基因工程原理与技术
基因工程(基因工程的主要技术与原理分子杂交技术)
Southern杂交主要用来判断某 一生物样品中是否存在某一基因， 以及该基因所在的限制性酶切片 段的大小。（DNA水平）
Southern杂交也可检测目的基 因的拷贝数。
CK 1 2 3 4 5
Southern bloting
这种检测方法与其它免疫学方法的不同是，一方面 可以避免非特异性的免疫反应，而且更关键的是可以 检测出目标蛋白质的分子量，从而直观的在滤膜上显 示出目标蛋白。
五、Dot blot hybridization
1、原理：
在Southern杂交的基础上发展起来的用于 快速检测特异核酸分子的杂交技术。将核酸 样品直接转移到适当的滤膜上，然后进行杂 交检测。
凝胶
3）转移并固定到滤膜上
通过毛细管渗吸或电转移或真空转移的方式，将凝 胶上的DNA转移到硝酸纤维素滤膜或尼龙膜上。最后 通过80℃处理或紫外线照射将DNA固定在滤膜上。
Southern blotting 装置示意图
4）探针的制备及杂交
预杂交：将结合了DNA分子的滤膜先与特定的预 杂液进行预杂交，也就是将滤膜的空白处用鱼精 DNA或牛奶蛋白封闭起来，防止在杂交过程中滤膜 本身对探针的吸附。
当用一个标记的核酸分子与核酸样品杂交, 便可查明该样品中是否存在与该标记核酸分 子具有同源性的核酸分子。这个标记的核酸 分子称为探针(probe)，可以是DNA，也可以 是RNA，或合成的寡核苷酸。
二、基本过程
1、核酸印迹（Nucleic acid blotting): 将核酸样品（DNA、RNA或蛋白质）在凝胶
在1975年，由英国的E. Southern首先设计发明的， 因此又称为Southern杂交（Southern blotting)。
基因工程的原理和技术
基因工程的原理和技术
基因工程是指通过改变生物体的基因组来产生特定的生物体或改进生
物体的性状的一种技术。
对于基因工程的原理和技术，浙科版的教材中介
绍了以下几个方面：
1. 基因定位和克隆技术：基因定位和克隆是基因工程中非常关键的
技术。
它主要通过将目标基因定位到其中一特定位点，并将其克隆出来以
便进一步研究和改造。
其中，基因定位技术包括Southern杂交，杂交阳
性克隆以及反向遗传学方法等；而基因克隆技术主要是利用重组DNA技术，包括PCR、限制性内切酶切割、DNA连接以及基因载体构建等。
3.基因传递技术：基因传递技术是将外源基因导入到目标生物体中的
一种方法。
常用的基因传递技术包括质粒转化、基因枪、农杆菌介导转化等。
在这些方法中，质粒转化是一种最为常用的技术，它通过将外源基因
插入原核生物的质粒中，然后将质粒导入到宿主细胞中，使外源基因表达
出来。
4.基因表达调控技术：基因表达调控技术是指通过改变生物体的基因
表达水平来影响其性状的一种方法。
其中，转基因技术是最为常见的基因
表达调控技术之一、它通过将目标基因导入到宿主细胞中，并使其在宿主
细胞中得到表达，从而改变宿主细胞的性状。
此外，还有RNA干扰技术、
基因靶向技术等也是常用的基因表达调控技术。
《基因工程原理与技术》标准答案及评分标准
基因工程原理与技术标准答案及评分标准基因工程指的是通过人工方式对基因进行改造和操纵的过程。
它可以用于医学、农业等方面，对人类发展有很大的帮助。
本文将讨论基因工程的相关原理和技术，并提供标准答案与评分标准。
基因工程原理基因工程的核心就是将一种生物的基因插入到另外一种生物的染色体中，使其能够表达出来。
这其中涉及到四个基本步骤：1.选择目标基因：基因工程的第一步是选择有用的目标基因或特定序列，例如生产某种蛋白质或预防某种疾病。
这个基因可以来自于同一个物种，也可以来自于不同的物种。
2.分离目标基因：通过PCR等操作方法，从源生物体中分离出目标基因或特定序列。
这个过程需要一些先进的实验设备和技术。
3.构建基因载体：基因载体是指能够将目标基因运输到宿主细胞内的一种工具。
核酸酶、启动子、激活子和选择性标记等组成的载体可以随基因一起被传递到新宿主中。
常见的载体包括质粒、病毒等。
4.转染宿主细胞：将基因载体导入宿主细胞中，由于载体被宿主细胞所识别为内部信号，因此新基因被集成到其中。
在此之后，新细胞会遵守基因指令来生产目标产物。
最终这些产物在细胞的之后表达出来。
基因工程技术当前最广泛的基因工程技术有以下几种：PCR技术PCR即聚合酶链式反应，是国际上公认的一项重要技术，可以大量扩增特定DNA片段。
PCR技术的成功充分利用了DNA铅笔的主要特征——可复性。
质粒技术质粒是一种能在宿主细胞内复制的DNA片段，它被用来在宿主细胞中表达新基因。
通过构建不同种类的质粒，科学家可以选择不同的表达方式、不同的策略，达到理想的目标。
基因芯片技术基因芯片技术能够同时检测大量的目标物种在细胞内或组织内的表达量，相当于一个诊断的“试纸条”。
目前的基因芯片，也称为microarray（微阵列），可以在同一芯片上实现数万甚至上百万种基因的检测和分析。
标准答案及评分标准对于基因工程原理和技术的掌握，学生应该有以下方面的表现：（以下为标准答案）•理解基因工程的基本原理和操作过程；•了解基因工程中常用的技术手段；•掌握PCR技术、质粒技术和基因芯片技术的概念和原理。
基因工程的原理与应用例题和知识点总结
基因工程的原理与应用例题和知识点总结基因工程，这个听起来充满科技感的词汇，其实已经在我们的生活中发挥着越来越重要的作用。
它就像是一把神奇的钥匙，打开了生命奥秘的大门，让我们有能力对生物的基因进行改造和重组，从而实现各种奇妙的目标。
接下来，让我们一起深入了解基因工程的原理，并通过一些例题来巩固知识，同时总结其广泛的应用。
一、基因工程的原理基因工程，简单来说，就是在分子水平上对基因进行操作的技术。
它基于几个关键的原理：首先是“中心法则”。
我们知道，遗传信息从 DNA 传递到 RNA，再从 RNA 翻译成蛋白质，这是生命遗传信息传递的基本规律。
基因工程就是要在这个过程中进行干预。
其次，基因是具有特定碱基序列的 DNA 片段。
通过特定的工具，我们能够识别、切割和连接这些片段。
再者，不同生物的基因具有相同的化学本质，这意味着我们可以将一种生物的基因转移到另一种生物中，并使其发挥作用。
而实现基因工程操作的关键工具包括限制酶、DNA 连接酶和载体。
限制酶能够识别特定的碱基序列，并在特定的位点切割 DNA 分子；DNA 连接酶则负责将切割后的 DNA 片段连接起来；载体，如质粒、噬菌体等，能够将目的基因运送到受体细胞中。
二、基因工程的例题为了更好地理解基因工程的原理，让我们来看几个例题。
例 1：假设我们要从一种细菌中获取一个具有抗药性的基因，并将其转移到一种植物细胞中，使其获得抗药性。
首先，我们需要使用特定的限制酶来切割含有抗药基因的细菌 DNA 和植物细胞的 DNA。
然后，用 DNA 连接酶将抗药基因与植物细胞的 DNA 连接起来。
最后，通过适当的方法将重组后的 DNA 导入植物细胞。
例 2：给定一段 DNA 序列，要求找出可能的限制酶切割位点。
这就需要我们熟悉常见限制酶的识别序列，并运用相关知识进行分析。
三、基因工程的应用基因工程的应用范围极其广泛，给人类带来了诸多的好处。
在农业领域，基因工程使得我们能够培育出具有优良性状的农作物。
基因工程的原理和技术
基因工程的基本原理：
让人们感兴趣的基因（即目的基因）在宿主细 胞中稳定和高效的表达。根据不同的实验目的，目 的基因可以有很多种，如抗虫基因、抗病基因、抗 除草剂基因、人胰岛素基因和人干扰素基因等。因 此表达的产物各不相同。通过基因工程的基本操作 ，就能实现目标。
二、基因操作的基本步骤
第三步：将目的基因导入受体细胞
选择的关键是分析基因工程的最终目的，按转基因的目的来选择：
基因工程的 最终目的
得到大量特 殊蛋白质
得到转基因动物 得到转基因植物
常用的受 体细胞
大肠杆菌 等微生物
受精卵 植物体细胞
导入的方法
Ca2＋处理法 显微注射法 农杆菌转化法
将目的基因导入微生物细胞
常选细菌 作受体细胞的原因：它 们繁殖力极强，生长速 度很快，短期内就会产 生大量后代，所以把目 的基因转入这些细菌， 就能在短时间内得到大 量的目的基因产物。
细菌的检测：
将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中 是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的 菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。
无表达产物
无表达产物
有表达产物
无表达产物
多细胞生物的检测： 将每个受体细胞单独培养并诱导发育成完整个体， 检测这些个体是否表现出相应的性状。
例：抗虫棉检测
用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不 出现中毒症状，说明未摄入目的基 因或摄入目的基因未表达。
例：下列有关基因表达载体的构建说法正确的是( C ) A．限制性核酸内切酶的功能是切割各种DNA分子 B．基因工程中经常用到的酶只有DNA连接酶和限制性 核酸内切酶 C．将目的基因与载体结合的过程，实际上就是不同来 源的DNA重新组合的过程 D．具有粘性末端的目的基因片段插入质粒的切口处， 先形成磷酸二酯键，再形成氢键
基因工程的原理和技术有哪些
基因工程的原理和技术有哪些1. 引言基因工程是一门以改变生物体的遗传信息为核心的生物技术领域。
通过改变生物体的基因组，基因工程使得我们能够实现对生物体的精准编辑和控制，以达到特定的目的。
本文将介绍基因工程的原理和常见的技术，包括基因克隆、DNA测序、PCR扩增、CRISPR-Cas9系统等。
2. 基因工程的原理基因工程的原理基于对生物体遗传信息的理解和改变。
生物体的遗传信息储存在DNA分子中，通过改变DNA序列，我们可以影响生物体的表型和功能。
基因工程通常包括以下几个步骤：•DNA提取：从目标生物体中提取DNA，可以通过化学方法或者机械方法进行。
•DNA切割：利用限制性内切酶将目标DNA分子剪切成特定的片段。
•DNA连接：将所需的DNA片段连接到载体DNA上，生成重组DNA。
•DNA转化：将重组DNA导入到宿主细胞中，宿主细胞根据重组DNA的指令表达特定蛋白质。
3. 基因工程的常见技术3.1 基因克隆基因克隆是一种常见的基因工程技术，它通过将目标基因从源生物体中提取并插入到宿主细胞中，实现对基因的复制和繁殖。
基因克隆通常包括以下步骤：1.DNA提取：从源生物体中提取目标基因的DNA。
2.DNA切割：使用限制性内切酶将目标基因的DNA切割成特定片段。
3.载体DNA准备：将一种称为“载体”的DNA分子准备好，它可以将目标基因插入其中。
4.DNA连接：将目标基因的DNA片段与载体DNA连接，生成重组DNA。
5.DNA转化：将重组DNA导入到宿主细胞中，宿主细胞会按照重组DNA的指令表达特定蛋白质。
3.2 DNA测序DNA测序是一种确定DNA序列的技术，它是基因工程领域中非常重要的一项技术。
DNA测序可以帮助我们了解生物体的遗传信息，从而对基因进行研究和编辑。
常见的DNA测序技术包括Sanger测序和新一代测序技术。
这些技术基于不同的原理和方法，可以高效准确地确定DNA序列。
3.3 PCR扩增PCR（聚合酶链式反应）是一种能够从极少量的DNA模板扩增大量DNA的技术，也是基因工程中常用的技术之一。
基因工程技术的原理与应用例题和知识点总结
基因工程技术的原理与应用例题和知识点总结一、基因工程技术的原理基因工程技术，简单来说，就是在分子水平上对基因进行操作的技术。
其核心原理包括以下几个关键步骤：1、目的基因的获取目的基因是我们想要研究或应用的特定基因片段。
获取目的基因的方法多种多样，常见的有从基因文库中筛选、通过 PCR 技术扩增以及人工化学合成等。
2、基因载体的选择基因载体就像是一辆“运输车”，负责将目的基因运送到受体细胞中。
常用的基因载体有质粒、噬菌体和病毒等。
它们具有能够在宿主细胞中自主复制、稳定存在等特点。
3、基因重组将获取的目的基因与选择好的基因载体进行连接，形成重组 DNA分子。
这个过程需要用到特定的限制性内切酶和 DNA 连接酶，以确保目的基因能够准确无误地插入到载体中。
4、重组 DNA 导入受体细胞将构建好的重组 DNA 分子导入到受体细胞中，使其能够在受体细胞内稳定遗传和表达。
导入的方法包括转化、转导、显微注射等。
5、目的基因的检测与鉴定导入受体细胞后，需要对目的基因是否成功导入、是否表达以及表达水平等进行检测和鉴定。
常用的方法有核酸分子杂交、PCR 检测、蛋白质检测等。
二、基因工程技术的应用例题1、胰岛素的生产糖尿病患者需要定期注射胰岛素来控制血糖。
传统的胰岛素提取方法产量低、成本高。
通过基因工程技术，科学家将人的胰岛素基因导入到大肠杆菌中，让大肠杆菌能够大量合成胰岛素，大大提高了胰岛素的产量，降低了成本，为糖尿病患者带来了福音。
2、转基因抗虫棉棉花在生长过程中常常受到棉铃虫等害虫的侵害。
利用基因工程技术，将苏云金芽孢杆菌中的 Bt 毒蛋白基因导入到棉花细胞中，使棉花能够自身合成毒蛋白，从而具有抗虫的特性，减少了农药的使用，保护环境的同时提高了棉花的产量。
3、基因治疗对于一些由于基因突变导致的遗传性疾病，如血友病、囊性纤维化等，基因治疗为患者带来了新的希望。
通过将正常的基因导入患者的细胞中，以替代或修复突变的基因，从而达到治疗疾病的目的。
基因工程基本原理及技术
【知识点】高中生物：基因工程核心知识汇总基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
一、基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。
二、基因工程的原理及技术● 原理：基因重组技术● 基因工程的基本工具1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(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，因此具有专一性。
(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。
2.“分子缝合针”——DNA连接酶(1)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•coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来;而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。
(2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。
DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。
3.“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)最常用的载体是质粒：它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
(3)其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒● 基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。
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1
(Tn3)
pBR318
pBR320
pBR313；
pMB3
4
6
7 6、pBR313的EcoRII片段重排形成
pBR320；
pSC101
2 3
pMB9
pBR313 7、 pBR313的PstI片段重排形成 pBR318；
3 pMB8
4 5
8、pBR320的PstI和HincII双酶切片
段与pBR318的PstI和HapI双酶连接
1、Tn3 转座到pMB1上形成pMB3；
R1dr的EcoRI*片段重排形成了 更小的pMB8； 3、pSC101的EcoRI*片段与pMB8的
pMB1
EcoRI*片段连接形成pMB9；
8
4、 Tn3 转座到pMB9上形成pBR312；
pSF2124
5、pBR312的EcoRI*片段重排形成
有大肠杆菌素E1基因和免疫imm基因)、pBR325(氯霉素抗性
基因)。
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③引入lacZ’选择标记基因；如pUC系列载体(见下图)
④引入MCS位点；如pUC系列载体(见下图)。
lacZ’基因：大肠杆菌的乳糖操纵子的启动子和β-半乳糖
苷酶氨基端146个氨基酸(α-肽) 的编码序列。
α-互补：是指载体表达的α-肽与宿主菌中F′因子的
使形成白色的重组菌落而筛选出重组子的方法。
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四、常用的质粒载 体类型
pU C 18
H in d II I S p h I P stI S a lI X b a I B a m H I S m a I K p n I S a c I E c o R I
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2
1、质粒的分子特性 双链环形DNA(绝
大多数)、双链线形 DNA、RNA(酵母的 杀伤质粒)。
提取的质粒有三 种构型：①闭合环形 DNA(超螺旋构型)， ②开环形DNA，③线 形DNA。
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2、质粒的复制类型 严紧型：严格受宿主控制，1~3拷贝
松弛型：不严格受宿主控制，10~200拷贝
lacZ’△M15基因的突变产物结合(α-肽与突变β-半乳糖苷酶的
C-端片段结合)形成具有酶活性的功能蛋白质的现象。
蓝白斑筛选(α-筛选 )：是指利用外源基因插入载体上
lacZ’5’端的多克隆位点而破坏α-互补、不能催化平板培养基
中5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷(X-gal) 形成蓝色产物、致
⑤插入外源基因的重组质粒较易导入宿主细胞并复制和表
达。
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三、质粒载体的构建 1、载体构建的基本原则
①根据基因操作的工 作需要；
②符合理想载体的必 备条件；
③选择适合的亲本质 粒提供载体元件；
④尽量简化构建程序。 2、pBR322的构建
3个亲本质粒(见图)
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②具有若干限制性酶的单一酶切位点(多克隆位点，
multiple cloning sites，MCS)；
多克隆位点(多接头，polylinker，或限制性酶切位点库）
是指载体上人工合成的含有紧密排列的多种限制性核酸内切
酶的酶切位点的DNA片段。
③具有两种以上的选择标记基因；
④缺失mob基因或nic位点；
pBR312
形成pBR322。
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3、 pBR322的改良 ①进一步降低载体的大小；如pAT153、pXf3等。
pAT153
优点： a、失去了pBR322的
HaeII的两个片段，分子量 更小，拷贝数高pBR322的 1.5~3倍；
b、失去了nic位点，更 安全。
②引入带单一EcoRI的选择标记；如pBR324(9.1kb，具
质粒 非接合型质粒(不能自我转移质粒):多属于松弛型
质粒的迁移作用是指非接合型质粒在接合型质粒共存时可 发生转移的现象。如ColE1建(筑必精须选课具件 备nic位点、mob基因) 5
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二、理想质粒载体必须具备的条件 1、天然质粒用作载体的局限性
分子量高、拷贝数低、合适的单一酶切位点少、选择标记 不合适。
下，两种质粒不能够在同一个宿主细胞中稳定地共存的现象。 见下图
彼此不相容的质粒属于同一个不亲和群(ColE1/pMB1)， 而彼此能够共存的亲和的质粒则属于不同的不亲和群(p15A/ ColE1或pMB1)。 4、质粒的转移性
质粒的转移性是指质粒从一个细胞转移到另一个细胞的 特性。 接合型质粒(自我转移质粒):多属于严紧型
天然质 粒 相对分子质量 拷贝数
5.8×106
pSC101 （9.09kb）
1~3
ColE1
4.2×106
20
单一酶切位点 EcoR I EcoR I
选择性标记 tetr
大肠杆菌素
RSF2124
7.4×106
10 EcoR I (BamH I)
ampr
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7
9.09kb
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2、理想质粒载体的必备条件 ①具有较小的分子量和较高的拷贝数 ；
第三章 基因工程载体
载体(vector)是指基因工程中携带外源基因进入受体细胞的
“运载工具”，其本质是DNA复制子。
必备基本条件：
①能在宿主细胞内进行独立和稳定的自主复制；
②具有合适的限制性内切酶位点；
③具有合适的选择标记基因。
根据来源和性质不同载体可分为质粒载体、噬菌体载体、黏
粒载体、噬菌粒载体、病毒载体、人工染色体等。
质粒的复制类型与宿主有关，如R1质粒在大肠杆菌中
是严紧型，而在奇异变形杆菌是松弛型；ColE1-K30质粒与
R1质粒正好相反。
大多数质粒载体的复制起始区都来源于pMB1质粒，正
常情况下在宿主细胞中可维持至少15个拷贝。氯霉素、或链
霉素等存在可使质粒的拷贝数达到几千个。
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3、质粒的不亲和性 质粒的不亲和性(不相容性)是指在没有选择压力的情况
根据功能和用途不同载体可分为克隆载体、表达载体(标签载
体、分泌载体)、测序载体、转化载体、多功能载体等。
根据受体细胞不同载体分为原核生物载体(大肠杆菌载体)、
真核生物载体(酵母载体、植物载体、动物载体)。
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第一节 质粒载体 质粒载体大多是由天然质粒经人工适当改造而成的，共 同具有复制必需区、选择标记基因、限制性酶切位点(克隆位 点)。 一、质粒的一般生物学特性 质粒是染色体外能自我复制的小型DNA分子，大小为 1~200kb以上。存在于细菌(最广泛)、放线菌、真菌以及一些 动植物细胞中。