基因工程的理论和技术基础

基因工程涉及的主要技术

遗传专业 姓名：张红 学号1310170039 导师：张斌

基因工程基因工程(Genetic engineering)原称遗 传工程。从狭义上讲，基因工程是指将一种或多 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 按照人们的意愿遗传并表达出新的性状。

基因工程的操作流程

限制酶的切割与连接

分子杂交及DNA测序

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

①DNA和RNA的提取和纯化 ②PCR扩增 ③构建基因文库，从基因文 库中“钓”取

农杆菌转化法等

基因工程主要技术1 2DNA和RNA的提取和纯化

凝胶电泳

34 5

基因扩增技术-PCR反应

分子杂交

DNA序列测序

一、DNA和RNA的提取和纯化 核酸是遗传信息的载体，是最重要的生物信息分子，是分子生物学研究的主要对象，因此核酸的提取是分子生物学实验技术中最重要、最基本的操作 。 一般程序 1、供体的核酸分离 供体细胞培养 收集(菌体)细胞 细胞破碎 分离总DNA 分离细胞器 分离总RNA

分离细胞器DNA

RNA poly(A)RNA 特异性RNAcDNA(组建cDNA文库)

基因工程载体

---乳酸菌表达载体pMG36e及其应用现状

目前，多数外源基因的克隆与表达，主要采用大肠杆菌。然而，由于大肠杆

菌能够引起人类和动物发生不同程度的腹泻，导致机体损伤，所以其表达产物需要经过复杂的分离纯化才能达到食品医药标准。与之相比，乳酸菌作为人和动物肠道内正常菌群之一，已被证明具有诸多益生功能，而且被公认为安全无毒的 (Generally regarded as safe，GRAS)。因此，采用乳酸菌表达的外源蛋白质可免去上述复杂、繁琐的后提纯工艺；同时，乳酸菌可以在肠道中存活定植，其外源基因表达用于治疗或免疫作用的活性物质可以持续地在肠道中产生，成为人和动物体内功能性生物制剂的“加工车间”，从而起到相应的保护和治疗性作用。

乳酸菌（Lacticacidbacteria，LAB）是一类能够发酵糖类产生乳酸的革兰氏阳性细菌［1］，具有诸如缓解乳糖不耐症、调节消化道微生态平衡等益生作用，应用领域十分广泛。随着近二十几年来分子生物学的发展，以乳酸菌作为宿主，利用质粒表达外源基因，对乳酸菌进行改造以进一步提高其功能已成为目前的研究热点之一。乳酸菌常用质粒载体主要有pWV01衍生载体，pNZ系列载体［2］等。质粒pMG36e来源

基因工程试题库

001 基因工程操作的三大基本元件是【 】 I 供体 II 受体 III 载体 IV 抗体 V 配体 Ａ I + II + III Ｂ I + III + IV Ｃ II + III + IV Ｄ II + IV + V Ｅ III + IV + V

002 根据当今生命科学理论，基因工程的用途是【 】

I 分离纯化基因 II 大量生产生物分子 III 构建新型物种 IV 提高基因重组效率 Ａ I + II + III Ｂ I + II + IV Ｃ I + III + IV Ｄ II + III + IV

Ｅ I + II + III + IV

003 基因工程的三大理论基石是【 】 Ａ 经典遗传学、细胞生物学、微生物学 Ｂ 分子遗传学、分子生物学、生化工程学 Ｃ 动物学、植物学、微生物学

Ｄ 生物化学、生化工程学、化学工程学 Ｅ 生理学、仿生学、免疫学

004 根据基因工程的定义，下列各名词中不能替代基因工程的是【 】 Ａ 基因诱变 Ｂ 分子克隆 Ｃ DNA重组 Ｄ 遗传工程

Ｅ 基因无性繁殖

005 基因工程的单元操作顺序是【 】 Ａ 增，转，检，切，接 Ｂ 切，接，转，增，检 Ｃ 接，转，增，检，切 Ｄ 检，

篇一：基因工程的应用(有解析)

第一章基因工程

篇二：基因工程的应用教学设计

1.3《基因工程的应用》教学设计

篇三：基因工程成果应用与发展前景

基因工程在现代社会中的应用与前景

基因工程是新世纪的最具发展前景的工程，随着生物科学技术的发展，基因工程的某些

成果已经成功应用于我们的生活中，然而我们对基因的了解并没有想象中的那么彻底，基因

工程的发展仍需要几代人的探索。

基因工程的概念是，在基因水平上，采用与工程设计十分类似的方法，按照人类的需要

进行设计，然后按设计方案创建出具有某种新的性状的生物新品系，并能使之稳定地遗传给

后代。

基因工程一般包括四个步骤：一是取得符合人们要求的DNA片段，即“目的基因”。被

称为“分子剪刀”的“限制性转切酶”可以在DNA分子上找到特定的“切点”，然后将认准的双

链交错切断。自70年代以来，人们已找到400多种形形色色的“分子剪刀”。二是将目的基

因与质粒或病毒DNA连接成重组 DNA。在用同一种“分子剪刀”剪切的两种DNA碎片中加

上“分子针线”——“DNA连接酶”，就可以把两种DNA片段重新连接起来。三是把重组DNA

引入某种细胞。把“拼接”好的DNA分子运送到受体细胞中去，必须寻找一种分子小、能自

由进出细胞，而且在装载了外来的DNA片

第14章

基因重组和基因工程Genetic Recombination and Genetic Engineering

目录

DNA克隆、测序与重组技术的历史 1973年，Stanley Cohen等人首次获得体外 重组DNA的分子克隆 1977年，Allan Maxam和Walter Gilbert的 化学裂解DNA测序问世 不久，Sanger 等的双脱氧测序法

20世纪90年代启动人类基因组计划(human genome project,HGP) 重组DNA技术学(Recombinant DNA Technology)目录

第一节

自然界DNA重组和基因转移 是经常发生的DNA Recombination and Gene Transfer Occur Frequently in Nature目录

DNA重组 一、同源重组 (homologous recombination) 二、细菌的基因转移和重组

1、接合作用 (conjugation) 2、转化作用 (transformation)3、转导作用 (transduction)

三、位点特异的重组(site-specific recombination) 四、转 座 (transpos

第14章

基因重组和基因工程Genetic Recombination and Genetic Engineering

目录

第一节

自然界DNA重组和基因转移 是经常发生的DNA Recombination and Gene Transfer Occur Frequently in Nature目录

第二节 重组DNA技术 又称DNA克隆或分子克隆DNA Recombination Technique is also Called DNA Cloning or Molecular Clone

目录

重组DNA技术的发展史1865年 G.J.Mendel的豌豆杂交试验。1944年 O.T.Avery的肺炎球菌转化实验。 1973年 美国斯坦福大学的科学家构建第一个重组DNA分子。 1977年 美国南旧金山由博耶和斯旺森建立世界上第一家遗传 工程公司，专门应用重组DNA技术制造医学上重要的

药物。1980年 开始建造第一家应用重组DNA技术生产胰岛素的工厂。 1997年 英国罗林研究所成功的克隆了多莉。

目录

本节主要内容： 相关概念

DNA克隆 工具酶 目的基因 基因载体

基本原理 重组DNA技术与医学的关系

目录

一、重组DNA技术相关概念(一)

基因工程的利与弊 基因工程的原理: 基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。

操作方法是:将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。它克服了远缘杂交的不亲和障碍。

例如:将大鼠的生长激素基因导入小鼠受精卵.首先在大鼠的体细胞中提取染色体,分离目标基因.用限制性核酸内切酶处理载体,再将载体与基因片段连接(这里用到DNA连接酶)。 通过显微注射的方法将这些重组基因注入小鼠的受精卵内,最后让这些受精卵生长发育。结果小鼠生出几只带有大鼠生长激素基因的小鼠，这些小鼠的生长速度非常快，其个体是同窝其他小鼠的1.8倍，成为“巨型小鼠”。

基因工程

幻灯片1

基因工程

（GENETIC ENGINEERING）

幻灯片2

第一节 概 述

幻灯片3

基因工程技术的定义

用人工方法，提取或制备某种细胞的某种基因，在体外把它和一种载体连接构造杂种DNA分子，然后导入受体细胞，让其复制与表达，以改变受体细胞的某些性状或产生人们所需的产物的实验工程技术。

幻灯片4

DNA重组(DNA recombination)

DNA重组（DNA recombination）：不同来源的DNA分子末端通过磷酸二酯键共价连接，形成重新组合的DNA分子。 幻灯片5

克隆（clone）

克隆（clone）:由一个细胞经无性繁殖而形成的细胞群体。 幻灯片6

分子克隆(molecular cloning)

分子克隆（molecular cloning）:指建立单一的重组DNA的无性系的过程。即指在体外制备DNA，切割拼接成重组D

1.动物细胞DNA提取原理是什么?

答：先用SDS裂解细胞，使染色体离析，蛋白质变性，释放出核酸。然后用等体积酚/氯仿/异戊醇抽提，使蛋白质变性沉降到酚与水相的界面，DNA则留在水相中，离心后在上清液中加入醋酸钠和两倍体积无水乙醇，除去多糖物质和沉淀DNA，然后离心后沉淀用70%乙醇洗涤，最后用ddH2O溶解沉淀DNA，－20℃保存。 2.DNA提取中用到了哪些试剂？有什么作用？

EDTA:二价金属离子螯合剂，螯合Mg2+，抑制DNA酶活性。因为Mg离子是DNA酶的辅因子。

SDS:一种阴离子去污剂，在高温（55℃—65℃）条件下能裂解细胞，使染色体离析，蛋白质变性，释放出核酸。 酚:使蛋白质变性。

氯仿:作为除杂剂，除去糖、脂等杂质；加速有机相与液相分离；抽提核酸溶液中残留的酚。 乙丙醇:作为消泡剂；降低DNA的水溶性，让DNA从溶液中析出；有利于分层，使离心后的上层含DNA水相，中间的蛋白质相及下层有机溶液相维持稳定。 无水乙醇:降低DNA的水溶性，沉淀DNA。

醋酸纳:调PH，中和Tris-Buffer，形成中性环境，利于DNA沉淀。 Tris-Buffer（PH8.0）:提供一个缓冲环境，防止核酸被破坏。 70％乙醇:清洗溶液中离子及

基 因 工 程 讲 义

主讲教师──陈永胜

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目 录

第一章 绪 论???????????????????3

一、基因工程的诞生???????????????????3 二、基因工程的成就???????????????????5 三、基因工程安全性的问题???????????????? 6 四、基因工程研究的内容????????????????? 8

第二章 基因克隆所需的工具酶??????????? 12

一、限制性内切酶(restriction enzyme)????????????

12

二、DNA连接酶???????????????????? 20 三、DNA聚合酶???????????????????? 24 四、逆转录酶????????????????????? 27

第三章 基因的克隆载体 ?????????????? 28

一、质粒载体????????????????????? 28 二、大肠杆菌质粒载体 ????????????????? 30 三、λ噬菌体载体????????????????????33 四、粘粒载体（柯斯质粒载体）??????????????