基因工程的理论基础
基因工程知识点总结归纳(更新版)
基因工程绪论1、克隆（clone）：作名词：含有目的基因的重组DNA分子或含有重组分子的无性繁殖。
作动词：基因的分离和重组的过程。
2、基因工程（gene engineering）：体外将目的基因插入病毒、质粒、或其他载体分子中，构成遗传物质的新组合，并使之掺入到原先没有这些基因的宿主细胞内，且能稳定的遗传。
供体、受体和载体是基因工程的三大要素。
3、基因工程诞生的基础三大理论基础：40年代发现了生物的遗传物质是DNA；50年代弄清楚DNA 的双螺旋结构和半保留复制机理；60年代确定遗传信息的遗传方式。
以密码方式每三个核苷酸组成一个密码子代表一个氨基酸。
三大技术基础：限制性内切酶的发现；DNA连接酶的发现；载体的发现3、基因工程的技术路线：切：DNA片段的获得；接：DNA片段与载体的连接；转：外源DNA片段进出受体细胞；选：选择基因；表达：目的基因的表达；基因工程的工具酶1、限制性内切酶（restriction enzymes）：主要是从原核生物中分离纯化出来的，是一类能识别双链DNA分子中某种特定核苷酸序列，并由此切割DNA双链的核酸内切酶。
2、限制酶的命名：属名（斜体）+种名+株系+序数3、II型限制性内切酶识别特定序列并在特定位点切割4、同裂酶：来源不同，其识别位点与切割位点均相同的限制酶。
5、同尾酶：来源不同，识别的靶序列不同，但产生相同的黏性末端的酶形成的新位点不能被原来的酶识别。
6、限制性内切酶的活性：在适当反应条件下，1小时内完全酶解1ug特定的DNA 底物，所需要的限制性内切酶的量为1个酶活力单位。
7、星号活性：改变反应条件，导致限制酶的专一性和酶活力的改变。
8、DNA连接酶的特点：具有双链特异性，不能连接两条单链DNA分子或闭合单链DNA，连接反应是吸能反应，最适反应温度是4至15度，最常用的是T4连接酶。
9、S1核酸酶：特异性降解单链DNA或RNA。
10、RNAH降解与DNA杂交的RNA，用于cDNA文库建立时除去RNA以进行第二链的合成。
基因工程知识点
基因工程各章知识点第一章绪论1．基因工程的首例操作实验三大理论基础：DNA是遗传物质、DNA的双螺旋结构和半保留复制、遗传密码的破译和遗传物质传递方式的确定三大技术基础：限制性核酸内切酶的发现与DNA的切割、DNA连接酶的发现与DNA片段的连接、基因工程载体的研究与应用基因工程的诞生：72年，P.Berg首次实现体外DNA重组：体外用EcoRI分别切割SV40和λDNA,并用T4 DNA连接酶连接成为重组的杂种DNA分子73年，S.Cohen 体外重组DNA并转化：具Kanr的E.Coli质粒R6－5和具Tetr的E.Coli质粒pSC101切割并连接转化的大肠杆菌具有双重抗性S.Cohen 和H.Boyer首次实现真核基因在原核中表达：将非洲爪蟾的DNA与E.Coli质粒（pSC101）体外切割并连接，转化大肠杆菌2．基因工程的基本概念基因工程是指将一种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种新物体（受体）内，使之稳定遗传并表达出新产物或具有新性状的DNA体外操作技术，也称为分子克隆或重组DNA 技术。
供体、载体、受体是基因工程的三大基本元件。
3．基因工程的基本操作过程a分离目的DNA片段：酶切、PCR扩增、化学合成等。
b重组：体外连接的DNA和载体DNA，形成重组DNA分子。
c转化：将重组DNA分子导入受体细胞并与之一起增殖。
d筛选：鉴定出获得了重组DNA分子的受体细胞。
e对获得外源基因的细胞或生物体通过培养，获得所需的遗传性状或表达出所需要的产物。
第二章载体1．理解用PBR322和PUC18作载体的克隆外源基因的原理。
答案不确定PBR322作载体的克隆外源基因的原理:PBR322质粒具有12 种限制性内切酶的单一识别位点：Tet r 基因内有7个酶切位点：Bam HⅠ，SalⅠ：Amp r基因内有3 个酶切位点：PstⅠ。
Eco RⅠ和HindⅢ不在抗生素基因内，不导致插入失活。
简述基因工程的理论和技术基础
简述基因工程的理论和技术基础概述基因工程是一门科学技术，通过对生物体遗传物质（基因）的改造和调控，以达到对生物体功能和特性的改变。
基因工程的理论基础和技术手段的发展在现代生物科学的发展中起着重要的推动作用。
本文将简要介绍基因工程的理论基础和主要的技术基础。
基因工程的理论基础基因工程的理论基础主要包括以下几个方面：1. 遗传学遗传学是研究遗传规律和生物遗传变异的科学。
基因工程的理论基础之一是遗传学的基本原理，包括基因的传递、表达和变异等。
遗传学提供了对生物遗传物质的基本认识，为基因工程的实践提供了理论基础。
2. 分子生物学分子生物学是研究生命现象的分子机制的科学。
基因工程的理论基础之二是分子生物学的研究成果，包括基因的结构和功能、DNA复制和转录、蛋白质合成等。
分子生物学的发展为基因工程的理论和实践提供了重要的支持。
3. 代谢途径与信号转导代谢途径和信号转导是研究生物体内物质代谢和信息传递的科学。
基因工程的理论基础之三是代谢途径和信号转导的研究进展，包括代谢途径的调控机制和信号转导的细胞信息传递方式等。
代谢途径和信号转导的研究为基因工程的应用提供了重要的理论支持。
4. 高通量测序技术高通量测序技术是指通过并行化技术和高通量数据处理能力，实现对生物体基因组的快速高效测序。
高通量测序技术的发展为基因工程提供了强大的技术支持，使得基因工程能够更快速、准确地获取和解析生物体的基因信息，从而更好地实现对基因的改造和调控。
基因工程的核心技术基础基因工程的核心技术基础主要包括以下几个方面：1. 基因克隆技术基因克隆技术是指通过分离、复制和组装DNA片段，将目标基因导入到宿主生物体中并完成表达的技术。
基因克隆技术是基因工程的核心技术之一，包括DNA提取、酶切、连接、转化和表达等步骤。
基因克隆技术的发展使得基因工程能够更好地实现基因的操作和调控。
2. 基因编辑技术基因编辑技术是指通过定向改变生物体基因组的特定序列，实现对基因组的精确编辑和改造的技术。
基因工程知识点1
基因工程知识点基因工程1、操作水平:DNA分子水平目的:定向改变遗传物质或获得基因产物。
理论基础：1）物质基础一一脱氧核甘酸2）结构基础一一规则的双螺旋结构3）中心法则，共用一套遗传密码2、基因工程（geneticengineering）: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培养以及基因产物的分离纯化过程。
（基因操作、遗传工程、重组DNA技术）。
1973年诞生的基本用途:分离、扩增、鉴定、研究、整理生物信息资源;大规模生产生物活性物质；设计、构建生物的新性状甚至新物种。
3、重组DNA技术：是指将一种生物体（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）内，使之按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的DNA体外操作程序，也称为分子克隆技术其核心步骤是DNA片段之间的体外连接。
4、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组或染色体的转移基因组工程5、基因工程诞生的理论基础:理论上的三大发现1】证实了DNA是遗传物质；2】揭示了DNA分子的双螺旋结构模型和半保留复制机理；3］遗传密码的破译和遗传信息传递方式的确定。
6、DNA双螺旋:带负电的糖一磷酸骨架在外侧,碱基在螺旋中间相互堆叠，以5'-3'方向反向平行关系。
第二章用于核酸操作的工具酶1、寄主的限制和修饰现象：［1］作用:保护自身DNA不受限制；破坏入侵的外源DNA,使之降解。
【2】入侵噬菌体的子代便能高频感染同一宿主菌，但却丧失了在其原来宿主细胞中的存活九因为它们在接受新宿主甲基化酶修饰的同时,也丧失了原宿主菌甲基化修饰的标记。
2、限制性核酸内切酶的命名：如:HindI属名(H)+种名(in)+株名(d)+类型(I)II型限制性核酸内切酶的基本特性:识别双链DNA分子中4-8对碱基的特定序列,大部分酶的切割位点在识别序列内部或两侧,识别切割序列呈典型的旋转对称型回文结构。
基因工程
（三）分子运输车——运载体 要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物 体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细 胞内去！能将目的基因送入细胞的工具就是运载体。
常用的载体有质粒、噬菌体、 动植物病毒等；最早用的载体 是一种环状DNA——质粒。
目 的 基 因 插 入 位 点
运载体必须同时满足三个 要求：①具有多个限制酶 切点；②能进入受体生物 细胞并在受体生物细胞内 复制并表达；③具有标记 基因；④对受体细胞无害。
为什么要进行检测
第一步：获取物不同基因的许多DNA 片段，导入受体菌的群体中，各个受体而储存一种 生物的全部基因部分基因操作环境 操作对象 操作水平
基本过程
生物体外（人工） 基因 DNA分子/基因水平
剪切→拼接→导入→表达 （基因的分离转移、复制表达）
结果
人类需要的基因产物（按照 人们的意愿，定向改造生物 的形状），一旦成功便可遗 传。
基因工程特点 ①它是一种按照人们意愿，定向改造生物遗 传性状的技术 ②在DNA分子水平上操作 ③是在体外进行的人为的基因重组 ④一旦成功，便可遗传
（一）“分子手术刀”——限制性核酸内切 酶 1、来源： 主要来自原核生物
2、特点： 具有专一性（特异性）
表现在两方面： (1)识别双链DNA中特定核苷酸序列 (2)切割特定序列中的特定位点 特定部位的两个核苷酸之间的 3、作用： 磷酸二酯键断开 4、结果： 产生黏性末端或平口末端
SmaⅠ
平口末端
目的基因
2、目的基因与运载体结合 形成重组DNA分子
核心
注意：要用同 一种限制酶切 取目的基因和 运载体，并用 DNA连接酶 连接。
资 料:
科学家在培育抗虫棉时，经过了许多复杂的 过程和不懈的努力，才获得成功。 起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体 质粒中，然后导入棉花的受精卵中，结果抗虫基 因在棉花体内没有表达。 然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子(抗 虫基因首端)，导入棉花受精卵，长成的棉花植株 还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫 基因的质粒中插入终止子(抗虫基因末端)，导入 棉花受精卵，结果成长的植株，有了抗虫能力。
基因工程的三大理论基础
基因工程的三大理论基础基因工程是一门涉及基因的科学，旨在通过改变生物体的遗传物质来创造新的特性或改善现有特性。
基因工程的发展离不开三个理论基础，它们分别是DNA重组技术、基因克隆和基因编辑技术。
1. DNA重组技术DNA重组技术是基因工程的核心理论基础之一。
它通过将不同来源的DNA片段进行切割和拼接，实现了对基因组的重组和改变。
此技术的发明和应用极大地推动了基因工程的发展，使得科学家们能够精确地操作和修改基因。
DNA重组技术的关键是酶切酶和连接酶。
酶切酶能够识别特定的DNA序列并切割下来，而连接酶则能将不同的DNA片段粘接在一起。
通过这些酶的作用，科学家们能够创造出新的DNA序列，将它们导入到宿主细胞中，从而改变或增强其遗传特性。
2. 基因克隆基因克隆是基因工程的另一个重要理论基础。
它通过将感兴趣的基因从一个物种中提取并复制到另一个物种中，实现对目标基因的扩增和传递。
基因克隆技术的发展使得科学家们能够将特定基因的功能进行研究和利用，为基因工程的应用提供了重要的手段。
基因克隆的过程包括DNA片段的提取、载体的构建、转化和筛选等步骤。
科学家们首先需要从目标生物中提取出含有目标基因的DNA片段。
然后，他们会将这些DNA片段插入到一个称为载体的DNA分子中，形成重组DNA。
接着，重组DNA会被导入到宿主细胞中，使得宿主细胞中的DNA含有目标基因。
最后，科学家们利用不同的筛选方法，筛选出带有目标基因的细胞。
3. 基因编辑技术基因编辑技术是基因工程的最新理论基础之一，也是最受关注和热议的技术之一。
它通过直接修改生物体的基因组，实现对基因的精确编辑和改变。
基因编辑技术的出现为基因疾病的治疗和基因改良提供了全新的方法和途径。
目前最常用的基因编辑技术是CRISPR-Cas9系统。
这一系统利用特定的RNA 分子和酶切酶Cas9，能够直接识别并切割目标DNA序列。
科学家们可以通过设计合适的RNA分子，引导Cas9酶切割到特定的DNA序列，从而实现对基因组的编辑和改变。
基因工程理论基础有哪些
基因工程理论基础有哪些引言基因工程是一门综合多学科的科学，它涉及到生物学、化学、遗传学等领域的知识。
基因工程的发展已经取得了许多重要的成果，并在农业、医学、能源等领域带来了巨大的影响。
本文将介绍基因工程的理论基础，包括基因结构、DNA重组技术、基因转导等内容。
1. 基因结构基因是生物体内控制遗传特征的基本单位，它决定了一个个体的遗传信息。
基因由DNA分子构成，是一条具有特定序列的核酸链。
基因可以被分为外显子和内含子两个部分，外显子编码蛋白质的氨基酸序列，而内含子则是在转录过程中被剪接掉的序列。
基因结构的理解对于基因工程的实践非常重要。
2. DNA重组技术DNA重组技术是基因工程的核心技术之一。
它可以将来自不同生物体的DNA 片段进行组合，从而产生新的基因组合。
DNA重组技术的基本步骤包括DNA片段的切割、连接和转导。
通过DNA重组技术，可以改变生物体的基因组，引入新的性状或修复有缺陷的基因。
3. 基因转导基因转导是将外源基因导入到目标细胞中的过程。
它可以利用媒介物如病毒、细菌或基因枪等，将外源基因送入细胞内，并使其在细胞内表达。
基因转导技术在基因工程中有广泛的应用，可用于治疗遗传性疾病、生产蛋白质等。
4. 基因编辑技术基因编辑技术是一种新兴的基因工程技术。
它利用特定的酶类，如CRISPR-Cas9系统，精确地修改生物体的基因。
基因编辑技术能够实现基因的添加、删除或修饰，为基因工程带来了更多的可能性。
5. 基因调控机制基因工程的另一个重要方面是研究基因的调控机制。
基因调控是指通过转录因子、表观遗传修饰等方式调控基因的表达水平。
了解基因的调控机制可以帮助我们更好地利用基因工程技术，实现对生物体性状的精确调控。
结论基因工程作为一门前沿的科学，其理论基础包括基因结构、DNA重组技术、基因转导、基因编辑技术和基因调控等重要内容。
掌握这些基础知识对于深入理解和应用基因工程至关重要。
随着科学技术的不断进步，基因工程在农业、医学等领域的应用前景广阔，必将为人类社会带来更多的福祉。
基因工程(转基因技术、基因拼接技术)诞生的理论基础
2．DNA连接酶 常用类型 E·coli DNA连接酶
来源
__大_肠__杆__菌___
功能
连接黏性末端
T4DNA连接酶 T4噬菌体
连接黏__性__末__端__和__平__末___端_
结果
恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二 酯键
限制性核酸内切酶与DNA连接酶的关系
3．载体
(1)常用载 体——质粒
1．下列关于基因工程中有关酶的叙述不．正确的是 ( ) A．限制性核酸内切酶水解相邻核苷酸间的化学键打断DNA B．DNA连接酶可将末端碱基互补的两个DNA片段连接 C．DNA聚合酶能够从引物末端延伸DNA或RNA D．逆转录酶以一条RNA为模板合成互补的DNA 解析：DNA聚合酶只能从引物末端延伸DNA而不能延伸RNA； 限制性核酸内切酶水解相邻核苷酸间的化学键打断DNA； DNA连接酶可将末端碱基互补的两个DNA片段连接；逆转录 酶以一条RNA为模板合成互补的DNA。 答案：C
②基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造
[效果自评组合式设计]
一、在小题集训中洞悉命题视角
1．限制酶只能用于切割目的基因。
( ×)
2．DNA连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来。(×)
3．E·coli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末
端。
(× )
4．质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体。
具有特殊的标记基因 便于重组DNA的鉴定和行切割、分离 (1)直接分离从cDNA中获取：即利用mRNA反
转录形成
利用PCR扩增技术：获取大量目的基因
(2)人工化学合成：适用于分子较小的基因。
目的基因的检测与鉴定
3、生物界共用一套 遗传密码
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干扰素分子结构
干扰素生产车间 LuDong University
基因工程干扰素( 二）
基因工程人干扰素α-2b（安达芬） 是我国第一个全国产 化基因工程人干扰素α-2b，具有抗病毒，抑制肿瘤细胞 增生，调节人体免疫功能的作用，广泛用于病毒性疾病 治疗和多种肿瘤的治疗，是当前国际公认的病毒性疾病 治疗的首选药物和肿瘤生物治疗的主要药物。
1.DNA的双螺旋结构1953年构建模型
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二.DNA的规则双螺旋结 构 ⅰDNA分子是由两条反向平行的脱氧核 苷酸长链盘旋成双螺旋结构。
ⅱDNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接， 排列在外侧，构成基本骨架；碱基在内 侧。 ⅲ两条链上碱基通过氢键连结起来，形 成碱基对，且遵循碱基互补配对原则 （A与T配对，G与C配对）。
编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核细胞与 真核细胞基因结构一样长吗？
真核细胞基因编码区具有内含子，比原核细胞长。
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②中心法则的确立
克里克等提出中心法则。
复制
转录 DNA 逆转录 RNA
翻译 蛋白质
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③遗传密码的破译
1963年尼伦伯格和马太破译编码氨基酸的遗传密码，1966年霍 拉纳用实验加以证明。 LuDong University
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ⅱ真核细胞的基因结构
非编码区 编码区上游 启动子 与RNA聚酶 结合位点 不能转录 为mRNA， 不能编码 蛋白质 外显子 能够编码蛋 白质的序列 内含子 能够转录为 mRNA，不 能够编码蛋 白质的序列 编码区 非编码区 编码区上游 终止子 不能转录 为mRNA， 不能编码 蛋白质
非编码区 编码区上游 启动子 与RNA聚酶 结合位点 编码区
1.基因结构
非编码区 编码区下游 终止子
RNA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点，并与其 结合。转录开始后，RNA聚合酶沿DNA分子移动，并 与DNA分子的一条链为模板合成RNA。转录完毕后， RNA链释放出来，紧接着RNA聚合酶也从DNA模板链 上脱落下来。
非编码区与内含子都是基因结构中不能编码蛋白质 的序列，它们有哪些不同？ 内含子能转录为 mRNA LuDong University
原核细胞与真核细胞的基因结构比较 原核细胞
不同点胞
编码区是间隔的、 不连续 _____的
相同点
都由能够编码蛋白质的编码区 ______和 非编码区组成的 具有调控作用的______
存在位置：染色体DNA、线粒体、叶绿体、质粒
基因都能够储存、传递和表达遗传信息，也都 可能发生突变，从而决定生物体的性状。基因 之所以能够行使这些重要功能，是与它的结构 有密切关系的。那么，基因的结构究竟是怎样 的？ 原核细胞和真核细胞的基因结构相同吗？ LuDong University
基因的分子生物学
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下面是DNA分子结构模式图，说出图中1－10的名称：
1. 胞嘧啶 2. 腺嘌呤 3. 鸟嘌呤 4. 胸腺嘧啶 5. 脱氧核糖 6. 磷酸 7. 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 8. 碱基对 9. 氢键 10. 一条脱氧核苷酸链的 片段
10
8
G
1
T
2
C
9
3
A
4 7
5
6
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③DNA通过半保留复制和碱基互补配对保证准确复制
DNA的半保留复制
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2.外源基因在受体细胞内表达的理论基础 ①基因是具有遗传效应的DNA片段，是生物体遗传物 质的结构和功能单位。 遗传信息：基因脱氧核苷酸对序列（碱基对序列）。
遗传效应：能够转录为mRNA，翻译为蛋白质的功能。
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基因工程的基本概念
一、 重组DNA技术的基本定义
重组DNA技术是指将一种生物体（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）内，使之按照人们的意愿稳定遗传
并表达出新产物或新性状的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
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其它基因工程药物
人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实 现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类的健 康水平发挥了重大的作用。
人 造 血 液 及 其 生 产
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基因诊断与基因治疗
运用基因工程设计制造 的“DNA探针”检测肝 炎病毒等病毒感染及遗 传缺陷，不但准确而且 迅速。通过基因工程给 患有遗传病的人体内导 入正常基因可“一次性” 解除病人的疾苦。 我国研究人员正在制备用于 基因治疗的基因工程细胞
大基本元件。
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基因工程的基本原理
一、 重组DNA技术的理论基础
20世纪初 摩尔根 果蝇杂交实验 基因 1944年 基因学
艾弗瑞 肺炎双球菌转化实验 遗传物质DNA 分子遗传学
1973年 伯格-杰克森-考恩-鲍耶 DNA分子体外拼接 基因工程
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第四章 基因工程
第一节 、基因工程的基本原理和技术
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2000：果蝇的基因组图谱绘制完成；人类基因组图 谱的绘制工作完成。
2002：疟原虫、按蚊的基因组图谱完成；完成水稻、 小鼠的基因组图谱。 2003：意大利培育出第一匹克隆马，人类基因组序 列基本完成。
一 、 引 言
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基因工程胰岛素（二）
将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L 培养液就能产生100g胰岛素！大规模工业化生 产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题， 还使其价格降低了30%-50%! 胰 岛 素 生 产 车 间
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基因工程干扰素（一）