基因工程》课程实验指导书

生命科学学院《基因工程》实验指导书适用专业生物技术、生物科学二OO 七年八月前言该指导书以基因工程的研究程序为主线，综合了目的基因的分离、克隆，载体的构建等方面的实验内容，在注重专业性和可操作性的前提下突出先进性和系统性。

通过本课程的学习和实践，使学生对基因工程的全过程有系统、明确的认识，达到熟识、理解并掌握DNA 重组实验原理和操作方法，提高分析问题和解决问题的能力，开拓创新能力，为从事生物技术及其相关领域的科学研究工作打下基础。

实验设置内容包括：目的基因的PCR扩增及DNA片断的体外连接、转化（设计性实验），农杆菌介导的植物遗传转化（综合性实验），转化植物的表型分析及鉴定等内容（综合性实验）。

本课程的目的是培养高年级本科生及研究生进行基因操作的能力。

教学中，要求调动教学双方的主观能动性，组织学生参加实验准备，让学生和教师共同讨论理论和实验问题，指导学生分析总结实验结果。

本书可作为高等院校生物技术、生物科学等生命科学各有关专业本科生《基因工程原理与应用》的配套实验教材。

目录1、实验一：目的基因的PCR扩增及DNA片断的体外连接、转化···································32、实验二：农杆菌介导的植物遗传转化·······································································83、实验三：转化植物的表型分析及鉴定·······································································104、实验报告基本内容要求····························································································125、实验报告格式··········································································································13实验一目的基因的PCR扩增及DNA片断的体外连接、转化实验学时：7实验类型：综合实验要求：必修一、实验目的在学习分子生物学课程，并熟练掌握分子生物学实验操作技能的基础上，综合运用PCR、细菌感受台细胞制备、转化等手段，完成DNA体外扩增、扩增片段的连接、转化全过程，使同学掌握基因扩增和载体的基本方法和思路，培养独立设计实验并进行操作的能力，为从事基因工程相关研究奠定基础。

《基因工程》实验指导湖南师范大学生命科学学院遗传与发育生物学系2009年5月基因工程课程综合实验---转基因斑马鱼的构建一、实验目的本课程的教学目的是让学生对基因工程技术所涉及的主要环节的基本原理、完整流程和基本技术进行系统地学习和掌握，培养学生具有通过这些原理进行基因工程实验和研究方面的设计能力。

在基因工程理论课程的讲授和实践课程的实际操作过程中对学生进行基因操作与社会伦理方面的训练和教育，重在素质和能力的培养。

二、实验原理转基因动物（transgenic animal）是指动物所有细胞基因组中整合有外源基因的一类动物，具有将外源基因遗传给子代的能力，整入动物基因的外源基因被称为转基因（transgene）。

转基因动物技术是常规分子生物学技术的延伸和拓展，是基因工程技术的核心内容之一，它不仅为人们研究生命科学提供了一个更有效的工具，转基因技术是生物学领域最新重大进展之一，已能渗透到生物学、医学、畜牧学等学科的广泛领域。

转基因动物已成为探讨基因调控机理、致癌基因作用和免疫系统反应的有力工具。

同时人类遗传病的转基因动物模型的建立，为遗传病的基因治疗打下坚实的理论和实验基础。

转基因技术涉及外源基因的获取、重组载体的构建与检测鉴定、受体系统的准备、显微注射基因导入、供转基因胚胎发育的体外培养系统和宿主动物的饲养等方面的内容。

三、材料限制性内切酶：Eco R I、Sal I、Age I、Not I、Bam H I；T4 DNA聚合酶；LA DNA聚合酶混合物均为大连TaKaRa公司产品；3. 2菌株及细胞系DH5α感受态细胞：由本实验室自行制备并存于-20℃；3. 3 质粒与表达载体系统3. 3.1 pEGFP-N1载体pEGFP- N1载体是一种把异源性的蛋白质融合至EGFP的N端的哺乳动物表达载体，为Clontech公司的产品。

含有人类巨细胞病毒（CMV）启图1 含有绿色荧光蛋白基因的卡那霉素抗性的pEGFP-N1质粒动子，SV40 Poly A尾，pUC复制起始点（原核）和SV40复制起始点（真核），20个多克隆位点，具有筛选标志卡那霉素（原核）和新霉素（真核）的抗性基因，见图1。

总论基因是遗传的基本单位，所以基因工程有时称遗传工程(genetic engineering),有时还称为基因克隆(gene cloning)、分子克隆(molecular cloning)。

基因工程的基本技术是DNA 重组技术(recombinant DNA technigue)，其定义是在分子水平上，用人工方法提取(或合成)不同生物的遗传物质，在体外切割、拼接和重新组合，然后将体外重组的DNA分子引入受体细胞，使外源DNA在受体细胞中进行复制与表达。

按人们的需要生产不同的产物或定向地创造生物的新性状，并使之稳定地遗传给后代。

了解这个概念要注意两个问题，第一就是必须有体外DNA的切割、连接、重组过程。

第二，DNA重组必须是有目的的，按事先设计的过程进行，随意的切割、连接、重组过程不是基因工程。

一、DNA体外重组的主要步骤DNA体外重组可分五个步骤。

(一)目的基因和载体基因的制备制备带有目的基因的DNA片段和载体基因。

1．带有目的基因的DNA片段的获得带有目的基因的DNA片段的获得，主要有两个途径：一是从已有的生物基因组中分离；二是用酶学或化学的方法合成。

从生物基因组中分离DNA片段主要是提取基因组DNA，对其进行酶切，获得特定的酶切片段。

酶学合成目的基因DNA片段通常是以mRNA为模板，用反转录酶合成其cDNA作为克隆的片段。

化学合成是对目的基因DNA片段在体外进行设计，并用化学方法进行合成，较大的基因一般分多段进行合成，并在体外连接成目的基因的片段。

目前，用聚合酶链反应(PCR)对目的基因进行扩增或对目的基因转录产物RNA进行RT-PCR扩增，也是获得带有目的基因DNA片段的最常用方法之一。

2．载体的选择DNA体外重组所用的载体是可以克隆DNA片段的DNA分子。

目前常用的载体类型有质粒、噬菌体和动物病毒等。

其中以质粒载体最常用。

质粒(plasmid)是某些细菌中独立于染色体外的DNA，它有自主复制的能力，在细菌分裂时可伴随染色体分配到子细胞。

《基因工程》实验教学大纲课程编号:课程名称：基因工程英文名称： Genetic engineering课程类型: 专业必修学时： 18学时学分：适用对象: 生物技术本科专业先修课程：生物化学、分子生物学一、课程性质、要求、目的和任务（黑体，小4号字）1.课程性质生物科学专业必修课程，本课程需要以遗传学、生物化学、酶学、分子生物学等课程为基础。

2.基本内容本实验课程是以基因工程基本操作技术为主线，在强调实验方法经典性、实用性的前提下以鸡免疫抑制性受体克隆表达为例，使学生能够加深理解基因工程基本操作技术在具体科学研究中的应用，最终形成一个完整的理论体系。

实验内容涉及了基因工程的主要过程，以含鸡外周血单核细胞RNA反转录产物为模板，通过PCR技术扩增获得鸡免疫抑制性受体PD-1目的片段，通过胶纯化方法将目的片回收纯化，对其进行浓度及纯度的测定后连入T-simple 载体构建克隆载体，将PD-1-T载体导入大肠杆菌受体细胞后，通过菌液PCR的手段鉴定出阳性克隆并扩增培养，利用碱裂解法提取PD-1-T重组质粒，利用EcoRI、XhoI进行双酶切，并回收目的片段，将表达载体与目的片段PD-1连接，然后进行转化得到重组子，并用双酶切或菌液PCR方法鉴定阳性重组子，最终导入Rosetta表达菌株中进行诱导表达。

3.基本要求:本实验课在方法上，力求经典，内容涵盖基因工程操作的基本过程，整个实验基本上是一个连续的过程，通过学习，要求学生能在原有的相关理论知识基础上，较全面和深入理解基因工程原理、基本掌握基因工程常用的实验方法，以求为以后的学习和科研工作打下良好和扎实的基础。

4.目的及任务（1）通过本课程的实践操作，使学生掌握基因工程各环节的原理和操作技术（2）掌握质粒提取、分离、纯化、鉴定，DNA酶切、重组、连接，DNA扩增等技术（3）进一步增强学生的实验技能，包括常规仪器和基因工程有关仪器的使用，试剂的配制等。

（4）以具体科研课题为引，使学生了解科研动态并加深对基因工程技术的理解。

《现代生物技术导论》实验指导书实验学时：32学时实验目录实验一ß-半乳糖苷酶基因（lac Z）的定点突变 (1)实验二外源目的基因片段回收与载体的体外连接 (6)实验三重组DNA分子的转化、筛选与鉴定 (9)实验四外源基因在大肠杆菌中的诱导表达和SDS-PAGE检测 (12)实验一ß-半乳糖苷酶基因（lac Z）的定点突变实验项目类型：基础性所属课程名称：《现代生物技术导论》实验计划学时：6学时一、实验目的1. 学习并掌握利用PCR进行基因缺失和插入定点突变的基本原理和实验方法。

2. 复习碱法小量制备质粒DNA的原理和方法。

二、PCR介导的基因定点突变的基本原理pSV-β-半乳糖甘酶质粒pSV-β-半乳糖甘酶质粒基因分布SV40 Early promoter and enhancer segment 1-419Transcription start sites 354, 360, 365Possible start codons (ATG) 500, 530, 569gpt promoter (-10 region) 428-433lacZ start site 710lacZ stop site (TAA) 3755lac operon sequences 709-4020lacY 3809-4011SV40 small T antigen 4021-4156beta-lactomase (Ampr) coding region 4784-5644载体pSV-β-半乳糖甘酶大小是6820bp（图实验1-1），其上带有完整的lacZ 基因，其中lacZ基因的起始位点是710bp，终止位点是3755bp.通过改变5‘端引物或（和）3’引物中的核苷酸序列或数目，可利用多聚酶链式反应（PCR ）进行基因的定点突变。

本实验的定点突变均设计在5‘端引物上，而3’端引物上（4279-4302bp ）无突变。

基因工程实验技术操作手册一、实验前准备在进行基因工程实验前，需要做好以下准备工作：1. 实验室环境准备：确保实验室设备完好，工作台面干净整洁，通风良好。

2. 实验材料准备：准备所需的试剂、培养基、细胞培养物等实验材料，并按照要求进行储存和标识。

3. 实验仪器准备：检查并确保实验所需的仪器设备正常运作，如PCR仪、电泳仪等。

4. 个人防护准备：佩戴实验室必备的个人防护用品，如实验手套、实验服、护目镜等。

二、实验步骤1. DNA提取a. 准备待提取的生物样本，如细菌、植物组织等。

b. 使用DNA提取试剂盒按照说明书进行提取步骤，如细胞破碎、蛋白质沉淀等。

c. 最后得到纯净的DNA样品，可用于后续的实验操作。

2. PCR扩增a. 准备PCR反应体系，包括DNA模板、引物、酶和缓冲液等。

b. 将反应体系加入PCR仪中，设置好扩增程序和参数。

c. 进行PCR扩增反应，得到所需的目标DNA片段。

3. DNA连接a. 准备连接试剂盒，包括连接酶、连接缓冲液等。

b. 将目标DNA片段和连接载体按照比例混合，加入连接试剂中。

c. 进行连接反应，使目标DNA片段与载体DNA连接成一个完整的质粒。

4. 转化a. 准备感受态细胞，如大肠杆菌等。

b. 将连接后的质粒DNA加入感受态细胞中，进行热激转化或电转化。

c. 将转化后的细胞涂布在含有适当抗生素的培养基上，培养过夜。

5. 筛选与鉴定a. 从培养基中挑取菌落，进行PCR扩增或酶切检测，筛选含有目标基因的菌落。

b. 对筛选出的菌落进行测序，验证目标基因的正确性。

c. 进一步进行功能鉴定，如蛋白表达、酶活性等实验。

三、实验注意事项1. 操作时要严格遵守实验室安全操作规程，注意个人防护和废弃物处理。

2. 实验材料的储存和标识要清晰明确，防止混淆和污染。

3. 仪器设备的操作要正确，遵循使用说明书，避免操作失误和设备损坏。

4. 实验步骤中的温度、时间等参数要按照要求进行调整和控制，确保实验结果的准确性。

基因工程实习指导书适用专业：生物技术周数：2周学分：2 编写人：陈英审定人：1实习目的植物遗传转化(genetic transformation)是指将外源基因导入植物细胞，获得转基因植物的技术。

自1983年第一株转基因烟草问世以来，二十多年来，转基因技术已得到长足的发展。

植物遗传转化方法是植物遗传转化的重要环节，迄今为止已建立了多种植物遗传转化体系和转基因技术。

归纳起来，包括农杆菌介导法、基因枪法、PEG法、电击法、显微注射法等，其中农杆菌介导法是目前双子叶植物转基因最常用的方法。

通过本实习，学生进一步学习植物遗传转化的基本原理，了解植物遗传转化与检测的流程，掌握多种以根癌农杆菌位介导的植物遗传转化方法和技术。

2实习内容实验一拟南芥花序浸润转化拟南芥是自花授粉植物，具有高度纯合、植株小、生长周期短（从发芽到开花不超过6周）、结籽多和生活能力强的优势。

用理化因素处理突变率很高，容易获得各种代谢功能的缺陷型。

所以拟南芥是进行遗传学研究的极好材料，被科学家誉为“植物中的果蝇”。

一、实验目的通过本实验，进一步学习农杆菌介导植物遗传转化的基本原理，掌握拟南芥花序浸润法遗传转化的流程。

二、实验原理农杆菌介导的基因转化利用的是一种能够实现DNA转移和整合的天然系统，即根癌农杆菌的Ti质粒和发根农杆菌的Ri质粒。

Ti质粒经过改造，使之带有T-DNA的左右边界序列，左右边界序列间是多克隆位点，便于目的基因的插入。

将构建好的质粒转入农杆菌，然后再转入植物，目的基因通过T-DNA序列与植物受体细胞染色体DNA同源序列进行同源重组而整合。

通过选择标记筛选及分子检测，既可获得转基因植株。

三、实验材料拟南芥四、仪器设备1）剪刀、培养皿、三角烧瓶（高压灭菌，烘干）2）50ml离心管、2ml离心管、1ml枪头、200μl枪头（高压灭菌，烘干）3）超净工作台、摇床、离心机。

五、实验步骤1. 拟南芥种植：把种子悬浮在0.05% 琼脂糖中，黑暗中，4℃，放置3天，打破休眠。

实验一、质粒DN A勺提取实验二、细菌基因组的提取实验三DNA的限制性内切酶解及电泳实验四、PCR基因扩增及电泳实验五大肠杆菌感受态细胞的制备及转化实验一、质粒DNA勺提取质粒是一种双链的共价闭合环状的DNA分子,是细胞染色体外能够稳定遗传的因子。

在基因克隆的实验中，要把一个有用的外源基因通过重组DN敍术,送进生物细胞中去繁殖和表达。

实现携带外源基因进入受体细胞的工具被称为载体，细菌质粒是基因工程中常用的载体之一。

作为基因工程的载体需具备下列条件：（1）是一个复制子，载体有复制点才能使与它结合的外源基因复制繁殖；（2）载体在受体细胞中能大量增殖，只有高复制率才能使外源基因在受体细胞中大量扩增；3）载体DNAS上有一至数个限制性内切酶的单一识别与切割位点，便于外源基因的插入;（4）载体具有选择的遗传标记,如抗氨苄青霉素基因（Amp,抗新霉素基因（Neo R）等,以此判断载体是否进入受体细胞，并据此将受体细胞从其他细胞中分离筛选出来细菌质粒在细胞内的复制，一般分为两种类型：严密控制型和松驰控制型。

前者只在细胞周期的一定阶段进行复制，与染色体复制相关联，每个细胞只含有一个或几个质粒分子，如ColEI 质粒（含有产生大肠杆菌毒素EI基因）,PBR322就是ColEI衍生的质粒。

后者在整个细胞周期中随时可以复制,具多拷贝,一般在120个以上。

本实验分离纯化的质粒为PQE30为高拷贝质粒。

通过本实验学习了解质粒DNA勺特点,掌握碱性SDSfe速法从大肠杆菌细胞中分离、提取质粒DNA.、实验原理所有分离质粒DNA勺方法都含有以下3个步骤:①细菌培养物的生长；②细菌的收获和裂解；③质粒DNA勺纯化。

本实验以碱性SD缺速法小量制备PQE3质粒。

碱裂解法对于以前应用的所有的大肠杆菌均卓有成效。

该方法的特点是，加溶菌酶可破坏菌体细胞壁（小量制备可省略不用溶菌酶）,去污剂SD测使细胞壁裂解，并使蛋白质变性，在碱性条件下，破坏碱基配对，故可使宿主的线状染色体DNAE 性，但闭环质粒DNAI由于处于拓扑缠绕状态而彼此不分开。

《基因工程》实验教学教案一、实验背景基因工程是一种现代生物技术，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，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

本实验旨在让学生了解基因工程的基本原理和操作步骤，掌握PCR扩增、DNA连接、转化等关键技术，并应用于实际问题的解决。

二、实验目标1. 理解基因工程的基本原理及操作步骤。

2. 掌握PCR扩增、DNA连接、转化等关键技术。

3. 学会分析实验结果，并能够对实验问题进行解决。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：DNA模板、引物、dNTPs、Taq酶、DNA连接酶、感受态细胞等。

2. 仪器设备：PCR仪器、凝胶成像系统、电泳仪、离心机、DNA提取仪、显微镜等。

四、实验内容与步骤1. PCR扩增目的基因：a. 设计引物，并进行合成。

b. 配置PCR反应体系，包括DNA模板、引物、dNTPs、Taq酶等。

c. 进行PCR扩增，观察扩增曲线。

d. 扩增产物进行琼脂糖凝胶电泳分析。

2. DNA连接：a. 准备连接反应体系，包括目的基因、载体、DNA连接酶等。

b. 将目的基因与载体连接，并进行转化。

c. 转化感受态细胞，筛选阳性克隆。

3. 转化与筛选：a. 配置转化反应体系，包括连接产物、感受态细胞等。

b. 进行转化，观察转化效率。

c. 筛选阳性克隆，并进行鉴定。

4. 实验结果分析：a. 分析PCR扩增产物，判断扩增效果。

b. 分析转化子，判断连接效果。

五、实验注意事项1. 实验操作过程中要严格遵循无菌操作原则。

2. 实验材料要进行质控，确保实验的准确性。

3. 实验过程中要记录详细的数据和观察结果，便于分析。

4. 实验结果要进行多次重复，以验证实验结果的可靠性。

六、实验拓展与思考1. 讨论基因工程在生物制药、农业、环保等领域的应用。

2. 分析基因工程所面临的伦理、法律和社会问题。

3. 探索基因工程技术在未来的发展趋势。

七、实验报告要求1. 报告内容：实验目的、实验原理、实验材料与仪器、实验步骤、实验结果及分析、实验拓展与思考等。

实验十二外源基因在大肠杆菌中的诱导表达【实验目的】了解外源基因在大肠杆菌（E.coli）中被诱导表达的原理；掌握外源基因在E.coli中被诱导表达的操作步骤。

【实验原理】目的基因在宿主细胞中被人工诱导进行大量的表达，是基因工程中的一大内容。

通过基因工程可大量获得自然界中生物体内稀有或表达量低的蛋白质。

这不仅为研究这些蛋白的结构和功能提供充足的样品，而且还能将这些蛋白相对廉价的用于临床诊断、治疗及其他生物学基础研究。

E.coli作为人类研究最为透彻的细菌之一，其遗传背景及特性已十分清楚。

E.coli的培养操作简单、生长繁殖快、廉价。

人们用其作为外源基因的表达工具已有三十余年的经验积累。

用E.coli表达外源基因产物的水平远高于其他基因表达系统，因此，E.coli是目前应用最广泛的外源蛋白表达系统。

利用含有携带外源目的基因表达载体的E.coli表达菌株，通过向细菌培养基中加入化学试剂或是通过温度等条件的诱导（根据所构建的表达载体确定，不同载体构建中所用启动子不同，诱导表达方式也不一定相同），可使外源基因在E.coli中高效表达。

利用谷胱甘肽S-转移酶（GST）基因所构建的含融合表达框的pGEX系列载体中，除了含有多克隆位点（MCS）可用于将外源目的基因按照与GST基因通读的编码框插入载体外，还含有tac启动子。

该启动子可在IPTG的诱导下表达其下游的基因序列。

因此，利用该载体所表达的蛋白是融合蛋白，而融合蛋白中的GST可与结合在分离柱上的谷胱甘肽产生特异性结合反应，由此可对融合蛋白质进行分离、纯化和鉴定等后续操作，最终再通过裂解将GST去除而获得目的蛋白。

利用6个连续的组氨酸密码构建的pET系列融合表达载体中，可将外源目的基因与这6个组氨酸密码连接构成通读框而插入含有lac启动子的MCS 处。

Lac启动子同样也可被IPTG所诱导而启动MCS中所插入序列的表达。

由表达所产生的融合蛋白中含有6个连续的组氨酸，这一肽段可以作为标签（his-tag）与金属镍结合形成螯合物，从而可实现对所表达融合蛋白的分离、纯化和鉴定等后续操作，最终可以采用裂解等方法把该his-tag去除获得目的蛋白。

实验项目重组质粒DNA的提取、酶切及琼脂糖凝胶电泳检测实验项目类型：综合性所属课程名称：《基因工程》实验计划学时：8学时一、实验目的学会最常用的小量制备质粒DNA的碱裂解方法。

学会用酶切法筛选重组质粒转化成功的克隆菌。

二、实验原理1、提取质粒原理根据共价闭合环状质粒DNA与线性DNA在拓扑学上的差异来分离。

在pH12.0~12.5这个狭窄的范围内，线性DNA双螺旋结构解开而被变性。

尽管在这项的条件下共价闭合环状质粒DNA也会变性，但两条互补链彼此互相盘绕，仍会紧密结合在一起。

当加入pH4.8的乙酸钾高盐缓冲液使pH恢复中性时，共价闭合环状质粒DNA复性快，而线性的染色体DNA复性缓慢，经过离心与蛋白质和大分子RNA一起沉淀下去。

2、质粒DNA的酶切鉴定原理利用转化后宿主菌所获得的抗菌素抗性性状筛选出获得质粒的菌落克隆。

再从这些菌落中鉴定出质粒上带有外源基因插入片断的克隆菌落。

三、实验材料与仪器1、仪器超净工作台，接种环，酒精灯，台式离心机，旋涡混合器，微量移液取样器，1.5ml微量离心管，恒温摇床，摇菌试管，双面微量离心管架，试管架，标签纸，磁力搅拌机。

2、试剂pGEM-T-AT8载体菌，LB培养基1000ml（含100ug/ml氨苄青霉素），葡萄糖/Tris/EDTA(GTE)溶液（溶液I），NaOH/SDS溶液(溶液II)，KAc溶液（pH4.8）(溶液III)，RNase A，95%乙醇，70%乙醇，TE buffer（pH8.0）。

EcoR I，Xba I，Sac I ，Xho I，内切酶缓冲液（10×），10×电泳加样缓冲四、操作步骤1、实验准备氨苄青霉素储存液（无菌水配制5mg/ml，分装后-20︒C保存），配制LB培养基（胰化蛋白胨10g，酵母提取物5g，NaCl 10g加200mL dd water 搅拌完全溶解，用约200μL 5N NaOH调pH至7.0，加dd water至1L，121︒C 20min灭菌）；溶液I（50mmol/L葡萄糖，25mmol/L Tris HCl pH8.0，10mmol/L EDTA pH8.0）；溶液II（0.2mol/L NaOH，1% SDS）；溶液III（60mL 5mol/L Kac，加冰乙酸调pH4.8，补dd water至100ml），70%乙醇（-20︒C 保存），TE buffer（10mmol/L Tris HCl pH8.0，1mmol/L EDTA pH8.0）；10mg /mL RNase A （RNA酶A溶于10mmol/L Tris HCl pH7.5，15mmol/L NaCl中）；摇菌试管洗净并盖上棉花塞、1.5ml离心管装入铝制饭盒、移液器吸头装入相应的吸头盒，一起高压灭菌（121︒C 30min）。

基因工程实验方案实验一、实验目的本实验旨在利用基因工程技术对大肠杆菌进行基因改造，使其能够表达外源蛋白。

具体来说，我们将利用质粒载体将感兴趣的外源基因导入大肠杆菌，并通过PCR、酶切、连接、转染等技术，构建表达载体，使其能够在大肠杆菌中表达外源蛋白。

通过本实验，我们希望能够探究基因工程技术在微生物工程中的应用，并为后续的基因改造研究提供实验基础。

二、实验材料1. 大肠杆菌菌种2. 质粒载体3. PCR试剂盒4. 酶切试剂盒5. 连接试剂盒6. DNA电泳仪7. 热循环仪8. 紫外可见分光光度计9. 转染试剂三、实验步骤1. 质粒载体提取首先，从实验室常用菌株中提取质粒载体。

我们选择一株质粒带有多克隆位点的大肠杆菌附着菌株，通过菌株复苏、培养、质粒提取等步骤，从中提取目标质粒载体。

2. PCR扩增外源基因根据我们感兴趣的外源基因序列，设计相应的引物，利用PCR技术扩增目标基因。

在PCR反应过程中，我们需要控制PCR反应的条件和时间，确保外源基因能够被充分扩增。

3. 酶切及连接将目标基因和质粒载体分别进行酶切处理，然后进行连接。

酶切及连接过程中需要保证实验操作无菌、操作准确，以确保目标基因能够成功插入质粒载体中。

4. 构建表达载体通过连接实验，成功将外源基因插入质粒载体中，构建表达载体。

之后，通过DNA电泳、酶切鉴定等技术手段，对构建的表达载体进行验证和鉴定。

5. 大肠杆菌转染将构建的表达载体转染至大肠杆菌，使其内源化。

转染过程中需要严格控制转染条件，保证外源基因能够成功表达。

6. 蛋白表达检测经过转染后，我们将进行蛋白表达检测。

通过蛋白印迹、Western blot、质谱等技术手段，对外源蛋白的表达情况进行检测和分析。

7. 结果分析最后，对实验结果进行分析，包括目标基因的扩增情况、质粒构建情况、大肠杆菌转染情况以及蛋白表达情况等，总结实验结果。

四、实验注意事项1. 实验操作需严格遵守无菌操作规范，确保操作台面、设备、试剂均处于无菌状态。

基因工程实验操作作业指导书前言：在进行基因工程实验操作之前，请确保已经具备相应的实验知识和技能，并遵守实验室的安全规定。

本实验操作指导书将详细介绍基因工程实验的步骤和注意事项，以确保实验顺利进行。

一、实验前准备1.确认实验的目的和所需材料：确定需要进行的基因工程实验目标，并准备所需的各种试剂、细胞培养物和实验器材。

2.实验室安全措施：穿戴实验室要求的个人防护装备，遵守实验室的规章制度。

确保实验室电源和排风系统正常运行。

二、实验步骤1.基因克隆a) DNA提取：从源生物体中提取DNA样本，利用适当的提取方法将DNA纯化并获得高质量的DNA。

b) PCR扩增：设计引物，进行PCR扩增反应，使目标基因扩增到所需的浓度。

c) 酶切：使用限制性内切酶对目标基因和载体进行酶切，创建黏性末端适配体。

d) 连接：将目标基因与载体连接，形成重组DNA。

e) 转化：将重组DNA转化到适宜的宿主细胞中，使其能够被宿主细胞内的酶复制和表达。

2.细胞培养a) 培养基准备：根据实验需求制备适宜的培养基。

b) 细胞传代：将宿主细胞进行传代，以保持活性和生长状态。

c) 质粒提取：从转化后的细菌中提取质粒DNA，作为后续实验的样本。

d) 菌液预处理：将细菌培养物进行适当的处理，如离心、洗涤等。

3.基因表达a) 表达培养条件控制：设置适宜的温度、培养时间和培养基成分，以获得高效的基因表达。

b) 转录与翻译：利用适当的启动子和加入适量的诱导剂，实现基因转录和翻译。

c) 蛋白质纯化：根据需要，对表达的蛋白质进行纯化，确保其纯度和活性。

4.实验结果分析a) 凝胶电泳：使用凝胶电泳分析方法，判断基因工程实验的成功与否。

b) 荧光检测：通过荧光标记的方法检测基因表达程度。

c) 其他分析方法：根据实验目的及需求，选择适当的分析方法进行结果分析。

三、实验操作注意事项1.实验室安全：佩戴手套、实验外套、护目镜等个人防护装备，避免实验材料和试剂对人体造成伤害。

基因工程实验指导（研究生用）西北农林科技大学2013-5基因工程实验指导编写：张大鹏王保莉目录实验一、细菌培养实验二、琼脂糖凝胶电泳法检测实验三、质粒载体DNA的提取实验四、质粒载体DNA酶切实验五、目的基因的获得及酶切处理实验六、质粒载体和外源DNA的连接反应实验七、感受态细胞的制备及转化实验八、重组质粒鉴定及转化实验九、目的蛋白的诱导表达及检测附录实验守则及要求一、实验前要认真预习实验指导，熟悉实验内容、方法和具体操作步骤，并对本实验中的部分设计型实验内容进行实验参数设计，写出预习报告。

二、实验过程中要认真操作、仔细观察、善于思考和提出问题。

作好实验数据及发生现象的记录。

三、爱护实验室的一切设备和实验仪器，如有损坏应主动向教师说明原因，并填写报损报废单，以便酌情处理。

四、每个小组的学生在进行实验过程中，要密切配合、互相帮助，力争圆满地完成各项实验内容。

五、实验室需要保持安静，不允许高声喧哗和谈笑及随便走动。

每次实验结束，应清理自己的实验台，把实验用具清洗完毕，安放妥当。

并组织值日生打扫，保持实验室的清洁卫生。

并注意实验室的水、电、门、窗等方面情况。

六、实验结束后认真整理数据、计算结果，对实验中的现象和问题进行必要的讨论；对改进实验提出合理化建议。

七、穿着要整洁，必须穿实验服。

在完成实验后，必须书写实验报告。

一份满意的实验报告必须具备准确、客观、简洁、明了四个特点。

写好实验报告除了正确的操作程序外，还必须有赖于仔细的观察及客观的记录，有赖于运用所掌握的理论知识对实验现象和结果的分析和综合能力。

实验报告的格式包括以下几方面：1、实验的目的和原理简单扼要地说明进行本次实验的目的和原理。

对实验中所用的技术和方法，要作简单的介绍。

2、实验操作程序在充分理解操作步骤和原理上。

对整个实验操作过程进行概括性的描述，要求简单明了，避免长篇抄录。

3、结果处理对实验过程中出现的现象仔细观察，对数据客观记录。

然后再进行处理计算等，得出结果。

基因工程综合实验2013.5本综合实验包含的实验内容：质粒DNA的提取、DNA的凝胶电泳、质粒DNA中靶基因的酶切分析及质粒DNA中重组进的靶DNA序列的PCR扩增，通过本综合实验，帮助大家理解质粒DNA的提取原理、凝胶电泳中DNA分离的机理、限制性内切酶的工作原理及PCR是如何实现DNA扩增的，通过实验同时让同学掌握DNA的提取技术、凝胶电泳技术、DNA酶切分析技术及靶基因的体外快速扩增技术，了解实验中出现的现象并学会分析与解决实验中出现的有关问题。

以下为按照内容划分的实验指导：实验一、碱裂解法提取质粒DNA、质粒DNA的纯化和凝胶电泳分析一、实验目的学习并掌握基因工程操作技术中最常用的载体质粒DNA的提取方法和进一步的纯化技术。

二、实验原理在碱性溶液中，双链DNA氢键断裂，DNA双螺旋结构遭破坏而发生变性，但由于质粒DNA分子量相对较小，且呈环状超螺旋结构，即使在高碱性pH条件下，两条互补链也不会充分分离，当加入中和缓冲液时，变性质粒DNA又恢复到原来的够型；而线性的大分子量细菌染色体DNA则不能复性，与细胞碎片、蛋白质、SDS等形成不溶物，通过离心沉淀可被除去，而质粒DNA及小分子量的RNA则留在上清液中。

混杂的RNA可用RNaseA酶消除，再用酚/氯仿处理，可除去残留的蛋白质，达到纯化质粒DNA的目的。

三、实验材料大肠杆菌DH5α（含重组了约1500bp DNA片断的pMD18-T表达质粒，Amp 抗性）四、实验仪器、用具高压灭菌锅、超净工作台、恒温摇床、台式离心机、涡旋振动器、培养管、移液器、离心管、吸管头、量筒、紫外观测仪五、实验试剂LB培养基、3mol/L醋酸钠（pH5.2）、TE缓冲液（pH8.0）、无水乙醇、75%乙醇、RNaseA（10mg/ml）、goldview DNA染色剂、氯仿、琼脂糖抽提质粒DNA所需的溶液：溶液Ⅰ：50 mmol/L葡萄糖，25 mmol/L Tris-Cl（pH8.0），10 mmol/L EDTA (pH8.0)；溶液Ⅱ： 0.2 mol/L NaOH， 1%SDS(w/v)，现配现用；溶液Ⅲ：3 mol/L KAc，用冰醋酸调pH值至5.2；电泳缓冲液（0.5×TBE）：45 mmol/L Tris-硼酸，1 mmol/L EDTA，pH8.0；六、实验步骤：1、质粒DNA的提取（1）在LB固体平板上挑单菌落接入2ml 含Amp的LB液体培养基中（已灭菌），37℃振摇培养过夜 (注：此步已经完成)；（2）取1mL菌液放入Ep管中，12000 r/min（简写rpm）离心1min；弃尽上清；（注：先倒液体入废液缸，再倒扣用吸水纸吸干液体，残留液体可移液器吸干）（3）加入200μL预冷的含RNaseA的溶液I，旋涡以充分混匀；（4）加入200μL的溶液Ⅱ，温和混匀，室温静置5min以充分裂解细菌；（5）加入200μL的溶液Ⅲ，温和混匀，－20℃放置8min（常温也可，但产量可能下降）；（6） 12000rpm离心5min；（7）吸上清至另一新的1.5mL EP管，加500μL氯仿/异戊醇（V：V=24：1）充分混匀，12000rpm离心5min；（8）小心移取上清液500μL至另一新的1.5mL EP管，加入2倍体积无水乙醇，充分混匀，-20℃静置10min，12000 rpm离心10min，弃上清；（静置期间安排制备琼脂糖凝胶，每组制胶一块，具体见附件）（9）加入200μL 70%乙醇洗DNA沉淀，12000rpm离心5min，倒掉乙醇，再12000rpm离心几秒钟，用移液器尽可能除去乙醇，烘箱适度风干；（10）加入20μL RTE （含10μg/mL RNaseA 的TE，pH8.0）溶解质粒DNA，37℃放置10min（时间充分可以考虑放置30分钟，以充分消化RNA）。

《分子生物学大（综合）实验》实验指导不同生长期仿刺参性腺组织中基因差异性表达的研究幼参的性腺颜色一般为灰褐色，而成熟期，雌性生殖腺为橘红色，雄性为乳白色或浅乳黄色。

一、TRIZOL试剂盒提取RNA取新鲜健康的体长为3-5 cm 的幼参与12-15 cm 的成熟参，用无菌海水清洗其体表，置于无菌大培养皿上。

解剖刺参，取出其性腺。

以幼参的性腺提取物为对照组，成熟刺参的性腺提取物为试验组。

1 匀浆每50~100mg组织，加1ml的TRIZOL。

将样品放在干净已灭菌的研钵中，倒入液氮，迅速研磨样品，在研钵中直接加入TRIZOL。

样品的体积不要超过TRIZOL试剂体积的10%。

再用Tip头吸到EP管中。

2 离心匀浆后，2~8℃，12 000r/min，离心10 min。

取上清，去沉淀。

若上清顶层有一层脂肪，应去除。

将上清液移到干净的EP管中，添加氯仿，相分离。

3分离上清液在15~30℃下温育5 min，彻底去除核蛋白复合物。

每1ml的TRIZOL试剂加0.2ml 的氯仿，盖紧EP管盖。

用手剧烈震荡15sec，15~30℃下温育2~3 min。

2~8℃下，不超过12 000r/min, 离心15 min。

离心后，复合物分离出从下到上依次为：一较低的红色区、酚氯仿相、一个分界面和无色上清水相。

RNA保留在无色上清水相中，水相体积大约是用于匀浆的TRIZOL试剂体积的60%。

4 RNA沉淀将上清液移到干净的EP管中，通过混合异丙醇使RNA沉淀。

在匀浆初始使用的TRIZOL 试剂量，每1ml的TRIZOL，加入0.5ml的异丙醇。

混匀以沉淀RNA。

15~30℃下温育10 min。

2~8℃下，不超过12 000 r/min，离心10 min。

RNA沉淀在离心前不可见，离心后形成一胶状颗粒，粘附在管的侧面和底部5 RNA的洗涤去掉上清，用75%乙醇洗沉淀。

每1ml的TRIZOL（开始时），加入1ml 75%的乙醇，混匀样品，7 500 r/min，2~8℃，离心5 min。

《本科实验教学》基因工程实验指导贵州大学农业生物工程研究院2015年4月实验一DNA片断的连接、转化及酶切鉴定一、实验原理：实验所用载体为Promega公司T载体pGEM®-T Easy Vector，特点为在载体中存在两个T末端。

使用LA Taq进行扩增得到的大部分PCR产物3’端附有一个“A”碱基。

T4噬菌体DNA连接酶可在体外使外源DNA片段和线状质粒载体之间形成新的3'，5'磷酸二酯键。

PCR胶回收产物游离A末端与载体的T末端可互补配对并在连接酶作用下连接形成重组质粒。

转化指将质粒DNA或以其为载体构建的重组DNA分子导入受体细胞体内，使法），其原理之获得新的遗传特性的一种方法。

大肠杆菌转化常用化学法（CaCl2溶液致敏处理，就可以成为高是培养至对数生长期的细菌在0℃经过低渗CaCl2效的感受态细胞，这种感受态细胞与质粒混匀置于0℃30min，混合物中的DNA 形成抗DNase的羟基-钙磷酸复合物粘附于细胞表面，再经42℃短时热激处理，促使质粒进入细胞实现转化，利用质粒上的遗传选择标记在LB平板上进行初步筛选转化菌落。

蓝白斑筛选是根据载体的遗传特征筛选重组子，如α-互补，抗生素基因等（本实验中使用的T载体pGEM®-T Easy Vector本身具有Amp抗性）。

现在使用的许多载体都有一个大肠杆菌的DNA的短区段，其中有β-半乳糖苷酶基因（lacZ）的调控序列和前146个氨基酸的编码信息。

在这个编码区中插入了一个多克隆位点（MCS），它并不破坏读框，但可使少数几个氨基酸插入到β-半乳糖苷酶的氨基端而不影响功能，这种载体适用于可编码β-半乳糖苷酶羧基端部分序列的宿主细胞。

因此，宿主和质粒编码的片段虽没有酶活性，但它们同时存在时，可形成具有酶学活性的蛋白质。

这样，β-半乳糖苷酶基因在缺失近操纵区段的宿主细胞与带有完整近操纵区段的质粒之间实现了互补，称为α-互补。

《基因工程》课程实验指导书生物技术专业黄淑坚黄良宗编写佛山科学技术学院2005年12月目录前言 (Ⅱ)实验一反转录－聚合酶链式反应（RT-PCR） (1)实验二DNA目的片段的回收与DNA的体外连接 (7)实验三重组DNA的转化 (10)实验四重组DNA的鉴定 (13)实验五外源基因在大肠杆菌中的诱导表达 (16)实验六表达产物的检测与分析——SDS-PAGE (18)附录 (22)参考文献 (34)前言基因工程学是以生物化学、分子生物学和分子遗传学等学科为基础而发展起来的一门新兴技术学科，自DNA重组技术于1972年诞生以来，作为现代生物技术核心的基因工程技术得到飞速的发展，并广泛应用于医学、农业、工业、水产、环保等行业。

本实验指导书在在方法上，力求可行性、实用性，内容涵盖基因工程操作的基本过程，整个实验基本上是一个连续的过程，通过学习，要求学生能在原有的相关理论知识基础上，较全面和深入理解基因工程原理、基本掌握基因工程常用的实验方法，以求为以后的学习和科研工作打下良好和扎实的基础。

由于基因工程的发展异常迅速，加之编写人员水平有限，难免有疏漏与错误，敬请各位师生批评指正。

编者2005年12月实验一反转录－聚合酶链式反应（RT-PCR）一、目的和要求了解反转录－聚合酶链式反应（RT-PCR）基本原理和实验应用，掌握RT-PCR 反应的基本技术。

二、实验内容RT-PCR扩增猪流感病毒M2基因部分片段。

三、仪器、设备和实验准备1、仪器恒温水浴槽、移液枪、EP管、PCR管、超净工作台、PCR仪、电泳仪。

2、试剂反转录酶、RNA酶抑制剂（RNase Inhibitor）、流感病毒RNA、随机引物、流感病毒M2基因PCR引物、dNTP、Taq酶。

3、实验准备用RNA抽提试剂盒抽提猪流感病毒RNA。

四、实验原理RT-PCR是将RNA模板的反转录（RT）和cDNA的聚合酶链式扩增（PCR）相结合的技术。

RT-PCR技术灵敏而且用途广，可用于检测产生的转录产物，分析表达的水平，不需构建和筛选cDNA文库而能直接克隆cDNA产物。