基因工程技术-笔记整理
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生物基因工程知识点总结生物基因工程知识点总结一、基因工程及其应用基因工程概念:基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。
通俗的说,就是按照人们意愿,把一种生物的某种基因提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,定向地改造生物的遗传性状。
原理:基因重组结果:定向地改造生物的遗传性状,获得人类所需要的品种。
二、基因工程的工具1、基因的“剪刀〞—限制性核酸内切酶(简称限制酶)(1)特点:具有专一性和特异性,即识别特定核苷酸序列,切割特定切点。
(2)作用部位:磷酸二酯键(4)例子:EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列,并在G和A 之间将这段序列切开。
(黏性末端)(黏性末端)(5)切割结果:产生2个带有黏性末端的DN断。
(6)作用:基因工程中重要的切割工具,能将外来的DNA切断,对自己的DNA无损害。
注:黏性末端即指被限制酶切割后露出的碱基能互补配对。
基因的“针线〞——DNA连接酶作用:将互补配对的两个黏性末端连接起来,使之成为一个完整的DNA分子。
连接部位:磷酸二酯键基因的运载体(1)定义:能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。
(2)种类:质粒、噬菌体和动植物病毒。
三、基因工程的操作步骤1、提取目的基因2、目的基因与运载体结合3、将目的基因导入受体细胞4、目的基因的检测和鉴定四、基因工程的应用1、基因工程与作物育种:转基因抗虫棉、耐贮存番茄、耐盐碱棉花、抗除草作物、转基因奶牛、超级绵羊等等2、基因工程与药物研制:干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、疫苗3、基因工程与环境保护:超级细菌五、转基因生物和转基因食品的安全性两种观点是:1、转基因生物和转基因食品不安全,要严格控制2、转基因生物和转基因食品是安全的,应该大范围推广。
三个方法让你生物成绩飙升对比记忆法在生物学学习中,有很多相近的名词易混淆、难记忆,对于这样的内容,可运用对比法记忆。
对比法即将有关的名词单列出来,然后从范围、内涵、外延、乃至文字等方面进行比较,存同求异,找出不同点。
高二生物基因工程笔记
高二生物基因工程笔记
基因工程是一种通过改变生物体的基因组来改变其性状和功能的技术。
它包括三个核心步骤:选择目标基因、构建基因工程载体和转化目标生物体。
选择目标基因需要根据研究目的和应用需求来确定。
常见的目标基因包括编码特定蛋白质的基因,与特定疾病相关的基因等。
选择合适的目标基因对于实现预期的结果至关重要。
构建基因工程载体是将目标基因插入到载体中。
载体可以是DNA 分子或其他类似分子。
常用的载体有质粒和病毒。
构建载体需要使用酶来剪切和连接DNA片段。
通过构建载体,可以将目标基因引入到目标生物体的细胞中。
转化目标生物体是将含有目标基因的载体引入到目标生物体的细胞中。
转化的方法有多种,常用的包括细胞融合、质粒转化和病毒转导等。
转化后,目标基因就会被目标生物体的细胞所接受和表达。
基因工程的应用广泛。
在农业领域,基因工程可以用来提高作物的抗病性、耐旱性和产量等。
在医学领域,基因工程可以用来治疗遗传性疾病、生产重要药物以及研发新药等。
在工业领域,基因工程可以用来生产高附加值的生物产品,如工业酶和生物燃料等。
虽然基因工程在许多领域中具有巨大的潜力,但也存在一些伦理和安全问题。
在进行基因工程研究和应用时,必须遵循伦理规范和安全标准,确保研究和应用的可靠性和安全性。
总之,基因工程作为一种重要的生物技术,正不断推动科学和技术的发展。
它在农业、医学和工业等领域中有着广泛的应用前景。
我们应该加强对基因工程的学习和研究,发挥其在改善人类生活和推动社会进步中的作用。
基因工程绪论1、克隆(clone):作名词:含有目的基因的重组DNA分子或含有重组分子的无性繁殖。
作动词:基因的分离和重组的过程。
2、基因工程(gene engineering):体外将目的基因插入病毒、质粒、或其他载体分子中,构成遗传物质的新组合,并使之掺入到原先没有这些基因的宿主细胞内,且能稳定的遗传。
供体、受体和载体是基因工程的三大要素。
3、基因工程诞生的基础三大理论基础:40年代发现了生物的遗传物质是DNA;50年代弄清楚DNA 的双螺旋结构和半保留复制机理;60年代确定遗传信息的遗传方式。
以密码方式每三个核苷酸组成一个密码子代表一个氨基酸。
三大技术基础:限制性内切酶的发现;DNA连接酶的发现;载体的发现3、基因工程的技术路线:切:DNA片段的获得;接:DNA片段与载体的连接;转:外源DNA片段进出受体细胞;选:选择基因;表达:目的基因的表达;基因工程的工具酶1、限制性内切酶(restriction enzymes):主要是从原核生物中分离纯化出来的,是一类能识别双链DNA分子中某种特定核苷酸序列,并由此切割DNA双链的核酸内切酶。
2、限制酶的命名:属名(斜体)+种名+株系+序数3、II型限制性内切酶识别特定序列并在特定位点切割4、同裂酶:来源不同,其识别位点与切割位点均相同的限制酶。
5、同尾酶:来源不同,识别的靶序列不同,但产生相同的黏性末端的酶形成的新位点不能被原来的酶识别。
6、限制性内切酶的活性:在适当反应条件下,1小时内完全酶解1ug特定的DNA 底物,所需要的限制性内切酶的量为1个酶活力单位。
7、星号活性:改变反应条件,导致限制酶的专一性和酶活力的改变。
8、DNA连接酶的特点:具有双链特异性,不能连接两条单链DNA分子或闭合单链DNA,连接反应是吸能反应,最适反应温度是4至15度,最常用的是T4连接酶。
9、S1核酸酶:特异性降解单链DNA或RNA。
10、RNAH降解与DNA杂交的RNA,用于cDNA文库建立时除去RNA以进行第二链的合成。
基因工程知识点-超全作者: 日期:基因工程一、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,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额,因此又叫做DNA重组技术。
二、基因工程的基本工具1、限制性核酸内切酶-----“分子手术刀”2、DNA连接酶-----“分子缝合针”3、基因进入受体细胞的载体-----“分子运输车”1 . “分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶)(1 )存在:主要存在于原核生物中。
(2 )特性:特异性,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并且能在特定的切点上切割DNA 分子。
(3 )切割部位:磷酸二酯键(4 )作用:能够识别双链DNA 分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链二酯键断开。
3中轴线两侧 将 DNA 的两产生的是黏性末端,而中轴线处切开切制 DIM A 呂卜于时产百匸存勺两种不冋木躺 <饰头表示酶旳切糊」位置)(5)识别序列的特点:呈现碱基互补对称「无论是奇数个碱基还是偶数个碱基, 都可以找到一条中心轴线血图冲轴线两侧的双链DNA 上的碱基是反向对称重复排列的。
如CGrr rrCG 以中心线为 CCAGG A轴、两侧碱基互补对称; 以为轴•两侧碱基互补GGTCC T对称。
中轴线(6 )切割后末端的种类: DNA分子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 。
当限制酶 £■茫打H I : 4*rc(在G 与A C ;TT ! AAG 之冋坟J 割) ! tI I i I中轴线i iI ICdC J GGGSma 1| —(在G 亠ft : GE : ; CGC之冋切制>| 中铀线CTTA AAATTCGCde GGG GGGdCC在它识别序列的条链分别切开时, 当限制酶在它识别序列的 时,产生的则是平末端。
基因工程知识点总结——必修二第一章:基础知识基因工程是一门综合学科,涉及到生物学、化学、医学等多个领域。
本章将介绍一些基础的知识点。
1.1 DNA的结构DNA是生物体内负责遗传信息传递的分子,其结构由磷酸、糖和碱基组成。
碱基有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)四种,它们之间通过氢键相互连接。
DNA的结构是由两条互补的链以螺旋形式缠绕而成。
1.2 基因的概念基因是DNA分子上的一段序列,它编码了生物体内特定的蛋白质或RNA分子。
基因是遗传信息的基本单位,控制着生物体的生长、发育和功能。
1.3 DNA复制DNA复制是细胞分裂过程中的一个重要步骤,它使得每个新生细胞都能获得与母细胞相同的遗传信息。
DNA复制是一个半保留的过程,即每条DNA链上的碱基依据互补配对原则,在新合成的链上形成一条新的互补链。
1.4 基因表达基因表达是指基因中的信息被转录成RNA,然后通过翻译成蛋白质的过程。
基因表达是生物体分子功能的实现过程,包括转录和翻译两个步骤。
1.5 基因突变基因突变是指基因序列发生变化,导致遗传信息发生改变。
基因突变可以分为点突变和结构变异两种类型,它们可能导致基因功能的改变,甚至引起疾病。
第二章:基因工程技术本章将介绍一些基本的基因工程技术,包括基因克隆、DNA测序和PCR等。
2.1 基因克隆基因克隆是指将感兴趣的基因从一个生物体中提取出来,并将其插入到另一个宿主细胞中的过程。
基因克隆技术可以用于研究基因功能、制备重组蛋白质等。
2.2 DNA测序DNA测序是确定DNA序列的技术。
它可以帮助科学家了解基因的结构和功能,为研究基因相关疾病提供重要的信息。
2.3 PCRPCR(聚合酶链式反应)是一种体外扩增DNA的技术。
它可以使极少量的DNA在短时间内扩增为大量的复制产物,为基因工程研究提供了便利。
第三章:基因工程应用本章将介绍一些基因工程在农业、医学和环境保护等领域的应用。
3.1 转基因农作物转基因农作物是指通过基因工程技术将外源基因导入到农作物中,使其具有新的性状或改善原有性状。
基因工程考研知识点归纳基因工程,又称基因克隆技术,是现代生物技术领域中的一项重要技术。
它涉及到对生物体的基因进行操作,以实现特定的生物学功能或生产具有特定特性的生物产品。
以下是基因工程考研知识点的归纳:基因工程的定义与原理基因工程是指通过人工手段对生物体的基因进行提取、修饰、重组和转移,以改变生物体的遗传特性或获得新的生物学功能。
这一过程基于分子生物学的原理,包括DNA的复制、转录和翻译等。
基因工程的基本步骤1. 目的基因的获取:通过PCR扩增、基因克隆等方法获取目标基因。
2. 基因载体的构建:将目的基因插入到适合的载体中,如质粒、病毒等。
3. 转化:将重组载体导入宿主细胞,如细菌、酵母或动植物细胞。
4. 筛选与鉴定:通过抗生素筛选、分子标记等方法筛选出含有重组基因的细胞。
5. 表达与纯化:使目的基因在宿主细胞中表达,并从宿主细胞中提取和纯化目标蛋白。
常用的基因工程工具1. 限制性内切酶:用于切割DNA分子,获取目的基因。
2. 连接酶:用于连接DNA片段,构建重组DNA。
3. 逆转录酶:用于从mRNA逆转录得到cDNA。
4. PCR技术:用于快速扩增目的基因。
基因工程的应用1. 农业:通过基因工程改良作物,提高产量、抗病虫害能力等。
2. 医学:生产重组药物,如胰岛素、干扰素等。
3. 工业:利用微生物生产生物燃料、生物塑料等。
4. 环境保护:通过基因工程改造微生物,用于污染治理。
基因工程的伦理与安全问题基因工程的发展也带来了一些伦理和安全问题,如基因改造生物的生态安全、基因隐私权等。
因此,基因工程的研究和应用需要在严格的伦理和法规框架下进行。
基因工程的未来展望随着科学技术的不断进步,基因工程将更加精准和高效。
未来的基因工程可能会在个性化医疗、基因治疗、合成生物学等领域发挥更大的作用。
结束语:基因工程作为现代生物技术的重要组成部分,不仅在科学研究中占有重要地位,也在实际应用中展现出巨大的潜力和价值。
基因工程技术与应用知识点
1.基因工程技术的原理
基因克隆是指将感兴趣的基因从一个物种中剪切并插入到另一个物种
的DNA中。
首先,需要获得目标基因的DNA序列,然后通过PCR扩增得到
足够多的目标基因的DNA片段。
接下来,将目标基因的DNA片段与质粒进
行连接,形成重组质粒。
最后,将重组质粒导入宿主细胞中,使其进行复
制和表达。
这样,目标基因就被克隆到宿主细胞的基因组中。
转基因是指利用基因工程技术将外源基因导入目标细胞中,使其产生
新的功能或性状。
转基因主要通过两种方法实现:直接注射外源基因或利
用载体导入外源基因。
直接注射外源基因常用于转基因动物的制作,而利
用载体导入外源基因则常用于转基因植物的制作。
通过转基因技术,可以
实现农作物的抗虫、抗病、抗逆性增强,以及工业酶的大规模生产等。
2.基因工程技术的应用
农业领域:基因工程技术可以用于农作物的抗虫、抗病和抗逆性提高
等方面。
通过转基因技术,可以使植物表达抗虫蛋白,减少对农药的依赖;也可以导入外源基因,增强植物的抗逆性,使其在恶劣环境下仍能正常生长。
工业领域:基因工程技术可以用于工业酶的生产,如乳酸菌发酵生产
乳酸。
此外,基因工程还可以用于生物燃料的生产,如利用转基因酵母生
产乙醇。
基因工程笔记总结一、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,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。
又称为DNA重组技术。
(一)基因工程的理论基础。
1. DNA是遗传物质。
- 肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质,这为基因工程中对DNA的操作提供了理论依据。
2. DNA双螺旋结构和中心法则的确立。
- 沃森和克里克构建的DNA双螺旋结构模型,阐明了DNA的结构特点,为DNA的切割、连接等操作提供了可能。
- 中心法则揭示了遗传信息的传递规律,使得人们能够理解基因表达的过程,从而在基因工程中对目的基因的表达进行调控。
3. 遗传密码的破译。
- 遗传密码的破译使得人们能够根据蛋白质的氨基酸序列推测出相应的DNA序列,反之亦然,这有助于在基因工程中准确获取目的基因并预测其表达产物。
二、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)- 来源:主要从原核生物中分离纯化而来。
- 作用:识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,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。
例如,EcoRI限制酶识别的序列是 - GAATTC -,在G和A之间切开。
- 结果:产生黏性末端(如EcoRI产生的是黏性末端)或平末端。
2. “分子缝合针”——DNA连接酶。
- 类型。
- E.coli DNA连接酶:来源于大肠杆菌,只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来。
- T4 DNA连接酶:来源于T4噬菌体,既可以连接黏性末端,也可以连接平末端。
- 作用:恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
3. “分子运输车”——载体。
- 种类。
- 质粒:是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外,并具有自我复制能力的双链环状DNA分子,是基因工程最常用的载体。
- λ噬菌体的衍生物:经过改造后可作为基因工程的载体。
高中生物基因工程知识点总结一、基因工程的概念基因工程,又称为重组 DNA 技术,是指按照人们的愿望,进行严格的设计,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。
基因工程是在 DNA 分子水平上进行的操作,它打破了物种之间的界限,实现了不同物种之间基因的重新组合。
二、基因工程的工具1、限制性核酸内切酶(简称限制酶)限制酶能够识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列,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。
限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。
2、 DNA 连接酶DNA 连接酶的作用是将两个具有相同末端的 DNA 片段连接起来,形成磷酸二酯键。
根据来源不同,DNA 连接酶可以分为两类:E·coli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶。
3、运载体常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。
运载体需要具备的条件有:能够在宿主细胞中复制并稳定保存;具有多个限制酶切点,以便与外源基因连接;具有标记基因,便于进行筛选。
三、基因工程的基本操作程序1、目的基因的获取目的基因是指人们所需要的编码蛋白质的结构基因。
获取目的基因的方法主要有:从基因文库中获取、利用 PCR 技术扩增目的基因以及通过化学方法人工合成。
2、基因表达载体的构建基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤。
一个基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等。
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。
终止子位于基因的尾端,也是一段有特殊结构的 DNA 片段,能终止转录。
标记基因的作用是为了鉴别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。
3、将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞是基因工程的关键步骤。
根据受体细胞的不同,导入的方法也有所不同。
生物选修三 知识点--------基因工程一、 基因工程1、(a )基因工程的诞生(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。
2、(a )基因工程的原理及技术 原理:基因重组技术:(一)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。
基因工程知识点基因工程是一门关于生物基因的科学与技术,涉及到生物学、遗传学、分子生物学等多个学科领域。
通过对基因进行分析、修改和重组,基因工程可以改变生物体的遗传信息,从而创造出具有特定性状的新生物体或改良已有的生物体。
1. DNA的复制与修饰基因工程的第一步是对目标基因进行复制和修饰。
在DNA复制中,科学家可以使用聚合酶链反应(PCR)技术来大量复制目标基因。
然后,可以采用限制性内切酶来切割DNA片段,以便进行进一步的修改。
2. DNA的重组与合成基因工程的核心是对DNA分子进行重组和合成,以构建具有特定性状的基因组。
这可以通过DNA重组技术来实现。
该技术利用限制性内切酶将具有相同限制酶切位点的两个DNA分子进行剪切,并通过DNA连接酶将两个分子连接起来形成新的DNA分子。
3. 基因的转导与表达一旦目标基因经过修饰和重组,下一步是将其转导至宿主生物体。
这可以通过多种方法实现,其中最常用的是利用载体。
载体是一种能够稳定传递外源DNA到宿主细胞的工具,例如质粒、病毒等。
一旦外源基因进入宿主细胞,它们将会以不同的方式表达出来,例如转录成RNA、翻译成蛋白质等。
4. 基因工程在医学上的应用基因工程在医学领域有着广泛的应用。
例如,通过基因工程技术,可以合成大量的重组人胰岛素,用于治疗糖尿病。
另外,基因工程还可以用于生产重组疫苗,如乙型肝炎疫苗和人乳头瘤病毒疫苗等。
此外,基因工程还有助于研究遗传病的发病机制,并可能为这些疾病的治疗提供新的策略。
5. 基因工程在农业上的应用基因工程技术在农业领域的应用也非常广泛。
通过基因工程改良作物的抗虫性、抗病性和耐逆性,可以提高农作物的产量和品质,减少农药的使用。
例如,将一些具有抗虫性的基因导入到作物中,可以提高作物抵抗虫害的能力,从而减少农药的使用量。
总结基因工程作为一门复杂而又有前景的学科,为科学家们提供了许多改变生物体的机会。
通过对基因的分析、修改和重组,基因工程可以为人类的健康、农业的发展甚至整个生态环境带来深远的影响。
基因工程复习笔记第一章一、电泳电泳(eletrophorosis) :带电荷的分子在电场中以一定的速率向与其电荷性质相反的电极移动.移动速度称为电泳迁移率。
影响因素:1 电泳迁移率同电场的强度和分子本身所带的净电荷数目成正比。
2. 电泳迁移率同分子与介质的摩擦系数成反比。
3当电场强度一定,电泳介质相同,电荷相同的分子在电场中迁移的速度主要取决于分子本身的大小和形状(构型)。
4分子形状相似的分子的迁移速度主要与分子量相关: 分子量越大,移动越慢。
指示剂:溴酚蓝(Bb):常用指示剂。
分子量670,分子筛效应小,近似于自由电泳,呈蓝紫色。
二甲苯青(Xc):分子量554.6,呈蓝色,迁移速度比Bb慢。
染料:溴化乙锭(EB)1、聚丙烯酰胺凝胶电泳优点:比琼脂糖凝胶的分辨率高的多;回收DNA样品纯度高,无色透明,韧性好,银染的凝胶干燥后可长期保存;能装载的DNA量大,达每孔10μgDNA。
2 、SDS-PAGE 原理:SDS是蛋白质的变性剂,使煮沸变性的蛋白质维持线性状态,并与蛋白质结合,使蛋白质带上相同密度负电荷。
SDS与蛋白质结合使蛋白质构象改变,成为形状近似雪茄状的长椭圆棒,SDS-蛋白质复合物短轴相同,而长轴与蛋白质的分子量成正比。
蛋白质-SDS复合物电泳的迁移率不受蛋白质原有电荷和形状的影响,只与椭圆棒的长度,即蛋白质分子量有关。
二、PCR技术定义:聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)技术,以DNA为模板,在引物、dNTPs、Taq酶的作用下,经变性-退货-延伸反复循环,使某个基因在体外特异性地扩增。
PCR法的原理也是利用人工合成带突变位点的诱变引物,通过PCR 扩增而获得定点突变的基因或DNA片段。
影响因素:(1)Taq DNA聚合酶(具有5’→3’聚合酶活性和5’→3’外切酶活性,但没有3’→5’外切酶活性因此不能修复错误的碱基配对)。
(2)引物(primer)一般引物设计为长15—30bp;位置与待扩增的模板DNA区段的两3’端序列互补(5‘端相同)的短DNA;引物的碱基组成:尽可能提高G+C含量,避免连续相同碱基排列或内部回文序列,避免形成引物二聚体。
高中基因工程总结的知识点
一、基因工程
1、什么是基因工程
基因工程是指将一种生物体的基因插入另一种生物体,从而改变另一种生物体的性状,利用它们来改造和改变生物物种的一种技术。
2、基因工程的意义
基因工程可以帮助人们改善现有的农作物品种,以便获得更高的产量;同时也能够生产药物,如胰岛素,以治疗糖尿病等疾病。
3、基因工程的基本步骤
(1)获取基因序列:科学家首先获取目标基因的结构特征,以
及基因的排列顺序;
(2)构建基因组:科学家将基因拆分为多个碱基对,构建基因组;
(3)转化:将基因注入受体生物体,使之获得新的基因;
(4)表达:把插入的基因转录成mRNA,再转录成蛋白质,从而在受体生物体内表达出新的基因。
二、遗传工程
1、什么是遗传工程
遗传工程是通过改变某一物种的基因组结构而获得意想不到的
新突变,并利用这些突变来改良物种的一种技术。
2、遗传工程的意义
遗传工程可以帮助人们改良农作物品种,提高农作物的生长效率;
同时也可以用于育种,改良家禽种类,以提高食品的品质。
3、遗传工程的基本步骤
(1)获取基因:科学家首先获取和研究目标物种中的基因;
(2)基因分离:将基因拆分为多个碱基对,构建基因组;
(3)基因转移:将基因转移到另一物种中,进行基因转换;
(4)效果评估:使用遗传分析和实验测试,评估遗传工程所产生的效果。
精品文档一、名词解释1、感受态细胞:就是处于能吸收外源DNA分子的生理状态的细胞2、转化:是指以质粒为载体,将外源DNA分子引入受体细胞,使之获得新的遗传性状的一种过程3、回文序列:从5,一3,端两条链中的核甘酸碱基排列顺序完全相同的序列4、粘性末端:是指DNA分子在限制性内切核酸酶的作用下形成的具有互补减记的单链延伸形成的末端结构,它们能够通过互补碱基间的配对而重新连接起来5、平齐末端:限制性核酸内切酶在识别序列的对称轴上切割,形成的片段末端为平末端6、Ti质粒:是根癌农杆菌中发现的可引发植物产生冠瘿瘤的质粒;7、质粒:是独立于染色体以外的能自主复制的双链闭合环状DNA分子。
8、cos位点:入DNA两端各有12bp的粘性末端,粘性末端形成的双链区域称为cos位点。
9、lacZ'基因:大肠杆菌lacZ的a -肽链序列,是LacZ的氨基端片断。
10、克隆载体:以繁殖外源DNA片段为目的载体通称为克隆载体11、clone:含有目的DNA片段的重组DNA分子或含有该重组分子的无性繁殖12、同尾酶:它们的来源不同,识别的靶序列也不同,但切割后能产生相同的粘性末端的一类限制性核酸内切酶13、同切点酶:又称同裂酶,是一类来源不同而能识别相同靶序列的限制性内切核酸酶14、星号活性:当条件改变时,许多酶的识别位点会改变,导致识别与切割序列的非特异性的现象15、转导:由噬菌体和细胞病毒介导的遗传信息的转移的过程16、转染:以噬菌体为载体,不经过蛋白包装成病毒颗粒,用DNA连接酶使噬菌体DNA环化,在通过质粒转化方式导入受体菌的过程17、感染:以入噬菌体DNA为载体的DNA重组分子包装成病毒颗粒,使其感染受体菌的过程18、基因枪法:又称微弹轰击法、粒子轰击法,是一种借助高速金属微粒将DNA分子引入活细胞的转化技术19、转化率:每微克载体DNA在最佳转化条件下进入受体细胞的分子数,是衡量转化效率的重要指标20、限制性内切核酸酶简称限制酶,是一类能够识别双链DNA分子中的某种特定核甘酸序列(4-8bp),并由此处切割DNA双链的核酸内切酶。
加热或强酸、碱性作用可以使DNA双螺旋的氢键断裂,双链解离,形成单链DNA,这称为DNA的变性。
解除变性的条件后, 变性的单链可以重新结合起来,形成双链,其原有的特性和活性可以恢复,这称DNA复性, 也叫退火。
✧PCR技术的特点:1)高度的灵敏性(1 copy-------- 109);2)特异性,引物设计的最大原则是最大限度地提高扩增效率和特异性;同时尽可能减少非特异性扩增。
引物设计:(1)序列应位于高度保守区,与非扩增区无同源序列。
(2)引物长度以15-40 bp为宜。
(3)碱基尽可能随机分布,G+C占50-60%。
(4)引物内部避免形成二级结构。
(5)两引物间避免有互补序列。
(6)引物3’端为关键碱基;5’端无严格限制。
3)操作简便易行,PCR扩增法只需要数小时,就可以用电泳法检出1μg基因组DNA中仅含数个拷贝的模板序列。
4)用途广泛,生命学科、医学工程、遗传工程、疾病诊断、法医学、考古学。
✧PCR的反应体系和方法:PCR管加热使模板变性, 退火使引物与模板DNA互补,延伸需将反应温度升至中温( 72℃),在Tap多聚酶的作用下,以dNTP为原料,以引物为复制的起点,合成新链。
如此重复改变反应温度,即高温变性、低温退火和中温延伸三个阶段为一个循环,每一次循环使特异区段的基因拷贝数放大一倍,一般样品是经过30次循环,最终使基因放大了数百万倍; 将扩增产物进行电泳,经溴化乙锭染色,在紫外灯照射下肉眼能见到扩增特异区段的DNA带。
1、反应体系(总体积:50-100ul)Buffer 缓冲液dNTP 原料Primer 引物DNA分子模板Taq酶DNA聚合酶2、PCR反应条件1)PCR反应成分(1)模板单、双链DNA均可。
不能混有蛋白酶、核酸酶、DNA聚合酶抑制剂、DNA结合蛋白类。
一般100ng DNA模板/100L。
模板浓度过高会导致反应的非特异性增加。
(2)引物浓度0.1-0.5mol/L,浓度过高易导致模板与引物错配,反应特异性下降。
1. 基因:基因是一种具有遗传功能的DNA序列,编码功能性多肽或DNA分子。
基因工程的定义:通过或者不通过载体,无论生物体是否独立,外源基因被转移到其他活细胞或有机体,创造出新的物种并克隆出很大数量的过程。
启动子:DNA分子上能与RNA聚合酶结合并形成转录起始复合体的区域。
2. 增强子:增强基因启动子工作效率的顺式作用序列,能够在相对于启动子的任何方向和任何位置(上游或下游)上都发挥作用。
3. 操纵子:转录的功能单位。
很多功能上相关的基因前后相连成串,由一个共同的控制区进行转录的控制,包括结构基因以及调节基因的整个DNA序列。
4. 基因工程的应用:a增强生物天然存在的功能b改变生物的基因型c特异性增强生物没有的功能d增强生物对外部伤害的抵抗能力e提供作研究材料生物的DNA和RNA序列f给人类和用于研究的生物体的基因组作用。
5. 基因工程中常用的酶:核酸酶(内切酶和外切酶)、连接酶、聚合酶、修饰酶、DNA结合蛋白6. 星号活力:在极端环境下,如高PH或低离子浓度下,限制性内切酶特异性降低,会造成对许多位点的识别,产生许多不想得到的片段。
7. a同位酶:识别相同序列,但在不同位点切割。
b同裂酶:识别序列及酶切位点均相同,但来源不同。
C同尾酶:识别序列不同,但产生相同末端。
8. RE的特点:a在大多数细菌中发现b其基本作用是当破坏入侵DNA时作为一种保护机制的酶来保护自身的DNA c限制性修饰系统中的修饰能力,通过在识别位点进行修饰防止RE切割反射d在对称序列中进行切割e只能识别一小段序列,通常为4-6bps。
F切割产生粘性末端g在DNA内部切割。
9. DNA pol I:5’-3’聚合酶活性、5’-3’外切酶活性(切除引物)、3’-5’外切酶活性(校正)10. Taq:无3’-5’外切酶活性,用此错配率高,逆转录。
11. klenow fragment:无5’-3’外切酶活性。
修饰酶:常用的有碱性磷酸酶、末端转移酶。
基因工程技术:按照人们的愿望,进行严密的设计,通过体外DNA重组和转移等技术,有目的地改造生物种性,使现有物种在较短的时间内趋于完善,创造出新的生物类型。
质粒是一种染色体外的稳定遗传因子,大小从1-200kb不等,为双链、共价闭合环状DNA分子cccDNA,并以超螺旋状态存在于宿主细胞中,它具有自主的复制和转录系统。
质粒在细胞内的复制一般有二种:紧密控制型(stringent control)和松弛控制型(relaxed control)。
前者只在细胞周期的一定阶段进行复制,通常每个细胞内只含有一个或几个质粒分子;后者在整个细胞周期中随时可以复制,在每个细胞中有许多拷贝。
质粒的不相容性:利用共同复制系统的不同质粒不能在同一宿主细胞中共存。
从细胞中分离质粒DNA 的方法都包括3个基本步骤:培养细菌使质粒扩增;收集和裂解细胞;分离和纯化质粒DNA。
溶菌酶:破坏菌体细胞壁;SDS和Triton X-100:使细胞膜裂解。
染色体DNA通常用于构建基因组文库和Southern杂交等。
基因组DNA的提取植物基因组DNA提取:提取缓冲液(Tris.Cl—保持pH,EDTA,NaCl,SDS),氯仿/戊醇/乙醇溶液—沉淀和抽提DNA,异丙醇—沉淀DNA(提染色体),TE(Tris.Cl,EDTA)--溶解DNA,RNase—保存液,降解RNA,NaAC—加盐,70%乙醇—漂洗。
细菌基因组DNA提取:SDS,蛋白酶K,氯仿:异戊醇(24:1)-- 沉淀DNA,苯酚:氯仿:异戊醇(25:24:1)-- 抽提,70%乙醇—漂洗,TE,NaCl—调节离子强度,RNase A,CTAB/NaCl 溶液—CTAB--一种阳离子去污剂,具有从低离子强度溶液中沉淀核酸和酸性多聚糖的特性,异丙醇/无水乙醇—沉淀上清液。
总RNA制备mRNA的分子结构容易受到RNA酶的攻击反应而降解,加上RNA 酶极为稳定而且广泛存在,因此,在提取过程中应严格防止RNA 酶的污染并设法抑制其活性,这是实验成败的关键。
仪器—玻璃器皿:200℃烘2h,塑料器皿:DEPC水液处理—所有器皿最后硅烷化处理。
RNA酶抑制剂:DEPC--强烈但不彻底,与氨水溶液混合会产生致癌物;异硫氰酸胍--最有效,使RNA酶失活;其他--RNA酶蛋白抑制剂(RNasin)SDS, 尿素等。
细胞内总RNA制备方法:异硫氰酸胍热苯酚法、酚/SDS法、Trizol法。
(均先将组织在液氮中研磨成粉末)异硫氰酸胍热苯酚法:异硫氰酸胍(GIT)与β-巯基乙醇共同作用抑制RNase的活性,GIT与十二烷基肌氨酸钠(Sarcosyl)作用使蛋白质变性。
酚/SDS法:用酚和SDS破碎细胞和去除蛋白质,用LiCl选择沉淀RNA以去除DNA 和其它不纯物。
Trizol法:Trizol试剂(含酚、异硫氰酸胍和溶解剂等)。
mRNA提取制备mRNA原理:分离的总RNA 可利用mRNA3’端含有poly(A)的特点,用oligo(dT)纤维素柱分离,当RNA流经oligo(dT)纤维素柱时,在高盐缓冲液作用下,mRNA被特异的吸附在oligo(dT)纤维素上,然后逐渐降低盐浓度洗脱,在低盐溶液或蒸馏水中,mRNA被洗下。
然后经过两次oligo(dT)纤维素柱,可得到较纯的mRNA。
纯化的mRNA在70%乙醇中-70℃可保存一年以上。
(上样buffer和洗脱buffer)。
溶液中无盐时要沉淀RNA,必须加盐NaAC。
琼脂糖凝胶电泳DNA凝胶电泳:琼脂糖-- 分离DNA片段大小范围广;聚丙烯酰胺-- 小片段,分辨力高。
琼脂糖凝胶电泳特性:1.DNA分子大小:DNA分子在一定琼脂糖浓度下的迁移率;2.琼脂糖浓度:1.0-1.2%;3.DNA分子构象:超螺旋DNA最快,线状双链最慢;4.电源电压:不大于5V/cm,负—正;5.染料:溴化乙锭(EB)--强诱变剂;6.离子强度:0.5*TBE(不能过高,避免buffer发烫)。
RNA凝胶电泳:RNA分子有很多二级结构,需经变性剂处理,可以破坏RNA中的二级结构。
然后,用琼脂糖凝胶电泳可分级分离不同大小的mRNA分子。
RNA琼脂糖凝胶电泳方法有三种:乙二醛变性电泳、甲醛变性电泳和羟甲基汞(剧毒)琼脂变性电泳。
DNA限制性内切酶限制性内切酶:限制性内切酶是指能特异性结合于一段被称为限制性识别序列的DNA 序列之内或其附近的特异性位点上,并切割双链DNA。
I类酶:结合于识别位点并随机切割识别位点不远处的DNA;II类酶:由二种酶分子组成的二元系统(核酸酶—切割、甲基化酶—修饰),其识别位点和切割位点是同一位置;III类酶:在识别位点之外切割DNA 分子,然后从底物上解离。
甲基化:保护DNA分子,越活跃的地方,甲基化程度越低。
切割性能:回文对称特异核苷酸序列、平末端DNA片段、粘性末端。
酶单位:在合适缓冲液和反应温度下,在20ul反应体积中一小时内完全降解1mg DNA 所需要的量。
载体:把一个有用的目的DNA片段通过重组DNA 技术,送进受体细胞中去进行繁殖和表达的工具。
常见载体:质粒、λ噬菌体、粘粒、BAC、YAC等。
质粒载体的特性:分子量小、多拷贝、松弛控制型;具有多种常用的限制性内切酶的单切点;能插入较大的外源DNA片段;具有容易操作的检测表型。
pBR322、pUC18/19(分子量更小、α-互补原理—蓝白筛选、多克隆位点区MCS)、pBluescript SK(+/-)(MCS)。
乳糖操纵子:α-互补原理:lacZ(β-半乳糖苷酶基因)基因上缺失近操纵基因区段的突变体与带有完整的近操纵基因区段的β-半乳糖苷酶阴性突变体之间可以实现互补的现象。
蓝白斑筛选:X-gal-----IPTG(乳糖类似物—诱导剂)--------蓝色吲哚产物(当外源片段插入后,失去α-互补能力,因而不产生β-半乳糖苷酶,无法分解培养基中的乳糖,菌落呈白色)。
λ噬菌体:侵染细菌的病毒(裂解性侵染、溶源性侵染)。
【碱性磷酸酶--活性好, 但较抗热和去污剂,在去磷酸化反应后很难去除】细胞转化(transformation)是将外源DNA分子引入受体细胞,使之获得新的遗传性状的一种手段(E.coli)。
【如需将质粒载体转移进受体细胞,需诱导受体细胞产生一种短暂的感受态以摄取外源DNA.】感受态细胞:受体细胞经一些特殊方法(如CaCl2、RbCl(KCl)等化学试剂)处理后,细胞膜的通透性发生了暂时性改变,成为能允许外源DNA分子进入的细胞状态。
【LB培养基不含Amp,设2个对照(防污染)】提高转化效率的因素:细胞生长状态和密度(刚进入对数生长期)、质粒的质量和浓度(DNA溶液体积不超过感受态细胞体积的5%)、试剂质量(最高纯度)、防止杂菌和杂DNA 污染(无菌器皿)。
PCR技术的3个步骤:变性:目的双链DNA在94℃下解链;退火:两种寡核苷酸引物在适当温度(50℃左右)下雨模板上的目的序列通过氢键配对;延伸:TaqDNA聚合酶合成DNA的最适温度下,以目的DNA为模板进行合成。
PCR反应5要素:引物、模板、酶、dNTPs和Mg2+引物设计原则:1.引物长度:(20bp);2.引物扩增跨度:2kb左右最有效;3.引物碱基:G+C含量40-60%为宜,ATGC分布均匀,不要集中;4、避免引物内部出现二级结构,避免两条引物间互补;5.引物3’端的碱基:严格要求配对;6.引物中有或能加上合适的酶切位点;7.引物的特异性:与其他序列无明显同源性;8.扩增产物本身无稳定二级结构(以免产生非特异性);9.引物量:浓度要控制。
模板:可以是DNA或RNA,可以是线状或环状。
TaqDNA聚合酶:活性半衰期为92.5℃(最后加入)。
dNTPs:质量、浓度与PCR扩增效率有关,应保存得当,不好冻融,最好分装。
Mg2+:对PCR扩增的特异性和产量有显著影响,浓度过高,特异性降低,出现非特异性;过低,降低TaqDNA聚合酶活性,使反应产物减少。
反应缓冲液:Tris.Cl,KCl,和适当浓度的Mg2+。
(BSA、DDT)PCR反应条件:温度、时间和循环次数。
温度:变性:94℃,退火:Tm=4(G+C)+2(A+T),值约低5℃,延伸:72℃。
循环次数:25-30循环。
【PCR常见问题:无扩增产物、非特异性扩增、拖尾、假阳性】实时荧光定量PCR技术:技术是一种在PCR反应体系中加入荧光基团,利用荧光信号积累通过对PCR 扩增反应中每一个循环产物荧光信号的实时检测从而实现对起始模板定量及定性的分析。
检测模式有:Tagman 探针和SYBR Green I检测模式。
SYBR Green I 染料方法:是一种结合于小沟中的双链DNA结合染料,与双链DNA 结合后,其荧光大大增强。
荧光阈值:在荧光扩增曲线上人为设定的一个值。
CT值:每个反应管内的荧光信号到达设定的域值时所经历的循环数。
Tagman 探针:是一种寡核苷酸探针,它的荧光与目的序列的扩增相关。
RAPD(随机扩增的多态性DNA):运用随机引物扩增寻找多态性DNA片段可作为分子标记。
原理:利用一系列(通常数百个)不同的随机排列碱基顺序的寡聚核苷酸单链(通常为10聚体)为引物,对所研究基因组DNA进行PCR扩增,聚丙烯酰胺或琼脂糖电泳分离,经EB染色或放射性自显影来检测扩增产物DNA片段的多态性,这些扩增产物DNA 片段的多态性反映了基因组相应区域的DNA多态性。
【DNA提取+选择随机引物—PCR反应—凝胶电泳—图谱分析】。
缺点:图谱中某些弱带重复性较差,信息量小,有假阳性结果等等。
差别表达基因分析技术:1.mRNA 差异显示技术(DD)2.代表性差示分析技术(RDA)3.抑制性差减杂交技术(SSH)---- 提取目标样和参照样;将目标样与残照样杂交得到产物;合并杂交产物;特异性片段扩增---- 该方法能使假阳性率降低到6% 4.交互差减RNA 差别显示技术(RSDD)。
分子杂交相关技术:互补的核苷酸序列通过Watson-Crick碱基配对形成稳定的杂合双链DNA分子的过程称为杂交。
杂交的双方是所使用的探针和要检测的核酸。
根据核酸的性质:DNA和RNA探针;根据是否使用放射性标记物:放射性和非放射性标记探针;根据是否存在互补链:单链和双链;根据放射性标记物掺入情况:均匀标记和末端标记。
1)双链DNA探针:其合成方法有-- 切口平移法和随机引物合成法。
切口平移法:当双链DNA分子的一条链上产生切口时,E.coli DNA聚合酶I 就可将核苷酸连接到切口的3’羟基末端。
通常使用--[α-32P]dNTP。
随机引物合成法:利用E.coli DNA聚合酶I的Klenow片段,合成含有标记核苷酸的DNA链。
具有聚合活性,没有5’至3’外切酶活性,称为Klenow片段。