基因工程技术的实验设备与材料介绍
基因工程施工工具

基因工程是一门综合性学科,它涉及到许多不同的工具和技术。
其中,基因工程施工工具是实现基因重组和基因编辑的关键。
在这篇文章中,我们将探讨基因工程中常用的三种工具:限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体。
首先,限制性核酸内切酶(限制酶)是基因工程中的“分子手术刀”。
它能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列,并将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。
这样,DNA分子就被切割成具有黏性末端或平末端的片段。
限制酶的主要来源是从原核生物中分离纯化出来的。
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。
黏性末端是指DNA片段的切割端具有未配对的单链核苷酸序列,可以与另一DNA片段的黏性末端相互结合;平末端是指DNA片段的切割端没有未配对的单链核苷酸序列,通常需要通过DNA连接酶进行连接。
其次,DNA连接酶是基因工程中的“分子缝合针”。
它能够将两个DNA片段的末端连接起来,形成磷酸二酯键。
DNA连接酶有两种:E·coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。
E·coli DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来;而T4 DNA连接酶能缝合两种末端,但连接平末端的之间的效率较低。
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。
最后,载体是基因工程中的“分子运输车”。
载体是一种能够将外源DNA片段导入受体细胞的DNA分子。
载体具备的条件有:能在受体细胞中复制并稳定保存、具有一至多个限制酶切点供外源DNA片段插入、具有标记基因供重组DNA的鉴定和选择。
最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核之外,并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
除了质粒,还有噬菌体的衍生物、动植物病毒等其他载体。
总之,限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体是基因工程中的三种基本工具。
基因工程的操作工具

基因工程是一项重要且引人入胜的领域,它利用各种操作工具来改变和操作 生物体的遗传信息,带来许多令人兴奋的创新。
基因编辑技术
1
CRISPR-Cas9
一种高效而强大的基因编辑技术,能够精确地修改生物体的基因序列。
2
ZFNs
锌指核酸酶(ZFNs)是一类通过结合DNA序列的锌指蛋白和核酸内切酶而实现 基因编辑的工具。
2
N ext- generation测序
利用高通量测序平台,同时测序许多DNA片段,大大提高了测序速度和效率。
3
单分子测序
单分子测序技术直接从单个DNA分子中确定其序列,避免了分子整体扩增的步 骤。
基因克隆技术
限制性内切酶
限制性内切酶是用于切割DNA分 子的酶,是基因克隆和DNA操作 中不可或缺的工具。
质粒克隆
质粒克隆是将外源DNA片段插入 到质粒DNA中的过到特 定载体中,以便在宿主细胞中高 效地表达目标蛋白。
应用领域和前景
1 医学研究
2 农业改良
基因工程的技术使医学研究能够更好地了解 疾病的基因基础,并开发针对性的治疗手段。
基因工程在农业中的应用可以改良作物的抗 病性、产量和品质,提供可持续和丰富的食 物来源。
3 能源生产
通过基因工程,可以改造微生物以产生可再 生能源,如生物柴油和生物氢。
4 环境保护
基因工程可以应用于生物降解和生物修复, 帮助解决环境污染和生态破坏问题。
基因传递工具
质粒
质粒是一种常用的基因传递工具,可以将外源基因导入到细胞中,以实现目标蛋白的表达。
腺病毒
腺病毒是一种广泛应用于基因传递的病毒载体,能够高效地将基因导入宿主细胞。
电穿孔
《基因工程的基本工具》 知识清单

《基因工程的基本工具》知识清单一、限制性内切酶限制性内切酶,又称限制酶,是基因工程中最重要的工具之一。
它就像一把极其精准的“分子剪刀”,能够识别特定的核苷酸序列,并在特定的位点切割 DNA 分子。
限制酶的作用特点具有高度的特异性。
每种限制酶所识别的核苷酸序列通常是回文序列,即从两条链的5'端向3'端读取,序列是相同的。
例如,EcoRⅠ识别的序列是 GAATTC,切割位点就在 G 和 A 之间。
限制酶的切割方式有两种:一种是在识别序列的中轴线两侧进行切割,产生的 DNA 片段末端是平末端;另一种是在中轴线处切割,产生的 DNA 片段末端是黏性末端。
黏性末端因为具有互补的单链,所以在DNA 连接酶的作用下更容易连接。
限制酶在基因工程中的主要用途是切割目的基因和载体,以便于构建重组 DNA 分子。
二、DNA 连接酶有了“剪刀”把 DNA 切开,还需要“胶水”把它们粘起来,这时候就轮到 DNA 连接酶发挥作用了。
DNA 连接酶能够将两个具有相同末端的 DNA 片段连接在一起。
常见的 DNA 连接酶有两种,分别是 E·coli DNA 连接酶和 T4 DNA 连接酶。
E·coli DNA 连接酶只能连接黏性末端,而 T4 DNA 连接酶既可以连接黏性末端,也可以连接平末端,但连接平末端的效率相对较低。
在基因工程中,DNA 连接酶用于将切割后的目的基因和载体连接,形成重组 DNA 分子。
三、载体载体是将外源基因送入受体细胞的“运输工具”。
它需要具备一些特定的条件。
首先,载体要有一个或多个限制酶切点,以便插入目的基因。
其次,载体要有自我复制的能力,或者能整合到受体细胞的染色体 DNA 上,随染色体 DNA 一起复制。
再者,载体要有标记基因,便于重组 DNA分子的筛选。
常见的标记基因有抗生素抗性基因、荧光蛋白基因等。
常见的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。
质粒是一种小型的环状 DNA 分子,广泛存在于细菌和酵母菌等微生物中。
植物基因工程

第六章 植物基因工程在自然界的许多双子叶植物中,常常发生一种严重危害植物生长的病害——冠瘿。
已知90多科,600多种双子叶植物都能感染这种病。
一般认为单子叶植物和裸子植物对此病不敏感。
70年代中期,世界上几个实验室发现诱发肿瘤的根癌农杆菌中含有大量的诱瘤质粒Ti(tumor-inducing plasmid),且证实了肿瘤的形成正是由于pTi 中的特定片段——T-DNA 转移并稳定地整合进植物细胞核基因组中的结果;由于其上载着的冠瘿碱合成基因和激素合成基因表达,因此分泌冠瘿碱并形成肿瘤。
人们就把这种冠瘿的形成过程称作天然的植物细胞转化系统。
农杆菌将自身的DNA 插入植物细胞诱发肿瘤只对其本身是有益的,重要原因之一是因课程基因工程原理与技术 班级 生物科学05 生物技术05 教师 詹亚光 范桂枝 学期第二学期 课时 6学时 上课日期 课的类型理论 授课章节 第六章 植物基因工程(1)植物基因转化受体系统的条件(2)植物基因转化受体系统的类型和特性。
(3)植物基因工程载体的种类和特性(4)根癌农杆菌Ti 质粒的结构与功能:T-DNA 、Vir 区操纵子的基因结构与功能。
(5)农杆菌Ti 质粒基因转化机理(6)农杆菌Ti 质粒的改造及载体构建(7)载体构建中常用的选择标记及报告基因(8)根癌农杆菌的转化程序及操作原理(9)外源基因在植物中的表达教学目的和要求 了解植物基因转化受体系统的类型、特性掌握Ti 质粒的结构与功能,植物载体构建原理,植物基因工程常用的载体类型。
教材分析 重点 根癌农杆菌Ti 质粒介导的基因转化的原理和方法难点 植物载体构建原理关键点 转基因植物的获取和检测主要教具和设备材料 投影仪、电脑、常规教学设备教法 板书与多媒体授课相结合思考题 1. 植物基因工程载体种类?2. 根癌农杆菌转化程序?心得为农杆菌诱发植物细胞合成冠瘿碱为自己提供食物。
植物自身不能利用这种物质,只能为它的合成付出代价,别的细菌也不能利用它,在自然条件下,只有农杆菌能分泌分解冠瘿碱的酶,将这些特异产物作为唯一的碳源和氮源来利用。
基因工程基本工具完整PPT资料

专题1 基因工程
• 1.1 DNA重组技术的基本工具
一、基因工程的概念
1、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重组和转基因等技术,赋予生物以新的遗传 特性,从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生 物产品.又叫做DNA的重组技术 .
2、含义
操作环境 操作对象 操作水平 基本过程 结果
B、 限制性核酸内切酶用于目的基因的获得 C、目的基因须由载体导入受体细胞 D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶
目的基因
1、 分子手术刀——限制性内切酶
CT TAAG
CT TAA 棉花植株(有抗虫特性) 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口?可产生几个黏性末端? C、具有标记基因 1、 分子手术刀——限制性内切酶 切割DNA分子时产生的两种不同末端 将外源基因送入受体细胞。 C、目的基因须由载体导入受体细胞 经过多年的努力,科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。 质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用,但复制只能在宿主细胞内完成。 3、分子运输车——运载体 普通棉花(无抗虫特性)
1、 分子手术刀——限制性内切酶
• 分布:主要在原核生物中 • 作用:识别双链DNA分子某种特定核苷 酸序,并且将特定部位的两个核苷酸之间 的磷酸二酯键断开 • 特点:识别序列和酶切位点的专一性 • 结果:产生黏性未端或平末端 • 举例:大肠杆菌的一种限制酶能识别 GAATTC序列,并在G和A之间切开
A ATTC
思考:
(1)用DNA连接酶连接两个相同的黏性末端要
连接几个磷酸二酯键? 2个
(2)用限制酶切下一个特定基因要切断几个
磷酸二酯键?
4个
基因工程的工具概述

③分类:E·coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶
二者在性质 上的区别
基因的针线——DNA连接酶
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(形成磷酸二酯键), 这样一个重组的DNA分子就形成了。
〔3〕运载体
为什么 要具备 这些条件
①作用:将外源基因送入受体细胞。 ②具备的条件: 能在宿主细胞内复制,并稳定地保存有多 个限制酶切点,与外源基因连接。 具有某些标记基因,便于进展筛选 对受体细胞无害 ③举例:质粒〔常用〕、噬菌体和动植物 病毒
C TT AA G
同种限制酶切割
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
基因的针线:DNA连接酶
GA A T T C
C T T A AG
〔2〕DNA连接酶
与DNA聚合酶 一样吗
①连接的部位:磷酸和脱氧核糖之间的键: 磷酸二酯键〔梯子的扶手〕
②结果:将两个一样的未端的连接。
基因工程的工具
享学课堂
基因工程
基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。 是在生物体外,通过对DNA分子进展人工“剪切〞 和“拼接 〞,对生物的基因进展改造和重新组合,然后导入受体细 胞内进展无性繁殖,使重组基因在受体细胞内表达,产生 出人类所需要的新的生物类型和生物产品。
根底理论 和技术的开展 催生了基因工程
练习
2〕不属于质粒被选为基因运载体的理由是〔 D 〕
A、能复制 B、有多个限制酶切点 C、具有标记基因 D、它是环状DNA
练习
3〕有关基因工程的表达中,错误的〔 A 〕
A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来 B、 限制性内切酶用于目的基因的获得 C、目的基因须由运载体导入受体细胞 D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶
生物实验室介绍

生物实验室介绍生物实验室介绍生物实验室是一个专门用来进行生物学实验和研究的理化实验室。
它设有各种仪器设备和专用材料,为科学家、研究人员和学生提供一个进行生物学实验和研究的理想场所。
一、实验室设备1. 显微镜:生物实验室里最常见的设备之一。
显微镜通过放大样本可以观察到微小的细胞结构和微生物,如细菌和寄生虫等。
2. 培养箱:用于在恒定的温度下培养生物样本。
培养箱的温度、湿度和光照条件可以根据实验需求进行调控。
3. 离心机:通过高速旋转将样本中的固体与液体分离。
离心机广泛应用于细胞分离、提取核酸和蛋白质等实验中。
4. 电泳仪:用于分离和分析DNA、RNA和蛋白质等生物大分子的设备。
电泳仪可以根据分子大小和电荷差异将它们分离出来。
5. PCR仪:聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction)是生物实验室中常用的一种技术。
PCR仪被用来在DNA复制过程中扩增特定片段的DNA序列。
6. 分光光度计:用于测量溶液的吸收、透射和反射光谱的设备。
分光光度计广泛应用于生物化学实验,如测定DNA和蛋白质浓度等。
7. 高效液相色谱仪:用于分离和分析复杂混合物中的化合物。
高效液相色谱仪广泛应用于生物活性分子的分离和纯化。
二、实验室安全措施1. 实验室服:进入实验室需要穿戴实验室服。
实验室服可以减少污染和保护个人安全。
2. 手套和口罩:在进行特定实验时,需要佩戴手套和口罩,以防止有害物质对皮肤和呼吸系统的侵害。
3. 消防设备:实验室内应配备灭火器、消防栓等消防设备,以确保实验过程中的安全。
4. 废弃物处理:实验室内产生的废弃物应分类储存,并按照规定的程序进行处理,以保护环境和人类健康。
三、实验室研究领域生物实验室涉及的研究领域广泛,包括细胞生物学、分子生物学、基因工程、遗传学、生物化学等。
科学家和研究人员通过在实验室进行实验和研究,不断探索生命的奥秘,推动生物科学的发展和应用。
1. 细胞生物学:研究细胞结构、功能和分裂等。
基因工程制药技术 基因工程常用工具

三、基因载体2、载体选择标准能自主复制具有两个以上的遗传标记物,便于重组体的筛选和鉴定有克隆位点(外源DNA插入点)即多个单一酶切位点分子量小,以容纳较大的外源DNA3、常用载体质粒DNA噬菌体DNA病毒DNA
Part2 基因工程操作工具
三、基因载体(1)质粒DNA存在于细菌染色体外的小型环状DNA分子具有自我复制功能(松弛、严紧)带有抗性基因及表型识别等遗传性标记物。经改造后具有多克隆位点
Part2 基因工程操作工具
二、DNA连接酶2、不同的DNA连接酶对比
连接酶
底物
辅助因子和激活因子
温度
巯基试剂
黏性末端
平末端
DNA-RNA杂合体
RNA-RNA杂合体
大肠杆菌DNA连接酶
可行
可行
不行
不行
NAD+,Mg2+(1~3mmol/L)
黏性末端:10~15 ℃补平缺口:37 ℃
无
T4DNA连接酶
生化制药工艺
项目五 基因工程制药
1
基因工程的概念
2
基因工程操作工具
3
基因工程操作流程
目ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ录
CONTENTS
基因工程常用工具
02
Part2 基因工程操作工具
一、基因工程操作工具1、基因工程操作要求基因的大小以纳米计算,要对它进行剪切、拼接等操作,没有非常精细的工具是无法进行的。2、基因工程操作工具“分子手术刀”----限制性核酸内切酶 “分子缝合针” ---- DNA连接酶 “分子运输车” ----载体
Part2 基因工程操作工具
二、限制性内切酶1、工具酶
工 具 酶
功 能
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基因工程技术的实验设备与材料介绍
基因工程技术是一种应用于生物科学领域的先进技术,它通过改变生物体的基
因来实现某种特定目的。
在进行基因工程实验时,合适的实验设备与材料是不可或缺的。
本文将介绍几种常见的基因工程实验设备与材料,并分析其重要性及用途。
1. PCR仪
PCR(聚合酶链式反应)仪是基因工程实验中最基本且重要的设备之一。
它可
以在短时间内通过复制DNA片段来获得大量DNA,从而进行后续实验。
PCR仪
的主要特点是温度控制精确度高,以及能够进行自动化高通量操作。
它在分子生物学和遗传学研究中扮演着重要角色,例如基因克隆、基因突变分析等。
2. 离心机
离心机是基因工程实验中常用的设备,用于分离和沉淀溶液中的细胞、蛋白质、核酸等。
离心机的旋转速度和时间可以根据实验要求进行调节,从而分离特定的细胞或物质。
它在基因工程实验中广泛应用于DNA/RNA纯化、细胞培养、蛋白质
分离等过程中。
3. 热启动酶
热启动酶是一种高温稳定的酶,用于PCR反应中模板DNA的扩增。
由于PCR 反应需要高温条件,常规酶活性会被破坏,而热启动酶可以在高温下保持活性,并在降温后开始扩增。
热启动酶的应用使得PCR反应更加稳定可靠,提高了实验的
成功率。
4. 凝胶电泳仪
凝胶电泳仪是一种用于检测DNA、RNA、蛋白质等分子的设备。
它利用电场
作用使得分子在凝胶中迁移,进而根据迁移速度及分子大小进行分离和检测。
凝胶
电泳仪广泛应用于PCR产物分析、蛋白质分离、基因检测等实验中,对于基因工
程实验的结果验证和质控具有重要意义。
5. 重组载体
重组载体是基因工程中常用的一种材料,用于将外源基因导入宿主细胞中。
它
通常由质粒构成,质粒上携带有表达目标基因的启动子、终止子和选择标记基因等。
重组载体的选择和设计直接影响到基因工程实验的成功率和效果,因此合适的重组载体非常重要。
6. 受体细胞
受体细胞是进行基因工程实验中常用的细胞系。
通过将重组载体导入受体细胞中,可以使受体细胞表达目标基因,并进一步进行研究。
在基因工程实验中,选择合适的受体细胞可以确保基因转染的成功率和表达效果,因此对于实验结果具有重要影响。
总结而言,基因工程技术的实验设备与材料在实验过程中起到重要的作用。
PCR仪、离心机、热启动酶、凝胶电泳仪等是基因工程实验中必不可少的设备,
它们分别用于DNA扩增、细胞分离、酶活性保持和DNA分离检测等环节。
同时,重组载体和受体细胞在基因导入和表达过程中起到关键作用,其选择和设计决定了实验的成功率和效果。
熟悉和掌握这些实验设备与材料的使用方法对于开展基因工程实验具有重要的意义,有助于推动基因工程技术的发展和应用。