基因工程基本原理及技术
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)。
基因工程的原理和过程是什么
基因工程的原理和过程是什么基因工程是一门利用现代生物技术方法对生物体的遗传物质进行编辑、改变和操控的学科。
通过基因工程，科学家们可以改变生物体的基因组，进而实现对其性状、功能和特性的调控。
本文将详细介绍基因工程的原理和过程。
基因工程的原理基因工程的原理基于以下几个重要概念：DNA的结构和功能DNA（脱氧核糖核酸）是构成生物体遗传信息的分子基础。
它由四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳞嘧虫嘧啶）和磷酸二酯键组成。
一个DNA分子由两条互补的链以螺旋结构相互缠结而成，形成了一个双螺旋结构。
碱基之间通过氢键相互连接，A与T之间形成两个氢键，C与G之间形成三个氢键。
DNA的结构使得它能够通过碱基配对的规则进行复制和传递遗传信息。
基因是DNA上的特定序列，携带着特定的遗传信息，决定了生物体的性状和功能。
DNA重组技术DNA重组技术是基因工程的核心方法之一。
通过DNA重组，科学家可以将不同生物体中的基因片段组装到目标生物体的DNA中，实现基因的转移和插入。
一般情况下，DNA重组技术包括以下步骤：1.DNA的提取：从不同生物体中提取目标基因的DNA。
2.DNA切割：利用酶切技术，将目标基因和载体（如质粒或病毒）的DNA切割成特定的片段。
3.DNA连接：将目标基因片段与载体的DNA片段通过DNA连接酶连接在一起，形成重组DNA。
4.DNA转化或转染：将重组DNA导入到宿主细胞中，使其成为宿主细胞的一部分。
5.遗传选择：通过筛选和分离，选择出携带目标基因的宿主细胞。
6.基因表达：将目标基因在宿主细胞中表达，并产生所需的蛋白质。
外源基因的表达在基因工程中，外源基因是从不同生物体中获取的，将其插入到目标生物体的DNA中。
为了使外源基因能够在目标生物体中表达，需要通过合适的调控序列将其与目标生物体的基因组连接起来。
调控序列是一段DNA序列，可以启动、增强或抑制目标基因的表达。
在基因工程中，科学家需要选择适当的启动子、转录因子结合位点和终止子等调控序列，以确保外源基因能够在目标生物体中正确地表达。
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。
基因工程原理和技术韦宇拓知识点总结
一、基因工程原理1. 基因工程是一种通过改变生物体基因组中的DNA序列，使其具有特定性状的技术。
基因工程可以通过DNA重组、基因敲除、基因编辑等方法来实现。
2. DNA重组是基因工程中常用的手段，其原理是将不同来源的DNA 片段重新组合，形成具有特定性状的基因组。
3. 基因敲除是指通过特定的技术手段，使目标基因在生物体基因组中失去功能。
这种方法通常用于研究基因的功能和作用。
4. 基因编辑是最新的基因工程技术，它利用特定的核酸酶和引导RNA 来精确编辑基因组中的DNA序列，从而实现定点修改基因。
5. 基因工程原理的核心是对DNA序列的精准操作和控制，以实现对生物体性状的调控。
二、基因工程技术1. PCR技术是基因工程中常用的核酸扩增技术，它通过酶的作用使目标DNA片段在体外快速进行多次复制，以获得足够的DNA量进行后续实验。
2. 质粒载体是基因工程中常用的DNA工程载体，它可以在细胞中独立复制，并携带外源基因进行表达或传递。
3. 转基因技术是基因工程的应用之一，它通过导入外源基因到目标生物体中，使其表达特定蛋白或产生特定性状。
4. 基因编辑技术是基因工程的新兴领域，目前主要包括CRISPR/Cas9、TALEN和ZFN等技术，它们可以实现基因组的精准编辑和修饰。
5. 基因工程技术的不断发展，为人类生物科学和医学研究提供了强大的工具，也为农业生产和生物制药产业带来了革命性的进展。
三、基因工程在生物科学和医学上的应用1. 基因工程技术在生物科学领域的应用包括基因功能研究、基因组学研究、遗传学研究等，为科学家们提供了解生命的新途径和手段。
2. 基因工程技术在医学领域的应用包括基因治疗、疾病诊断和预防、药物研发等，为人类健康带来了新的希望和可能。
3. 基因工程技术的应用使得人类能够更深入地理解生命的本质和机理，并为未来的生物医学研究和临床应用提供了无限可能。
四、基因工程的伦理和社会问题1. 基因工程技术的发展和应用引发了许多伦理和社会问题，包括基因编辑的道德问题、转基因生物的安全性问题、基因信息的隐私问题等。
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。
基因工程的基本原理和技术专家讲座
会产生相同黏性(平)末端, 然后让二者黏 性(平)末端黏合起来, 就似乎能够合成重组 DNA分子了。
基因工程的基本原理和技术专家讲座
第32页
生物A基因片段
生物B基因片段
……GAATTC…… ……GAATTC…………GAATTC…… ……CTTAAG…… ……CTTAAG…………CTTAAG……
同一个 EcoRⅠ 酶切
传密码, 基因工程的基本原理和技术专家讲座 1966年霍拉纳用试验加以证实。
第16页
基础理论和技术发展催生了基因工程
• DNA是遗传物质证实 • DNA双螺旋结构和中心法则确实立 • 遗传密码破译（遗传密码通用性） • 基因运载体发觉 • 工具酶创造 • DNA合成和测序技术创造 • DNA体外重组实现 • 重组DNA表示试验成功 • 第一例转基因动物问世 • PCR技术创造
关键步骤三：抗虫基因进入棉花细胞 “分子运输车”—— 基因进入受体细胞载体
基因工程的基本原理和技术专家讲座
第20页
DNA重组技术基本工具
• 限制性核酸内切酶——“分子手术刀” • DNA连接酶——“分子缝纫针” • 基因进入受体细胞载体——“分子运输
车”
基因工程的基本原理和技术专家讲座
第21页
一、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
1、主要起源：
主要从微生物中分离 纯化
2、特点（：不一样识限别制双酶链能D识N别A分不子一某样种特特点定核核苷苷酸酸序序列列）,
而且以不一样方式在两个特殊碱基之间切断DNA 双链。
使每条链中特定部位两个核苷酸
3.作用： 基因工程的基本原理和技术专家讲座
之间磷酸二酯键断开 第22页
磷酸二酯键
H
5
基因工程及其应用
环境保护
基因工程可用于生物修复、 环境监测和生态系统保护， 有助于解决环境问题和提高 可持续发展。
基因工程在医学领域的应用
ห้องสมุดไป่ตู้
1
基因治疗
通过基因工程技术修复或替换患者的缺陷
药物研发
2
基因，为治疗遗传性疾病提供新的方法。
基因工程用于制备重组蛋白和抗体，加速
药物开发和生产过程。
3
疾病诊断
基因工程技术使得疾病的早期诊断更加准 确和可靠，为个性化医学提供了新的途径。
基因工程在农业领域的应用
转基因作物
基因工程可用于在作物中导入外 源基因，以提高作物的抗虫性、 耐旱性和营养价值。
植物组织培养
基因工程技术可用于培育不孕植 株、繁殖珍稀植物和提高植物生 长速度。
农业生物技术
基因工程在农业领域还可用于动 物遗传改良、育种和疫苗研发， 提高农业生产效率。
基因工程在环境领域的应用
生物修复
基因工程可以用于修复受污染土壤和水体中的有害物质，加速环境恢复过程。
环境监测
通过基因工程技术，可以开发植物和微生物传感器来监测环境中的有害物质。
生态系统保护
基因工程可用于保护濒危物种、恢复破坏的生态系统，维持生物多样性。
基因工程使用了许多工具 和技术，如限制性酶、 DNA合成和蛋白质表达系 统等，以便研究和操作基 因。
基因编辑技术如CRISPRCas9已经革命性地改变了 基因工程领域，使得基因 编辑更加精确和高效。
基因工程的应用领域
生物医学
基因工程在生物医学研究中 有广泛应用，如基因治疗、 药物研发和疾病诊断。
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，也称为重组 DNA 技术，是一种在分子水平上对基因进行操作和改造的技术。
其基本原理是在体外将不同来源的 DNA 分子进行剪切、拼接和重组，然后将重组的 DNA 分子导入到受体细胞中，使其在受体细胞中表达和遗传。
基因工程的操作主要包括以下几个步骤：1、目的基因的获取从生物体的基因组中直接分离：对于一些结构和功能比较清楚的基因，可以通过限制性内切酶将其从基因组 DNA 中切割下来。
人工合成：如果已知基因的核苷酸序列，可以通过化学方法人工合成目的基因。
PCR 扩增：利用聚合酶链式反应（PCR）技术，以少量的 DNA 为模板，快速扩增出大量的目的基因。
2、基因载体的选择和构建基因载体是能够携带目的基因进入受体细胞的工具。
常用的基因载体有质粒、噬菌体和病毒等。
载体需要具备自我复制能力、多个限制性内切酶切点、标记基因等特点。
3、目的基因与载体的连接通过限制性内切酶切割目的基因和载体，产生相同的黏性末端或平末端。
然后利用 DNA 连接酶将目的基因和载体连接起来，形成重组 DNA 分子。
4、将重组 DNA 分子导入受体细胞常用的导入方法有转化（细菌）、转染（动物细胞）和农杆菌介导转化（植物细胞）等。
5、重组体的筛选和鉴定由于导入受体细胞的重组体中可能存在未成功重组的分子，因此需要进行筛选和鉴定。
常用的筛选方法有抗性筛选、标记基因筛选、核酸分子杂交筛选等。
二、基因工程技术的应用例题1、基因工程在农业领域的应用抗虫棉的培育：将苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因导入棉花细胞中，培育出具有抗虫特性的棉花品种。
举例：某地区常年遭受棉铃虫的侵害，导致棉花产量大幅下降。
科研人员通过基因工程技术，将一种能够编码产生杀虫蛋白的基因导入棉花植株中。
经过筛选和培育，获得了抗虫棉新品种。
在种植过程中，这种抗虫棉能够有效地抵御棉铃虫的危害，减少了农药的使用量，提高了棉花的产量和质量。
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【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。
2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。
人工合成目的基因的常用方法有反转录法和化学合成法。
3.PCR技术扩增目的基因
(1)原理：DNA双链复制
(2)过程：
①加热至90～95℃DNA解链;
②冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链;
③加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成
第二步：基因表达载体的构建
1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。
2.组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因
(1)启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。
(2)终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。
(3)标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
常用的标记基因是抗生素基因。
第三步：将目的基因导入受体细胞
1.转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
2.常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌转化法，其次还有基因枪法和花粉管通道法等。
3.将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。
此方法的受体细胞多是受精卵。
将目的基因导入微生物细胞：
4.重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。
第四步：目的基因的检测和表达
1.首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子杂交技术.
2.其次还要检测目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。
3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原-抗体杂交。
4.有时还需进行个体生物学水平的鉴定。
如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。
● 基因工程的应用：
1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。
2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。
3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。
蛋白质工程的概念
● 蛋白质工程：
是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。
(基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质)
(1)蛋白质工程崛起的缘由：基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质
(2)蛋白质工程的基本原理：它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构，又称为第二代的基因工程。
(3)基本途径：从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)以上是蛋白质工程特有的途径;以下按照基因工程的一般步骤进行。
(注意：目的基因只能用人工合成的方法)
(4)设计中的困难：如何推测非编码区以及内含子的脱氧核苷酸序列。