基因工程的基本操作程序主要基本步骤
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。
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(精华)
补充：基因的结构
(2)真核基因的结构：
非编码区
编码区
外显子 内含子
启动子
非编码区 终止子
mRNA前体 成熟mRNA
转录 加工 翻译
肽链
一、目的基因的获取 1. 什么是目的基因？
——主要是指编码蛋白质的结构基因。
2. 获取方法：(1)从基因中获取：①基因：——将含有某种生物不同基因的许多DNA片段， 导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含 有这种生物的不同基因。②基因的分类：按外源DNA片段的来源分类
基 因 组 文 库基因的获取 1. 什么是目的基因？
——主要是指编码蛋白质的结构基因。
2. 获取方法：(1)从基因中获取：③获取目的基因的根据：
——根据目的基因的有关信息，例如，根据基 因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体 上的位置、基因的转录产物mRNA，以及基因 的表达产物蛋白质等特性来获取目的基因。
2. 获取方法：
(2)利用PCR技术扩增目的基因：
⑥PCR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 DNA在高温下变性解旋
不 方式
同 场所
体外复制
解旋酶催化 细胞核内
点 酶 热稳定的DNA聚合酶 细胞内的DNA聚合酶
终止子
启断终能，动止终与酶R结它子止N合是m：A位聚R位点合N于A调基转起的聚控录点因转合遗的录酶传编尾首识(信编码端别息码蛋的序的和白列一表结质) 达段合特的殊部转 终的位录 点D，N有A了片断 它才能驱动基因转录(调出控序m列R)NA，最终获得蛋白
一、目的基因的获取
1. 什么是目的基因？
基因工程的基本操作程序——彭真课件
易感染双子叶植物和裸子植物，对大多
数单子叶植物没有感染能力
②原理：Ti质粒上的T---DNA可以转 移到受体细胞，并整合到受体细胞染 色体的DNA上。
③转化过程:
Ti质粒
构建
表 达
转入
农 杆
导入
目的基因
载 体
菌
植 物
插入
细
胞
植物细胞 表达 染色DNA
新 性 状
（2）子 种生种生物的 全部基因的有关信息。 如：根据基因的核苷酸序列
基因的功能 基因在染色体上的位置 基因的转录产物mRNA 基因翻译产物蛋白质等特性
P15思考与探究
2、检测目的基因是否转录出了mRNA ①方法: 分 子 杂 交
②过程: 用上述探针和转基因生物的mRNA杂交,若出 现杂交带,表明目的基因转录出了mRNA
3、检测目的基因是否翻译成蛋白质
方法: 抗原抗体杂交
（3）检测目的基因是否翻译成蛋白质 方法——抗原-抗体杂交
Bt毒素蛋白
抗体
与RNA聚合酶 结合位点
外显子
内含子
真核细 胞的
基因结 构
外显子：能编码蛋白质的序列 编码区
内含子：不能编码蛋白质的序列
非编码区 ：有调控作用,上游有启动子，下
游有终止子
非编码序列： 包括非编码区和内含子
原核细胞与真核细胞的基因结构比较
不同点 相同点
原核细胞
真核细胞
编码区是 _连__续__的
编码区是间隔的？
将含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 个受体菌分别含有这种生物的不同基 因，称为基因。基因基因组
部分基因 （cDNA）基因组DNA与cDNA的比较
基因工程的基本操作程序的四个步骤
基因工程的基本操作程序的四个步骤英文回答：Gene engineering, also known as genetic engineering, is a scientific field that involves manipulating an organism's genes to achieve desired traits or characteristics. The basic operation procedures of gene engineering can be divided into four steps: identification of target gene, isolation of target gene, gene modification, and gene expression.The first step in gene engineering is theidentification of the target gene. This involvesidentifying the specific gene that is responsible for the desired trait or characteristic. Scientists use various techniques, such as DNA sequencing and gene mapping, to identify and locate the target gene within the organism's genome. For example, if researchers want to enhance the disease resistance of a crop, they would identify the gene that codes for disease resistance.Once the target gene has been identified, the next step is to isolate it from the organism's genome. This is done through a process called gene isolation. Scientists use enzymes, such as restriction enzymes, to cut the DNA at specific points and isolate the target gene. The isolated gene is then purified and prepared for further manipulation. For instance, if the target gene is responsible for producing a specific protein, scientists would isolate the gene coding for that protein.After the target gene has been isolated, the next stepis gene modification. This involves altering the targetgene to introduce desired changes or traits. Scientists can use various techniques, such as gene splicing or gene synthesis, to modify the gene. Gene splicing involvescutting the target gene and inserting new DNA sequences, while gene synthesis involves creating an entirely new gene from scratch. For example, if scientists want to create a genetically modified organism that produces a higher yieldof a particular crop, they would modify the target gene responsible for crop yield.The final step in gene engineering is gene expression. This step involves introducing the modified gene into the target organism and ensuring that it is expressed or activated. Scientists use techniques such as gene delivery systems or gene transfer to introduce the modified geneinto the organism's cells. Once inside the cells, the modified gene is integrated into the organism's genome and starts producing the desired trait or characteristic. For instance, if scientists have modified a gene to produce a specific enzyme in a bacteria, they would introduce the modified gene into the bacteria and ensure that the enzymeis expressed and produced.中文回答：基因工程，也被称为遗传工程，是一门涉及操纵生物体基因以实现所需特征或特性的科学领域。
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。
李林生物有关基因工程大题的笔记
李林生物有关基因工程大题的笔记# 题目。
基因工程是在现代生物学中具有重要意义的技术手段。
请回答下列有关基因工程的问题：（1）基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：目的基因的获取、______、将目的基因导入受体细胞、______。
（2）在获取目的基因时，常用的方法有从基因文库中获取、______和利用PCR技术扩增目的基因等。
如果要从动物细胞中获取胰岛素基因，一般采用的方法是______。
（3）基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个完整的基因表达载体至少包括目的基因、______、______、标记基因等部分。
标记基因的作用是______。
（4）将目的基因导入植物细胞常用的方法有农杆菌转化法、______和花粉管通道法等；将目的基因导入动物细胞最常用的方法是______；将目的基因导入微生物细胞常用的方法是______。
（5）目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过______才能知道。
检测目的基因是否插入到受体细胞的染色体DNA上，采用的方法是______；检测目的基因是否转录出了mRNA，采用的方法是______；检测目的基因是否翻译成蛋白质，采用的方法是______。
# 解析。
（1）基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。
解析：基因表达载体的构建是为了使目的基因在受体细胞中能够稳定存在并表达；目的基因的检测与鉴定是为了确认目的基因是否成功导入以及是否正常表达。
（2）在获取目的基因时，常用的方法有从基因文库中获取、人工合成法和利用PCR技术扩增目的基因等。
如果要从动物细胞中获取胰岛素基因，一般采用的方法是从基因文库中获取。
解析：人工合成法可以根据已知的基因序列或氨基酸序列合成目的基因；动物细胞中的基因数量众多，要获取特定的胰岛素基因，从基因文库中获取较为合适。
（3）基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个完整的基因表达载体至少包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分。
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转基因马铃薯
1.抗虫转基因植物
2.抗病转基因植物
3.其他抗逆转基因植物
4.利用转基因改良植物的品质
动物基因工程前景广阔
畜牧养殖业：培养具有各种优良品质的 转基因动物（具有抗病能力、高产仔率、 高产奶率、高质量的皮毛）
方法：将某些特定基因与病毒DNA构
成重组DNA，然后通过感染或显微注射 技术将重组DNA转移到动物受精卵中
基因工程
一、 “分子手术刀” ——限制性核酸内切 酶
1、来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的一
种酶。能将外来的DNA切断，由于这种 切割作用是在DNA分子内部进行的，故 名限制性内切酶。
2、种类：4000种。
3、作用：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。
二、动物基因工程前景广阔
1.用于提高动物生长速度
2.用于改善畜产品的品质 3.用转基因的动物生产药物
1、传统制药：直接从生物体 的组织、细胞或血液中提取
例：4~5克/100公斤猪、牛的胰腺
缺点：产量低、价格昂贵
2.“工程菌”制药
（1）什么叫“工程菌”？ 用基因工程的方法，使外源基因得
到高效表达的菌类细胞株系。（如： 含有人胰岛素基因的大肠杆菌菌株、 含有抗虫基因的土壤农杆菌菌株）
思考：检测mRNA 是否合成，可以用分子杂##个体生物学水平的鉴定——
• 受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因 完成了表达吗？
不能，受体细胞必须表现出特定的性状， 才能说明目的基因完成了表达。
若不能表达， 要对抗虫基因 再进行修饰。
1、作用：恢复被限制性内切酶切开了的两个 的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
2、分类：从大肠杆菌中分离得到 从T4噬菌体分离得到
3、区别：E.coli连接黏性末端 T4既能连接黏性末端，又可以连接 平末端（效率低）
“分子运输车”——基因进入细胞的载体
1、常用载体：质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒
2、质粒：最常用的载体 是一种裸露的、结构简单、独立于拟核 之外、并具有自我复制能力的双链DNA 分子
直接分离 片段→不同受体细
有盲目性，
法
胞→DNA片段扩增→ 操作简便 目的基因含
（鸟枪法）目的基因细胞→目 的基因
有不表达的 内含子
反转录法
mRNA →单链DNA →双链DNA
专一性强，操作过程麻
目的基因 烦，mRNA
不含内含 生存时间短，
子
技术要求高
据已知的 氨基酸序 列合成
氨基酸序列 mRNA 双链DNA
1）高产、稳产和具优良品质的品种 用基因工程的方法可以改善粮食作物的
蛋白质含量。如“向日葵豆”植株。 2）抗逆性品种
将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗 盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作 物体内，将从根本上改变作物的特性。如转 基因抗虫棉。
迄今为止，人们已获得了 数百种转基因植物：抗病、 抗虫、抗除草剂、抗逆、作 物的高产优质、果蔬储存、 作物的固氮能力、药物生产 及环境美化等
例：100克/2000升大肠杆菌培养液
（2）优点：高质量、低成本
（3）基因工程药品：60余种
生长激素释放抑制素——参与生长的调节 可用来治疗肢端肥大症、急性胰腺炎等疾病
胰岛素——治疗糖尿病 TPA（组织纤维酶原激活剂） ——治疗心脏、
卵细胞或胚胎细胞（转基因动物） 回
步骤四：目的基因的检测与鉴定
氨苄青霉 素抗性基因
四环素 抗性基因
四、目的基因的检测与鉴定
1、检测与鉴定的目的 目的基因进入受体细胞后，是否可以稳定维持 和表达其遗传特性
2、 检测目的基因是否插入了转基因生物的染色体DNA上
检测目的基因是否转录出了mRNA
检测目的基因是否翻译成蛋白质 另外：个体生物学水平的鉴定
质粒作为 载体的条件:
能在宿主细胞内复制并稳定 的遗传 具有多个限制酶切点
具有某些遗传标记基因（标记基因
基因工程的基本操作程序主要包括 四个基本步骤：
1）目的基因的获取 2）基因表达载体的构建 3）将目的基因导入受体细胞 4）目的基因的检测与鉴定
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过程
优点
缺点
供体细胞DNA →DNA
工作量大，
1973年,由美国科学家科恩等人用重组 DNA技术首次获得转基因大肠杆菌。从此 以后，基因工程作为一个新兴的研究领域
得到了迅速的发展: 农牧业
工业
环境保护 能源
医药卫生
一、植物基因工程硕果累累
转基因工程技术主要用于提高浓作物的抗逆能力,以及改 良农作物的品质和利用植物生产药物等方面.
基因工程在农业上的应用：
4、结果：形成两种末端 粘性末端
平末端
二、 “分子缝合针” —— DNA连接酶
1、种类：两类
E·coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶
2、作用部位：磷酸二酯键
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙 “缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连 接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。
“分子缝合针”——DNA连接酶
步骤三：目的基因导入受体细胞---转化
• 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。
3将目的基因导 入受体细胞
受体细胞：细菌
氯化钙
基因工程中常用的 细胞壁的通透性增大 受体细胞有大肠杆 菌、枯草杆菌、土 壤农杆菌、酵母菌 重组质粒进入受体细胞 和动植物细胞等。
专一性最 强，目的 基因不含 内含子
目前复杂的 尚不知的核 苷酸序列不 能合成
2目的基因与运载体结合
首先要用一定的限制酶切割质粒，使质粒出现 一个切口，露出黏性末端。
然后用同一种限制酶切断目的基因，使其产生 相同的黏性末端。
将切下的目的基因的片段插入质粒的切口处， 再加入适量DNA连接酶，质粒的黏性末端与 目的基因DNA片段的黏性末端就会因碱基互 补配对而结合，形成了一个重组DNA分子。
目的基因随受体细胞的繁殖而复制
受体细胞的选择
1、原核生物细胞：
（1）优点：容易摄取外界的基因（目的基因），
繁殖快，便于培养和基因操作
（2）主要生物：大肠杆菌、蓝藻
2、真核生物细胞：
酵母
主 要 生 物
植物细胞——活的植物离体体细胞在 合适的培养条件下比较容易再分化成 植株（转基因植物）
动物细胞——常采用生殖细胞、受精 返