酵母基因工程
A B 酵母菌的宿主系统
A
酵母菌作为表达外源基因受体菌的特征C 酵母菌的载体系统
E D 酵母菌的转化系统
E
酵母菌的表达系统F F
利用重组酵母生产乙肝疫苗
A 酵母菌作为表达外源基因受体菌的特征
酵母菌的分类学特征
酵母菌（Yeast）是一群以芽殖或裂殖方式进行无性繁殖的单细胞真核生物，分属于子囊菌纲（子囊酵母菌）、担子菌纲（担子酵母
菌）、半知菌类（半知酵母菌），共由56个属和500多个种组成。如菌）（半知酵母菌）共由多个种组成如
果说大肠杆菌是外源基因最成熟的原核生物表达系统，则酵母菌是最
核
成熟的真核生物表达系统。
A 酵母菌作为表达外源基因受体菌的特征
酵母菌表达外源基因的优势
全基因组测序，基因表达调控机理比较清楚，遗传操作简便
具有原核细菌无法比拟的真核蛋白翻译后加工系统
大规模发酵历史悠久、技术成熟、工艺简单、成本低廉
能将外源基因表达产物分泌至培养基中
不含有特异性的病毒、不产内毒素，美国FDA认定为安全的
基因工程受体系统（Generally Recognized As Safe GRAS）酵母菌是最简单的真核模式生物
简单核
B 酵母菌的宿主系统
广泛用于外源基因表达的酵母宿主菌
提高重组蛋白表达产率的突变宿主菌
抑制超糖基化作用的突变宿主菌
减少泛素依赖型蛋白降解作用的突变宿主菌
广泛用源因表的酵母宿菌
广泛用于外源基因表达的酵母宿主菌
目前已广泛用于外源基因表达和研究的酵母菌包括：
酵母属如酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）
克鲁维酵母属如乳酸克鲁维酵母（Kluyveromyces lactis）
毕赤酵母属如巴斯德毕赤酵母（Pichia pastoris）
裂殖酵母属如非洲酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）汉逊酵母属如多态汉逊酵母（Hansenula polymorpha）
其中酿酒酵母的遗传学和分子生物学研究最为详尽，但巴斯德毕赤酵母表达外源基因最理想。
表达外源基因最理想
提高白表产率的突变宿菌
提高重组蛋白表达产率的突变宿主菌
能导致酿酒酵母中重组蛋白产量提高或质量改善的突变类型突变类型生物效应作用位点
ssc1改善重组蛋白分泌钙离子依赖型的ATP酶
ssc2提高重组蛋白表达转录后加工
rgr1提高重组蛋白表达转录水平
ose1提高重组蛋白表达转录水平
ssc11改善重组蛋白分泌羧肽酶Y
-
rho提高重组蛋白表达转录水平
抑制超糖基化作用的突变宿主菌抑制糖作用的突变宿菌
许多真核生物的蛋白质在其天门冬酰胺侧链上接有寡糖基团，它们常常影响蛋白质的生物活性。整个糖单位由糖基核心和外侧糖能抑制超糖基化的突变类型链两部分组成。
酵母菌普遍拥有蛋白
突变类型生物效应质的糖基化系统，但野生
mnn 甘露糖生物合成缺陷型alg 型酿酒酵母对异源蛋白的
糖基化反应很难控制，呈
alg 天门冬酰胺侧链糖基化缺陷型och 外侧糖链添加缺陷型
超糖基化倾向，因此超糖
基化缺陷株非常重要基化缺陷株非常重要。
泛素介导的蛋白质降解作用
Ubiquitin 76aa Lys HOOC
Ubiquitin 76 aa ubiquitin ligase E3
靶蛋白Lys
靶蛋白ubiquitin ligase E3
蛋白酶体Lys 靶蛋白
在真核生物中，蛋白酶体位于细胞核和细胞质中。主要作用是降解细胞不需要的或受到损伤的蛋白质。
2004年诺贝尔化学奖的获奖主题就是蛋白质酶
解在细胞中的重要性和泛素在酶解途径的作用
酵母菌泛素依赖型蛋白降解系统的编码基因
酵母菌共有四个泛素编码基因：
UBI 1编码泛素-羧基延伸蛋白52（CEP52）对数生长期表达稳定期关闭
UBI 2编码泛素-羧基延伸蛋白52（CEP52）对数生长期表达稳定期关闭
UBI 3编码泛素-羧基延伸蛋白76（CEP76）对数生长期表达稳定期关闭
UBI
UBI 4编码泛素五聚体对数生长期关闭稳定期表达酵母菌共有七个泛素连接酶基因：
UBC 1、UBC 2、UBC 3、UBC 4、UBC 5、UBC 6、UBC 7
泛素降解途径衰减的酿酒酵母
UBI UBI -UBI 4缺陷型：
在酿酒酵母菌中，泛素主要由UBI 4基因表达，UBI 4突变株能
正常生长，但细胞内游离泛素分子的浓度比野生株要低得多，因此UBI 4缺陷突变株是外源基因表达理想的受体
UBA 1缺陷型：
UBA 1编码泛素激活酶E1，UBA 1突变株是致死性的，但其等位基因缺陷是非致死性的，而且也能削弱泛素介导的蛋白降解
Ubc4 -ubc5 双突变型：
七个泛素连接酶基因的突变对衰减蛋白降解作用同样有效
C C 酵母菌的载体系统
酵菌克隆表达质粒的构建酵母菌中的野生型质粒
酵母菌克隆表达质粒的构建
酵母菌中的野生型质粒
酿酒酵母中的2μ环状质粒
几乎所有的酿酒酵母中都含有2μ双链
REP1FLP IR 环状质粒，拷贝数达50至100个。
RAF ori IR A IRs 反向重复序列，600 bp ，重组
编产物动的重
同源重组STB REP2
FLP 编码产物驱动IRs 的同源重组REP 编码产物控制质粒的稳定性
STB REP 的结合位点
接合酵母属中的pSR1和pSB1，以及
B p p 克鲁维酵母属中的pKD1等均与2μ质
粒类似粒类似。
酵母菌中的野生型质粒
乳酸克鲁维酵母中的线状质粒
乳酸克鲁维酵母中含有两种不同
免疫蛋白亚基
DNA 聚合酶毒素蛋白αβ γ 的双链线状质粒pGKL1和pGKL1
pGKL1 8.9 kb 拷贝数为50-100个，分别携带K1
反向重复序列K2两种能使多种酵母菌致死的毒
素蛋白编码基因（α β γ），同时含有毒素蛋白抗性基因。
酵母菌克隆表达质粒的构建
含有ARS 的YRp 质粒的构建
ARS 为酵母菌中的自主复制序列，0.8-1.5kb ，染色体上每30-40kb 就有一个ARS 元件。酵母菌自主复制型质粒的构建组成包括复制子、标记基因、提供克隆位点的大肠杆菌质粒DNA 。
以ARS 为复制子的质粒称为YRp
个但培养几代以2μ质粒上的复制元件为复制子的质粒称为YEp
上述两类质粒在酿酒酵母中的拷贝数最高可达200个，但培养几代后，质粒的丢失率高达50%-70%，主要是由于分配不均匀所致。
酵母菌克隆表达质粒的构建
含有CEN的YCp质粒的构建
CEN为酵母菌染色体DNA上与染色体均匀分配有关的序列
将CEN DNA插入含ARS的质粒中，获得的新载体称为YCp CEN
质粒具有较高的有丝分裂稳定性但拷贝数只有1 YCp质粒具有较高的有丝分裂稳定性，但拷贝数只有1 -5个含有TEL的YAC质粒的构建
酵母菌克隆表达质粒的构建
含有酵母菌染色体DNA同源序列的YIp质粒的构建
在大肠杆菌质粒上组装酵母菌染色体DNA特定序列和标记基因，构建出来的质粒称为Yip。目的基因表达盒通常插在染色体DNA特定序列中，这样目的基因就能高效整合入酵母菌特定的染色体DNA区域
D D 酵母菌的转化系统
酵母菌的转化程序
转化质粒在酵母细胞中的命运
用于转化子筛选的标记基因
酵母菌的转化程序
酵母菌原生质体转化法
早期酵母菌的转化都采用在等渗缓冲液中稳定的原生质体转化法，在Ca2+和PEG的存在下，转化细胞可达原生质体总数的1-2%。但该程序操作周期长，而且转化效率受到原生质再生率的严重制约原生质体转化法的一个显著特点是，一个受体细胞可同时接纳多个质粒分子，而且这种共转化的原生质体占转化子总数的25-33%
酵母菌的转化程序
碱金属离子介导的酵母菌完整细胞的转化
+等）热休克酿酒酵母的完整细胞经碱金属离子（如Li等）、PEG、热休克处后可高效吸收质粒而具有列特
处理后，也可高效吸收质粒DNA，而且具有下列特性：
吸收线的能力明大于环状两者相差倍
吸收线型DNA的能力明显大于环状DNA，两者相差80
共转化现象极为罕见
酵母菌的转化程序
酵母菌电击转化法
酵母菌原生质体和完整细胞均可在电击条件下吸收质粒DNA，在过程应避免使用对受击的细具有较很大的负但在此过程中应避免使用PEG，它对受电击的细胞具有较很大的负
作用。电击转化的优点是不依赖于受体细胞的遗传特征及培养条件
适用范围广，而且转化率可高达105 / μg DNA。
班级：姓名：学号：成绩： 第七章微生物遗传试题 一．选择题：1、A;2、B;3、D;4、A;5、B;6、C;7、A;8、B;9、A;10、D;11、A;12、D;13、B;14、D;15、A;16、C 1、已知 DNA 的碱基序列为 CATCATCAT，什么类型的突变可使其突变为：CTCATCAT 答：( ) A.缺失 B.插入 C.颠换 D.转换 2、不需要细胞与细胞之间接触的基因重组类型有：答：( ) A. 接合和转化 B. 转导和转化 C. 接合和转导 D. 接合 3、将细菌作为实验材料用于遗传学方面研究的优点是：答：( ) A. 生长速度快 B. 易得菌体 C. 细菌中有多种代谢类型 D. 所有以上特点 4、在 Hfr 菌株中：答：( ) A. F 因子插入在染色体中 B. 在接合过程中，F 因子首先转移 C. 在接合过程中，质粒自我复制 D.由于转座子是在DNA分子间跳跃的，因此发生高频重组 5、以下碱基序列中哪个最易受紫外线破坏？答：( ) A. AGGCAA B. CTTTGA C. GUAAAU D. CGGAGA 6、在大肠杆菌 (E.coli) 的乳糖操纵子中，基因调节主要发生在__________ 水平上。答：( ) A. 转化 B. 转导 C. 转录 D. 翻译 7、转座子 ___________。答：( ) A. 能从 DNA 分子的一个位点转移到另一个位点 B. 是一种特殊类型的质粒 C. 是一种碱基类似物 D. 可引起嘌呤和嘧啶的化学修饰 8、当F+ F-杂交时答：( ) A. F因子几乎总不转移到F+细胞中 B. F-菌株几乎总是成为 F+ C. 基因重组的发生频率较高 D. F因子经常插入到F-细胞染色体上 9、在 U 形玻璃管中，将一滤片置于二株菌之间使之不能接触，在左臂发现有原养型菌出现，这一现象不是由于：答：( ) A . 接合 B. 转化 C. 普遍转导 D. 专性转导 10、细菌以转化方式进行基因转移时有以下特性：答：( ) A. 大量供体细胞的基因被转移
1.3 基因工程的应用 学习目标 1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。(重难点) 2.关注基因工程的进展。(重点) 3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。(重点) |基础知识| 植物基因工程的成果 1.植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。 (1)抗虫转基因植物 ①杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。 ②成果：抗虫植物：棉、玉米、马铃薯、番茄等。 (2)抗病转基因植物 ①植物的病原微生物：病毒、真菌和细菌等。 ②抗病基因种类：a.抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因。 b.抗真菌基因：几丁质酶基因和抗毒素合成基因。 ③成果：抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。 (3)抗逆转基因植物 ①抗逆基因：调节细胞渗透压基因使作物抗碱、抗旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因，使作物抗除草剂。 ②成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。 (4)利用转基因改良植物品质 ①优良基因：必需氨基酸的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有关的基因。 ②成果：转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。 2.动物基因工程的成果
(1)提高动物的生长速度 ①生长基因：外源生长激素基因。 ②成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼。 (2)改善畜产品的品质 ①优良基因：肠乳糖酶基因。 ②成果：转基因牛产生的牛奶，乳糖含量少。 (3)用转基因动物生产药物 ①基因来源：药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的启动子。 ②成果：乳腺生物反应器。 (4)用转基因动物作器官移植的供体 ①器官供体：抑制或除去抗原决定基因。 ②成果：利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官。 3.基因工程药物 (1)来源：转基因工程菌。 (2)成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 4.基因治疗 (1)概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。 (2)成果：将腺苷酸脱氧酶基因导入患者的淋巴细胞。 |自查自纠| 1.科学家利用转基因技术培育了抗玉米螟玉米，种植该玉米的农田就不需要进行防虫管理了。(×) 2.利用转基因改良植物品质，目的基因一定是控制该性状的基因。(×) 3.基因工程育种比传统育种所需的时间短，并且可以解决远缘亲本难以杂交的问题。(√) 4.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，能获得产生人干扰素的菌株。(√) 5.通过基因工程生产干扰素与传统的生产方法相比较，患者的治疗费用大大提高了。(×)
课题基因工程的基本操作程序 学习目标：简述基因工程的原理和技术。 理解基因操作的工具和基本程序及应用。 学习重点和难点： 重点：提取目的基因的方法。 难点：目的基因导入受体细胞的途径。 自学测评： 基因工程的基本操作程序主要包括4个步骤：①目的基因的； ②的构建； ③将目的基因； ④目的基因的。 一、目的基因的获取： 1、目的基因：符合人们需要的，编码蛋白质的。 2．获取目的基因的方法 （1）从基因文库中获取目的基因 ①基因文库：将含有某种生物不同基因的许多，导人受体菌的群体中，各 个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。 基因组文库：含有一种生物的基因 ②种类 cDNA文库：含有一种生物的基因 ③目的基因的获取 根据基因的有关信息：基因的序列、基因在上的位置、基因的产物mRNA、基因的产物蛋白质等特性获取目的基因。 （2）利用PCR技术扩增目的基因。 ① PCR：是一项在生物体外特定DNA片段的核酸合成技术。 ②过程：目的基因DNA受热形成，与结合，然后在____的作用 下进行延伸形成DNA。 ③方式：指数扩增= （n为扩增循环的次数） （3）化学方法人工合成：基因较，核苷酸序列。 二、基因表达载体的构建 1、表达载体的组成：目的基因+ + +标记基因+ 。 2、启动子：位于基因的，它是结合的部位，驱动基因转录产生mRNA。 3、终止子：位于基因的，终止。 4、标记基因：受体细胞是否含有目的基因。 5、表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且给下一代；使目的基因____和发挥作用。 6、不同的受体细胞及目的基因导入受体细胞的方法，基因表达载体的构建上也会有所差别。 三、将目的基因导入受体细胞 （一）转化：目的基因进人受体细胞内，并在受体细胞内维持稳定和的过程。（二）方法 1、将目的基因导入植物细胞 （1）农杆菌转化法
高中生物选修3第一章基因工程习题 1. SARS 病毒能引起非典型肺炎，医生在治疗实践中发现，非典病人治愈后，其血清可用于 治疗其他非典病人。有三位科学家分别从三个不同的方面进行了研究，其研究的方向如下图 所示。请根据下图回答： SARS 病毒 [丙的研究] 抽取血清 蛋白质X [乙的研究] 注射 注射 灭活或 培养 非典病人B 治愈的病人B 非典病人D 减毒处理 动物实验 健康人C 健康人C 健康人C 治愈的病人D （1）从免疫学的角度看，SARS 病毒对于人来讲属于 ，治愈的病人A 的血清中因 为含有 ，所以可用来治疗“非典”病人B 。 （2）甲的研究中，所合成或生产的蛋白质X 是 ，它可以通过化学的方法合成，也 可以通过生物学方法—— 技术生产。 （3）乙的研究目的主要是制造出 以保护易感人群。图中使健康人C 获 得抵抗“非典”病毒能力的过程，属于免疫学应用中的 免疫。 （4）图中丙主要研究不同国家和地区SARS 病毒的异同，再按照免疫学原理，为研究一种 或多种 提供科学依据。 2. 聚合酶链式反应(PCR 技术)是在实验室中以少量样品DNA 制备大量DNA 的生化技术， 反应系统中包括微量样品DNA 、DNA 聚合酶、引物、足量的4种脱氧核苷酸及ATP 等。 反应中新合成的DNA 又可以作为下一轮反应的模板，故DNA 数以指数方式扩增，其简要 过程如右图所示。 （1）某个DNA 样品有1000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上碱基A:G:T:C=1:2:3:4，则 经过PCR 仪五次循环后，将产生 个DNA 分子，其中需要提供胸腺嘧啶脱氧核苷酸的 数量至少是 个。 （2）分别以不同生物的DNA 样品为模板合成的各个新DNA 之间存在差异，这些差异是 。 （3）请指出PCR 技术与转录过程的三个不同之处： ① 。 ② 。 ③ 。 3. 逆转录病毒的遗传物质RNA 能逆转录生成DNA ，并进一步整合到宿主细胞的某条染色 体中。用逆转录病毒作为运载体可用于基因治疗和培育转基因动物等。 （1）病毒在无生命培养基上不能生长，必须依靠活细胞提供 循环重复 [甲的研究] 用激素等治疗 非典病人A 治愈的病人A 健康人合成或生产 其他辅助治疗 接种 提纯、
第3节基因工程的应用 【本节重难点】 重点：1.基因工程在农业和医疗等方面的应用 难点：1.基因治疗 【知识精讲】 教材梳理 知识点一植物基因工程的应用 植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。 1.提高抗逆性 （1）常用抗虫基因：用于抗虫（杀虫）的基因主要是Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。 （2）常用抗病基因：a.抗病毒基因有：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；b.抗真菌基因有：几丁质酶基因和抗毒素合成基因 （3）其他抗逆基因：环境条件对农作物的生产会造成很大影响，并且这些影响是多方面的，因此，抗逆性基因也有多种多样，如：抗盐碱和干旱的调节细胞渗透压基因、抗冻基因、抗除草剂基因等等。 2.改良植物品质 由于人们的食品含有的营养不平衡，不能满足人们对食品的要求，这样，可以通过转基因技术，使植物能够合成某些本来不能合成的物质。如科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量。 3.生产药物 基因工程不但促进了传统技术的变革，也为人类提供了传统产业难以得到的许多昂贵药品，并已形成基因工程制药业的雏形。目前诸如人胰岛素、人生长激素、人脑激素、 α－干扰素、乙肝疫苗、蛋白C、组织血纤维蛋白溶酶原激活剂等数十种基因工程药物已实现商品化。此外，还有促红细胞生成素、白细胞介素－2、肾素、心钠素等一大批珍贵药品正处于试用或临床试验阶段。 知识点二动物基因工程的应用 1.用于提高动物生长速度：由于外援生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得更快，将这类基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。如：转基因绵羊和转基因鲤鱼。 2.用于改善畜产品的品质：基因工程可用于改善畜产品的品质。如：有些人对牛奶中的乳糖不能完全消化或食用后会出现过敏、腹泻、恶心等不适症状，科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，这样所获得的牛奶其成分不受影响，但乳糖的含量大大减低。 3.用转基因动物做器官移植的供体：目前，人体移植器官短缺是一个世界性的难题，用其它动物的器官替代，又会出现免疫排斥现象，现在，科学家正试图利用基因工程方法对一些动物的器官进行改造，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官。 知识点三基因治疗 1.概念：基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效的手段。 2.方法：体外基因治疗和体内基因治疗 体外基因治疗：先从病人体内获得某种相关细胞，进行培养，然后在体外完成基因转移，再
第Ⅱ卷非选择题 三．非选择题： 29．（7分）SARS 病毒能引起非典型肺炎，医生在治疗实践中发现，非典病人治愈后，其血清可用于治疗其他非典病人。有三位科学家分别从三个不同的方面进行了研究，其研究的方向如下图所示。请根据下图回答： SARS 病毒 [丙的研究] 抽取血清 蛋白质X [乙的研究] 注射 注射 灭活或 培养 非典病人B 治愈的病人B 非典病人D 减毒处理 动物实验 健康人C 健康人C 健康人C 治愈的病人D （1）从免疫学的角度看，SARS 病毒对于人来讲属于 ，治愈的病人A 的血清中因为含有 ，所以可用来治疗“非典”病人B 。 （2）甲的研究中，所合成或生产的蛋白质X 是 ，它可以通过化学的方法合成，也可以通过生物学方法—— 技术生产。 （3）乙的研究目的主要是制造出 以保护易感人群。图中使健康人C 获得抵抗“非典”病毒能力的过程，属于免疫学应用中的 免疫。 （4）图中丙主要研究不同国家和地区SARS 病毒的异同，再按照免疫学原理，为研究一种或多种 提供科学依据。 30．（8分）聚合酶链式反应(PCR 技术)是在实验室中以少量样品DNA 制备大量DNA 的生化技术，反应系统中包括微量样品DNA 、DNA 聚合酶、引物、足量的4种脱氧核苷酸及ATP 等。反应中新合成的DNA 又可以作为下一轮反应的模板，故DNA 数以指数方式扩增，其简要过程如右图所示。 （1）某个DNA 样品有1000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上碱基A:G:T:C=1:2:3:4，则经过PCR 仪五次循环后，将产生 个DNA 分子，其中需要提供胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数量至少是 个。 （2）分别以不同生物的DNA 样品为模板合成的各个新DNA 之间存在差异，这些差异是 。 （3）请指出PCR 技术与转录过程的三个不同之处： ① 。 ② 。 循环重复 [甲的研究] 用激素等治疗 非典病人A 治愈的病人A 健康人合成或生产 其他辅助治疗 接种 提纯、
专题一基因工程 一【高考目标定位】 1、专题重点：DNA重组技术所需的三种基本工具；基因工程的基本操作 程序四个步骤；基因工程在农业和医疗等面的应用；蛋白质工程的原理。 2、专题难点：基因工程载体需要具备的条件；从基因文库中获取目的基 因；利用PCR技术扩增目的基因；基因治疗；蛋白质工程的原理。 二【课时安排】2课时 三【考纲知识梳理】 第1节DNA重组技术的基本工具 教材梳理： 知识点一基因工程的概念：基因工程是指按照人们的愿望，进行格的设计，并通过体外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。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。 注意：对本概念应从以下几个面理解： 知识点二基因工程的基本工具 1.限制性核酸切酶——“分子手术刀” （1）限制性切酶的来源：主要是从原核生物中分离纯化来的。 （2）限制性切酶的作用：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并能将每一条链上特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键切开。（3）限制性切酶的切割式及结果：①在中心轴线两侧将DNA切开，切口是黏性末端。②沿着中心轴线切开DNA，切口是平末端。 2.DNA连接酶——“分子缝合针” （1）来源：大肠杆菌、T4噬菌体 （2）DNA连接酶的种类：E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。 （3）作用及作用部位：E.coliDNA连接酶作用于黏性末端被切开的磷酸
二酯键，T4DNA连接酶作用于黏性末端和平末端被切开的磷酸二酯键。注意：比较有关的DNA酶 （1）DNA水解酶：能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸，彻底水解成膦酸、脱氧核糖和含氮碱基 （2）DNA解旋酶：能够将DNA或DNA的某一段解成两条长链，作用的部位是碱基和碱基之间的氢键。注意：使DNA解成两条长链的法除用解旋酶以外，在适当的高温（如94℃）、重金属盐的作用下，也可使DNA 解旋。 （3）DNA聚合酶：能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。（4）DNA连接酶：是通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口。注意比较DNA聚合酶和DNA连接酶的异同点。 3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” （1）分子运载车的种类：①质粒：常存在于原核细胞和酵母菌中，是一种分子质量较小的环状的裸露的DNA分子，独立于拟核之外。②病毒：常用的病毒有噬菌体、动植物病毒等。 （2）运载体作用：①是用它做运载工具，将目的基因转运到宿主细胞中去。②是利用它在受体细胞对目的基因进行大量复制。 （3）作为运载体必须具备的条件：①在宿主细胞中保存下来并大量复制②有多个限制性切酶切点③有一定的标记基因，便于筛选。 思维探究：知识点3、4、5主要是介绍DNA重组技术的三种基本工具及其作用。限制酶──“分子手术刀”，主要是介绍限制酶的作用，切割后产生的结果。在这部分容学习时，应关心的问题之一是：限制酶从哪里寻找？我们可以联想从前学过的容──噬菌体侵染细菌的实验，进而认识细菌等单细胞生物容易受到自然界外源DNA的入侵。那么这类原核生物之所以长期进化而不绝灭，有保护机制？进而联想到可能是有什么酶来切割外源DNA，而使之失效，达到保护自身的目的”。这样就对“限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来”的认识提高了一个层次。 基因进入受体细胞的载体──“分子运 输车”的学习容，不能仅仅着眼于记住这几个 条件，而应该深入思考每一个条件的涵，通过 深思熟虑，才能真正明确为什么要有这些条件 才能充当载体。 教材拓展： 拓展点一限制酶所识别序列的特点 限制酶所识别的序列的特点是：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱
基因工程及其应用文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
第2节基因工程及其应用（第1课时）知识链接及考试地位 本知识与“DNA分子的结构与复制”、“基因突变和基因重组”、“DNA 重组技术的基本工具”、“基因工程的基本操作程序”等内容相联系，考试过程中常设计基因工程的原理、基本工具等基础知识，多以个别填空或选择题的形式呈现。 知识回顾 1、DNA分子的结构特点是什么？ 2、什么是基因重组？ 学习目标 1、简述基因工程的诞生。 2、简述基因工程的原理及技术。要明确基因工程操作的基本步骤和最基本的工具。 重难点 1．教学重点 基因工程的基本原理。 2．教学难点 基因工程的基本原理 新知探究
传统育种的方法一般只能在生物中进行，很难将一种生物的优良性状移植到生物身上。基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿地改变生物，培育出。 一、基因工程的原理 基因工程又叫做或。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以，然后放到另一种生物细胞里，地改造生物的遗传性状。基因工程是在DNA上进行的 水平的设计施工，基因的剪刀是指，简称限制酶。其作用特点是一种限制酶只能识别一种序列。基因的针线是 指。目前常用的运载体有、和等。质粒存在于许多以及等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的小型分子。 基因工程的操作步骤是：、目的基因与运载体结合，目的基因导入受体细胞、目的基因的和。 二、基因工程的原理、操作对象各是什么？ 三、限制性内切酶的分布、特点、作用部位和作用结果如何？ 四、作为基因的运载体，需具备哪些条件？ 五、DNA连接酶的作用对象、位置和结果如何？ 六、基因工程的优点是什么？ 七、基因重组与基因工程比较
思考题 第二章分子克隆工具酶 1简述基因工程研究用的工具酶的类型和作用特点。 常用的工具酶 硝基序列内部进庁切割 DrU逵接癖 DT?A 1 i HaSe 将两条以上的纯性HA方子咸序喪傕化昭成磷酸二酣键逢接战一6盘傢 DNAJSt 合BBl DNA PDIytoeraSe 1通?u≡ιg'掰遥一蝎如械昔≡κ???板. 从3'方向令咸新生的互补谜 专一懺降解RMA 内切械肢晦.4?M4tl?或双1?DNA 2?说明限制性内切核酸酶命名原则(举例)
第八章植物基因工程 基因工程：在基因的水平上改造生物的技术体系，是指在体外对生物DNA进行剪切、加工，把不同亲本的DNA分子重新组合，并把它引入细胞中表达出具有新的遗传特性的生物这一过程。 植物基因工程：又称植物遗传转化/转基因，是将外源基因转移到植物细胞内，并稳定地整合、表达与遗传的技术。目的是改变植物性状，培育高产、优质high yield、抗逆新品种/系；或者利用转基因植物/细胞来生产外源基因的表达产物。 植物转基因研究的用途： 1）理论研究：如基因功能分析； 2）实践应用：如作物遗传改良。 基因工程的基本内容 1）目的基因的分离； 2）目的基因与载体连接； 3）重组分子转入寄主细胞并繁殖； 4）阳性克隆的筛选； 5）从阳性克隆中提取已扩增的目的基因； 6）目的基因克隆到表达载体，导入寄主细胞并表达。 植物基因工程的一般流程 目的基因的分离→表达载体的构建→植物遗传转化→转化体的筛选、鉴定与植株再生→转基因植物的分子检测→转基因植物的表型鉴定→转基因植物的遗传分析、田间试验 经遗传改良的生物, 统称： genetically modified organism (GMO)； Genetically engineered organism (GEO)。 转基因植物(transgenic plants), 又称： genetically modified plant (GMP)； genetically modified crop (GMC)。 第一节目的基因的分离 目的基因：已经或准备要分离、改造、扩增或表达的特定基因或DNA 片段，称为~。 可能是: 1）全长基因：外显子+内含子+转录启动区+终止区； 2）全长cDNA：UTR区+编码区（ORF）； 3）开放读框/编码区（ORF，CDS）；信使核糖核酸(mRNA)分子中能翻译成多肽的那部分序列。来自DNA分子中的外显子。 4）一个完整的操纵子或基因簇； 5）只含启动子或终止子等元件的DNA 片段。 1. 分离目的基因的策略/方法： 1) 基于已知/同源序列--分子杂交/筛库与PCR； cDNA文库和基因组文库 （1）构建基因组文库或cDNA文库； 基因组文库：将生物基因组DNA切割成一定大小的片段，与合适的载体连接并导入宿主细
基因工程的基本内容 基因工程的基本内容一.本周教学内容：基因工程的基本内容二.学习内容：本周学习基因工程的操作过程，指导进行基因工程操作时需要的基本工具：限制酶、连接酶、运载体，了解他们的特点，及其在基因工程中的应用。理解基因工程操作的基本步骤，理解如何提取目的基因，怎样将目的基因导入受体细胞，怎样鉴定试验的成果等等。基因工程的基本内容 一. 本周教学内容： 基因工程的基本内容 二.学习内容： 本周学习基因工程的操作过程，指导进行基因工程操作时需要的基本工具：限制酶、连接酶、运载体，了解他们的特点，及其在基因工程中的应用。理解基因工程操作的基本步骤，理解如何提取目的基因，怎样将目的基因导入受体细胞，怎样鉴定试验的成果等等。了解基因工程对现代社会的贡献及基因工程应用的发展。 三. 学习重点： 1. 基因工程的概念 2. 基因工程的操作工具 3. 运载体的基本条件 4. 基因工程的基本操作步骤
5. 基因工程的应用和发展 四. 学习难点： 1. 基因工程工具：限制酶、运载体 2. 运载体的基本要求 3. 基因工程的操作步骤 4. 如何检测基因操作 5. 基因工程应用的两面性 五. 学习过程： （一）概念：基因工程——又叫基因拼接技术或DNA重组技术。 是指在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。 概念要点： 1. 在DNA分子水平上进行设计操作的 2. 在生物体外实现的基因改造 3. 对受体细胞进行无性繁殖 4. 重组基因最终表达获得性状 （二）基因操作的工具 1. 抗虫棉的培育：将抗虫的基因从某种生物（如苏云金芽孢杆菌）中提取出来，“插入”到棉花的细胞中，与棉细胞
《基因工程》思考题 第一章绪论 1. 简述基因操作、基因重组和基因工程的关系。 2. 为什么说基因工程是生物学和遗传学发展的必然产物？ 3. 简述基因的结构组成对基因操作的影响。 4. 谈谈你对gene的认识，并简要说说gene概念的演变过程. 5. 如何理解gene及其产物的共线性和非共线性？ 6. 试从理论和技术两个方面谈Gene Engineering诞生的基础. 第二章基因工程的基本原理与支撑技术 1. 试比较原核基因组与真核基因组的结构和功能特点 2. 试比较原核基因和真核基因表达调控的主要方式和特点 3. 分析比较琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳的异同点？ 4. 琼脂糖凝胶电泳中，简述影响DNA在凝胶中迁移速率的因素. 5. 小量制备质粒DNA，用质粒中特定的酶切发现切割不动，试分析可能原因及克服方法？ 6. 在基因操作实践中有哪些检测核酸和蛋白质分子量的常规方法？ 7. 印迹分子杂交有哪些种类，并说明在什么情况下需要使用这些方法。 8. 核酸分子的标记有哪些方法，各有何特点？ 9. 由mRNA反转录成cDNA和DNA的PCR扩增是两个完全不同的酶催化反应过程，如何将两个过程联系在一起，实现由mRNA起始扩增出DNA？ 10. Primer是PCR反应体系的四大要素之一，PCR的许多应用都是通过primer设计来实现的，请问primer设计的一般原则是什么？ 11. 在PCR反应的后期，或者循环次数过多时，反应体系中就会出现一种所谓的平台效应（Plateau effect），请问什么叫Plateau effect？产生Plateau effect的原因有哪些？ 12. 在对PCR产物进行电泳检测时，有时会出现拖带或非特异性扩增条带，请分析其原因？如果检测结果是看不到DNA带或DNA带很弱，那又是为什么？ 13. 通过双向蛋白质电泳发现某蛋白质与某植物的一种表型密切相关，若要利用编码该蛋白质的基因来转基因植物，试问如何分离得到该基因？ 14. 现有一序列已知的DNA片段和一序列未知的DNA片段，你分别如何设计测序策略？ 15. 设想一下在什么情况下你希望知道一个基因或一段DNA的序列？ 16. 什么叫有性PCR？有性PCR导致DNA重组的分子机制跟体内重组有何异同？ 17. Explain the PCR. List the steps in carrying it out; include all the components and special conditions, explaining why each one is used. Illustrate the process with appropriate labels. Use the correct scientific terminology in your explanation. 第三章基因工程操作的基本条件 1. 试指出影响限制性内切核酸酶（Restriction endonuclease）切割效率的因素. 2. 在酶切缓冲液中，一般需加入BSA，请问加入BSA的作用是什么？并简述其原理？ 3. 何谓Star activity？简述Star activity的影响因素及克服方法. 4. 某DNA序列中存在DpnI酶切位点，以此DNA为模板，在体外合成DNA序列，当用该酶进行酶切时，发现切割不动，试分析可能原因？
第二章 1. 名词解释：核酸内切酶、核酸内切限制酶、同裂酶、同尾酶、核酸外切酶、末端脱氧核苷酸转移酶 答： 核酸内切酶：是一类从多核苷酸链的内部催化磷酸二酯键断裂的酶。 核酸内切限制酶：是一类能够识别双链DNA分子中的某种特定核苷酸序列（4—8bp），并由此处切割DNA双链的核酸内切酶。 同裂酶：识别位点的序列相同的限制性内切酶。 同尾酶：识别的序列不同，但能切出相同的粘性末端。 核酸外切酶：是一类从多核苷酸链的一头开始催化降解核苷酸的酶。 末端脱氧核苷酸转移酶：可以不需要模板，在单链DNA或突出的双链DNA 3’-OH端随机添加dNTPs的酶 2. 限制性内切核酸酶的命名原则是什么？ 答：限制性内切核酸酶按属名和种名相结合的原则命名的，即：属名+种名+株名+序号； 首字母：取属名的第一个字母，且斜体大写； 第二字母：取种名的第一个字母，斜体小写； 第三字母：(1)取种名的第二个字母，斜体小写； (2)若种名有词头，且已命名过限制酶，则取词头后的第一字母代替。 第四字母：若有株名，株名则作为第四字母，是否大小写，根据原来的情况而定，但用正体。 顺序号：若在同一菌株中分离了几种限制酶，则按先后顺序冠以I、Ⅱ、Ⅲ、…等，用正体。 3．部分酶切可采取的措施有哪些？ 答：1）缩短保温时间 2）降低反应温度
3）减少酶的用量 4. 在序列5'-CGAACATATGGAGT-3'中含有一个6bp 的Ⅱ类限制性内切核酸酶的识别序列，该位点的序列可能是什么?答：回文序列是：5'-CATATG-3， 5．什么是限制性内切核酸酶的星号活性? 受哪些因素影响? 答：Ⅱ类限制酶虽然识别和切割的序列都具有特异性，但是这种特异性受特定条件的限 制，即在一定环境条件下表现出来的特异性。条件的改变，限制酶的特异性就会松 动，识别的序列和切割都有一些改变，改变后的活性通常称第二活性，而将这种因 条件的改变会出现第二活性的酶的右上角加一个星号表示，因此第二活性又称为星 活性。 概括起来，诱发星活性的因素有如下几种：(1)高甘油含量(>5％, v／v)；(2)限制性 内切核酸酶用量过高(>100U／ugDNA)；(3)低离子强度(<25 mmol／L)； (4)高pH(8．0 以上)；(5)含有有机溶剂，如DMSO，乙醇等；(6)有非Mg2+的二价阳离子存在(如 Mn2+，Cu2+，C02+，Zn2+等)。 第三章 1．如何将野生型的l噬菌体改造成为一个理想的载体? 答：①删除l噬菌体的非必需区，留出插入空间；并在余下的非必须区内制造限制酶切点 ②引进某些突变表型，作为选择标记 ③突变某些基因，使它成为安全载体 ④删除lDNA必须区段上常用的限制酶切点 2．什么是蓝白斑筛选法? 答：这种方法是根据α互补的原理来筛选重组体。主要是在载体的非必要区插入一个带有大肠杆菌b—半乳糖苷酶的α基因片段（LacZ’），携带有lac基因片段的载体转入LacZ’－的宿主菌后，在IPTG（异丙基硫代-β-D 半乳糖）诱导下，载体表达的b—半乳糖苷酶的α肽段和宿主菌表达的b —半乳糖苷酶的b肽段互补，形成有活性的b—半乳糖苷酶，该酶可以分解无色的5—溴—4—氯—3—引哚—b—D—半乳糖苷(X-gal)得到蓝色的5
基因工程难题详细解析 1.一位科学家正在使用氨苄青霉素敏感型菌株进行研究，该菌株不能利用乳糖，这是因为它的乳糖操纵基因异常。该科学家有两种质粒，一种含有正常的乳糖操纵基因，另一种含有氨苄青霉素抗性基因。她运用限制酶和DNA连接酶，获得了一些含有这两个基因的重组质粒。然后在一个仅以葡萄糖为唯一能源的培养基中培养该细菌，并向其中加入高浓度的重组质粒，使细菌增殖。再将实验组细菌（含重组质粒）和对照组细菌（不含重组质粒）放人下图所示环境中让其生长。请回答下列问题： （1）在基因工程的基本操作程序中，______________是基因工程的核心。限制酶是基因工程中常用的工具，若要提取限制酶，可选择的生物是______________ （举出一例）。本实验中使用限制酶的作用是：____________________________。 （2）在以葡萄糖为唯一能源的培养基中加入高浓度的质粒，为了促进细菌更好的吸收重组质粒，还应用______________处理细菌，使细菌处于______________。该培养基以葡萄糖为能源是因为__________________________________________。 （3）若没有新的突变发生，细菌最有可能在哪些培养基上生长出菌落?（） A．只有1、2和4号B．只有3、5和6号C．只有1、2、3和4号D．只有4、5和6号 （4）如果在准备制作重组质粒时未使用DNA连接酶，则细菌最可能在______________号和______________号平板上长出菌落。 （5）若该科学家用该培养基进行另一项实验如下图，在该培养基中用乳糖为唯一能源，则细菌能在哪一培养基中长出菌落（） A．只有10号 B．只有8号 C．7号和8号 D．8号和10号 1（1）基因表达载体的构建 大肠杆菌（只要答出的生物属于原核生物即可给分，只答原核生物不给分） 在质粒DNA上切割（合理给分） （2）Ca2+感受态葡萄糖是单糖，可被细菌吸收，确保细菌均能在此培养基中均能正常生长（意思对即或给分） (3) C (4) １号4号(5) C 1解析（1）限制酶主要存在于原核生物（2）乳糖只能被被部分细菌利用，所以不能用乳糖 (3) 5号和6号培养基都存在氨苄青霉素，但不含重组质粒的菌株无氨苄青霉素抗性基因 (4) 未使用DNA 连接酶时，含重组质粒的菌株只含乳糖操纵基因或只含氨苄青霉素抗性基因。不管哪种重组质粒，都可在1号平板上长出菌落，但只含乳糖操纵基因的菌株不能在2号或3号培养基上生存(5) 含重组质粒的菌株既
第七章微生物遗传试题 一．选择题： 71085.71085.已知DNA 的碱基序列为CATCATCA T，什么类型的突变可使其突变为：CTCATCAT A.A.缺失 B.B.插入 C.C.颠换 D.D.转换 答：( ) 71086.71086.已知DNA 的碱基序列为CATCATCA T，什么类型的突变可产生如下碱基序列的改变：CACCATCAT ？ A. 缺失 B. 插入 C. 颠换 D. 转换 答：( ) 71087.71087.不需要细胞与细胞之间接触的基因重组类型有： A. 接合和转化 B. 转导和转化 C. 接合和转导 D. 接合 答：( ) 71088.71088.转化现象不包括 A. DNA 的吸收 B. 感受态细胞 C. 限制修饰系统 D. 细胞与细胞的接触 答：( ) 71089.71089.将细菌作为实验材料用于遗传学方面研究的优点是： A. 生长速度快 B. 易得菌体 C. 细菌中有多种代谢类型 D. 所有以上特点 答：( ) 71090.71090.转导噬菌体 A. 仅含有噬菌体DNA B. 可含有噬菌体和细菌DNA C. 对DNA 酶是敏感的 D. 含1 至多个转座子 答：( ) 71091.71091.在Hfr 菌株中： A. F 因子插入在染色体中 B. 在接合过程中，F 因子首先转移 C. 在接合过程中，质粒自我复制 D. 由于转座子是在DNA 分子间跳跃的，因此发生高频重组 答：( ) 71092.71092.以下碱基序列中哪个最易受紫外线破坏？ A. AGGCAA B. CTTTGA C. GUAAAU D. CGGAGA 答：( ) 71093.71093.对微生物进行诱变处理时，可采用的化学诱变剂是：
第一章基因工程概述 1?什么是基因工程，基因工程的基本流程？ 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。因此，供体、受体和载体称为基因工程的三大 要素。 1. 分离目的基因 2?限制酶切目的基因与载体 3. 目的基因和载体DNA在体外连接 4?将重组DNA分子转入合适的宿主细胞，进行扩增培养 5. 选择、筛选含目的基因的克隆 6. 培养、观察目的基因的表达 第二章基因工程的载体和工具酶 1. 基因工程载体必须满足哪些基本条件？ 具有对受体细胞的可转移性或亲和性。 具有与特定受体细胞相适应的复制位点或整合位点。 具有多种单一的核酸内切酶识别切割位点。 具有合适的筛选标记。 分子量小，拷贝数多。具有安全性。 2. 质粒载体有什么特征，有哪些主要类型？ 1、自主复制性 2、可扩增性 3、可转移性 4、不相容性 主要类型有1.克隆质粒2.测序质粒3.整合质粒4.穿梭质粒5.探针质粒6.表达质粒 3. 质粒的构建 （1）删除不必要的DNA区域，尽量缩小质粒的分子量，以提高外源DNA片段的装载量。一般来说，大于20Kb的质粒很难导入受体细胞，而且极不稳定。 （2）灭活某些质粒的编码基因，如促进质粒在细菌种间转移的mob基因，杜绝重组质粒扩 散污染环境，保证DNA重组实验的安全，同时灭活那些对质粒复制产生负调控效应的基因，提高质粒的拷贝数 （3 ）加入易于识别的选择标记基因，最好是双重或多重标记，便于检测含有重组质粒的受体细胞。（4）在选择性标记基因内引入具有多种限制性内切酶识别及切割位点的DNA序列，即多 克隆接头（Polylinker ），便于多种外源基因的重组，同时删除重复的酶切位点，使其单一化，以便环状质粒分子经酶处理后，只在一处断裂，保证外源基因的准确插入。 （5 ）根据外源基因克隆的不同要求，分别加装特殊的基因表达调控元件。 4. 什么是人工染色体载体？ 将细菌接合因子、酵母或人类染色体上的复制区、分配区、稳定区与质粒组装在一起，即可构成染色体载体 5. 什么是穿梭载体？ 人工构建的、具有两种不同复制起点和选择标记、可以在两种不同的寄主细胞中存活和 复制的载体。 6. 入-噬菌体载体及构建 hDNA为线状双链DNA分子，长度为48.5kb，在分子两端各有12个碱基的单链互补粘性末端。 1缩短长度提高外源DNA片段的有效装载量删除重复的酶切位点 引入单一的多酶切位点接头序列，增加外源DNA片段克隆的可操作性 灭活某些与裂解周期有关基因。 使入-DNA载体只能在特殊的实验条件下感染裂解宿主细菌，以避免可能出现的污染现 象的发生。加装选择标记，便于重组体的检测 7. M13单链噬菌体DNA载体
山东省昌乐一中2011-2012高二生物学案必修三编号05 2012.1.4 班级姓名 1．2基因工程的基本操作程序 编制：王福玲徐军胜审核：王福玲审批： 【学习目标】： 简述基因工程原理及基本操作程序。 【重点难点】： 1.基因工程基本操作程序的四个步骤。 2.从基因文库中获取目的基因。 3.利用PCR技术扩增目的基因。 【自主学习】 基因工程的基本操作程序主要包括4个步骤：的获取、基因表达 的构建、将细胞、的检测与鉴定。 一、目的基因的获取 1、概念：目的基因主要是指编码蛋白质的。也可以是一些具有调控作用的因子。 2、来源：（1）可以从自然界中已有中直接分离出来。（2）从中获取目的基因。 3、获取目的基因的方法：根据基因的有关信息，如基因的序列，基因功能、基因在上的位置、基因的转录产物，以及基因的翻译产物等特性来获取目的基因。 （1）利用PCR技术扩增目的基因：①PCR技术是一项在生物体外复制片段的核酸合成技术。②条件：提供已知的核苷酸序列，根据这段序列合成。（2）人工合成方法：当基因较小，核苷酸序列已知时，可以用人工方法合成（例如，通过直接合成）。 二、基因表达载体的构建 1、表达载体的组成 表达载体：目的基因、、、标记基因。 启动子：它是一段有，位于基因的首端，它是的识别和结合部位，起动转录mRNA。 终止子：位于基因的尾端，终止过程。 标记基因：用于受体细胞是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。 2、表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中存在，并且给下一代，同时使能够表达和发挥作用。 三、将目的基因导入受体细胞 1、将目的基因导入植物细胞 （1）农杆菌转化法：①转化：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，称为。②农杆菌特点：在自然条件下能感染植物和 植物，，对植物没有感染力；Ti质粒的可以转移至受体细胞，并整合到受体细胞的上。 （2）基因枪法又叫。
《基因工程》教学大纲 一、课程基本信息 二、课程的性质、地位和任务 基因工程（Genetic Engineering）是指重组DNA技术或基因转移技术，是在遗传学和分子生物学等课程的基础上而开设的专业课。本课程的目的和任务是使学生通过本课程的学习，进行有关基因工程基本原理、基本知识和基本技能的考察和训练，并了解基因工程的现代进展，为以后的工作打下良好的基础。 三、课程教学的基本要求 通过本课程的学习使学生掌握基因工程的一些基本原理和实验操作方法，掌握基因操作的基本技术、基因克隆的酶学基础、基因克隆的载体的构建及克隆载体系统的选择、原核与真核生物基因分离与鉴定的基本原理和方法、体外重组技术以及植物基因工程的操作方法等。 四、教学内容及学时分配
五、课程的主要内容与教学要求 第一章基因工程的概念与发展 （一）教学目的与要求 通过教学使学生了解基因工程的诞生、发展及应用前景；掌握基因工程的概念、基因工程诞生的理论基础和技术基础、基因工程的研究内容。 （二）教学的重点与难点分析 重点：基因工程的概念，基因工程诞生的理论基础和技术基础，基因工程的研究内容。
难点：基因工程诞生的理论基础。 （三）教学内容： 第一节基因工程的概念 1、基因工程的概念； 2、基因工程的四要素； 3、基因工程分类。 第二节基因工程的诞生和发展 1、DNA遗传功能的阐明； 2、基因工程的诞生：理论基础、技术基础； 3、基因工程的建立； 4、基因工程的成熟与腾飞。 第三节基因工程的研究内容 第四节基因工程的应用 1、基因工程的应用领域； 2、基因工程取得的成就。 第二章基因工程的酶学基础 （一）教学目的与要求 了解常用工具酶的种类、星号活性、影响限制性内切酶活性的因素；掌握工具酶定义、限制性核酸内切酶的命名原则、同尾酶（Isocaudamers）、同裂酶（Isoschizomers）、DNA聚合酶、DNA连接酶的概念、DNA连接酶的种类、影响连接反应的因素；熟悉限制性核酸内切酶的识别序列特点、II 型限制性核酸内切酶的识别序列特点、II型限制性内切酶的切割方式、DNA片段连接的各种方法；使学生具有使用分子生物学软件DNAClub的能力、具有将任意DNA分子连接的分析和应用能力、具有在分子克隆研究中，灵活应用各种DNA聚合酶的能力。 （二）教学的重点与难点分析 重点：工具酶、同尾酶、同裂酶的概念，II型限制性核酸内切酶的识别序列特点，影响限制性内切酶活性的因素，酶反应的终止方法，DNA连接酶的种类及应用，DNA片段连接的各种方法，大肠杆菌DNA聚合酶I、Klenow酶、Taq DNA聚合酶、Amv反转录酶的特点及其在分子克隆中的应用，DNA 甲基化酶的种类及用途，碱性磷酸酶的种类及应用，核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶的种类及应用。 难点：宿主控制的限制与修饰作用，II型限制性内切酶的识别序列与切割方式的相关性，DNA 甲基化作用对限制性内切酶的影响，不匹配的粘端连接，衔接物连接法，DNA接头连接，粘性末端的更换，T4 DNA聚合酶、T7 DNA聚合酶和测序酶的使用。 （三）教学内容 第一节概述 1、工具酶定义； 2、常用的工具酶。 第二节限制性核酸内切酶 1、限制性核酸内切酶的发现与分类 2、限制性核酸内切酶的识别序列特点；