起，Lederberg就研究细菌性因子（F因子）， 50-60年代相继发现了R因子（抗药因子），CoE(大肠杆菌因 子)等质粒。 （3）然而，直到1973年Cohen才能将质粒作为基因工程载体 使用（至今一直是基因工程最重要最广泛使用的载体）。这 是基因工程的第二个技术准备。
样的方法进行重组连接，并获得成功。
第一个有功能重组体的构建
虽然Berg的工作具有划时代的意义，但是他们并没有证 明体外重组的DNA分子具有生物学功能。
1973年，S.N.Cohen等在美国PNAS上发表了题为 “Construction of Biologically Functional Bacterial
（一）理论上的3大发现： 1）20世纪40年代，Avery发现了生物遗传物质的化学本质是
DNA。 2）20世纪50年代，Watson-crick提出了DNA结构的双螺旋结
构模型，搞清楚了生物遗传物质的分子机制。 3）20世纪60年代，确定了遗传信息的传递方式： DNA→RNA→Pr,破译了全部遗传密码，43。
（二） 技术上的3大发明：
1）“基因剪刀”－限制性内切酶的发明 （1）20世纪40－60年代，科学家们就为基因工程设计了美好 的蓝图， 但是面对庞大的dsDNA束手无策，无从下手把它切 成单个基因片断。 （2）当时的酶学知识已有相当的发展，但是没有一个已发现 的酶能完成这样的使命。 （3） 1970年，Smith和Wilcox在流感嗜血杆菌 （Haemophilus inffuenzae）分离纯化了HindⅡ，取得了突破， 为基因工程奠定了最为重要的技术基础。
（四）此克隆非彼克隆
（五）克隆是一把双刃剑 克隆对人类社会伦理道德提出了一场非同寻常的挑战
四 基因工程的基本用途
基因工程药物 转基因植物 转基因动物 基因治疗 基因芯片技术
Bacteria can be engineered to “eat” oil spills.
转基因植物
转基因动物
Transgenic Goat
人造活细菌的细胞核
是2010年5月20日美国科学家 向世界宣布的、首例人造生 命——完全由人造基因控制的 单细胞细菌诞生，并将它命 名为“人造儿”。
意义：新的生命体可以在实 验室里“被创造”，而不是 一定要通过“进化”来完成
(二)多利 1997．2．23．，Nature杂志报道，英国爱丁斯堡罗斯林研 究所和PPL生物技术公司已经成功克隆了一只名叫多利的绵 羊（1997－2003/7/12）。 为什么以前胚胎克隆没有在世界上引起轩然大波呢? 它推翻了遗传学上一条上百年的定律：体细胞功能高度分化， 不可能重新发育成个体。
Dolly The Sheep
Hello Dolly Dolly was the first mammal cloned from an adult cell.
She was born in 1997 and died in 2003.
She was 6 when she died, about half the usual age for a sheep
第一章 基因工程的基本概念
A 基因的概念 B 基因工程的诞生和发展 C 基因工程的影响与意义 D 基因工程的基本用途 E 基因工程的支撑技术
一．基因（gene)
1、基因定义的发展
19世纪中 孟德尔 豌豆杂交试验 遗传因子 经典遗传学
20世纪初 摩尔根 果蝇杂交实验 基因连锁互换 基因学 1944年 艾弗瑞 肺炎双球菌转化实验 遗传物质DNA
分子遗传学 1953年 沃森-克瑞克 DNA双螺旋结构 分子生物学
1865年 G.J.Mendel的豌豆杂交试验 分离定律
自由组合定律
1822-1884
摩尔根（1866—1945）
基因连锁互换规律
1953年，DNA双螺旋模型的诞生
2、基因的现代定义
基因从化学上来说，指的是一段DNA或RNA顺序， 该顺序可以产生或影响某种表型（genotype，phenotype） ，可以由于突变生成等位基因变异体（体细胞父源和母源； 正常和突变基因）；从遗传学上来说，基因代表一个遗传单 位，一个功能单位，一个突变单位。
2、基因工程发展史
1）第一个实现DNA重组的人－Berg 1972年，Berg用E.coRⅠ切割SV40DNA和λphageDNA，经过 连接组成重组的DNA分子。Berg是第一个实现DNA重组的人 2）第一个取得基因工程成功的人－Cohen 1973年， Cohen Group将E.coli的tetr质粒psclol和nersrR6-3质 粒体外限制酶切割，连接成一个新的质粒，转化E.coli，在含 四环素和新霉素的平板上筛选出了terrNer,实现了细菌遗传性 状的转移。这是基因工程史上的第一个克隆化并取得成功的例 子，这一年被定为基因工程诞生的元年
五 基因工程的基本形式
第一代基因工程 蛋白多肽基因的高效表达 经典基因工程 第二代基因工程 蛋白编码基因的定向诱变 蛋白质工程 第三代基因工程 代谢信息途径的修饰重构 途径工程 第四代基因工程 基因组或染色体的转移 基因组工程