基因工程的基本操作程序

基因工程操作的基本步骤
基因工程是指人为地将外源基因导入到宿主生物体中，并使其在宿主中表达出来的技术。

基因工程的操作一般包括以下基本步骤：
1.确定目标基因：确定想要转入宿主生物体的目标基因，这可能是来自其他生物体的其中一种特定基因。

2.获得目标基因：获得目标基因的DNA序列，通常通过基因重组、合成或从源生物中提取。

3.构建载体：将目标基因插入到一个载体DNA中，以便将其导入宿主生物体。

载体可以是人工合成的质粒或病毒，能够稳定地带有外源DNA。

4.转化宿主生物体：将构建好的载体导入到宿主生物体中，使其接受外源基因。

转化方法可以包括化学方法、电击法、基因枪等。

5.筛选转化体：通过筛选方法，如对转化体进行培养基的筛选、对荧光标记的筛选等，来选出成功转化了外源基因的宿主生物体。

6.验证基因表达：通过PCR、蛋白质表达分析等实验方法验证外源基因是否成功表达。

7.优化表达：根据目的需要，可以通过引入启动子、启动子增强子、终止子等调控元件，优化外源基因的表达。

8.传代培养：将成功表达外源基因的宿主生物体进行传代培养，以使其后代继续表达目标基因。

9.应用研究：将表达目标基因的宿主生物体应用于研究中，如表达重要药物、生产工业化酶、改良农作物等。

第54讲基因工程的基本工具和基本操作程序课标内容(1)阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。

(2)阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定等步骤。

(3)DNA的粗提取与鉴定实验。

(4)利用聚合酶链式反应(PCR)扩增DNA片段并完成电泳鉴定，或运用软件进行虚拟PCR实验。

考点一重组DNA技术的基本工具1.基因工程概述基因工程的理论基础2.重组DNA技术的基本工具(1)限制性内切核酸酶(也称“限制酶”)①将一个基因从DNA分子上切割下来需要切两处，同时产生四个黏性末端或平末端。

②限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。

(2)DNA连接酶①DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA聚合酶是把单个的脱氧核苷酸连接到已有的DNA片段上。

②DNA聚合酶起作用时需要以一条DNA链为模板，而DNA连接酶不需要模板。

(3)载体构建基因表达载体时，需要选择合适的限制酶切割含有目的基因的DNA片段和载体。

已知限制性内切核酸酶Ⅰ的识别序列和切点是，限制性内切核酸酶Ⅱ的识别序列和切点是，根据图示分析回答下列问题：(1)请用图示法写出限制性内切核酸酶Ⅰ和限制性内切核酸酶Ⅱ切割后形成黏性末端的过程。

提示限制性内切核酸酶Ⅰ：限制性内切核酸酶Ⅱ：(2)切割图示中的目的基因和质粒应选用哪类限制酶？请说明理由。

提示用限制酶Ⅱ切割目的基因，用限制酶Ⅰ切割质粒。

限制酶Ⅰ的识别序列包含限制酶Ⅱ的识别序列，因此限制酶Ⅱ也可切割限制酶Ⅰ的位点，故使用限制酶Ⅱ时，可在目的基因两端同时作切割，从而切出“目的基因”，但若使用限制酶Ⅱ切割质粒，会同时破坏质粒中的两个“标记基因”，故只能使用限制酶Ⅰ切割质粒。

1.限制酶的选择原则(1)不破坏目的基因原则：如图甲中可选择PstⅠ，而不选择SmaⅠ。

基因工程的基本操作程序包括以下几个步骤：
1. DNA提取：从细胞中提取DNA，通常使用化学方法或机械方法。

2. PCR扩增：利用聚合酶链式反应（PCR）技术扩增目标DNA片段。

3. 限制性内切酶切割：使用限制性内切酶切割目标DNA片段，以便进行后续的克隆和重组。

4. 凝胶电泳：将DNA样品分离出来，并确定其大小和纯度。

5. 克隆：将目标DNA片段插入到载体DNA中，形成重组DNA，然后将其转化到宿主细胞中。

6. 筛选：筛选出含白质，实现目标基因的表达。

8. 分析和应用：对表达的蛋白质进行分析和应用，如药物开发、基因治疗等。

基因工程的基本操作程序是基因工程技术的核心，它使得我们能够对基因进行精确的操作和控制，从而实现对生命过程的深入研究和应用。

《基因工程的基本操作程序》学历案一、学习目标1、简述基因工程的基本操作程序。

2、理解基因工程四个步骤的原理及操作技术。

3、分析基因工程操作程序中的相关实例，培养科学思维和实践能力。

二、学习重难点1、重点（1）基因工程基本操作程序的四个步骤。

（2）获取目的基因的方法。

（3）基因表达载体的构建。

2、难点（1）从基因文库中获取目的基因。

（2）利用 PCR 技术扩增目的基因。

三、知识梳理（一）目的基因的获取1、目的基因的概念目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因，也可以是一些具有调控作用的因子。

2、获取目的基因的方法（1）从基因文库中获取基因文库包括基因组文库和部分基因文库（如 cDNA 文库）。

基因组文库包含了一种生物的全部基因，而 cDNA 文库只包含了一种生物的部分基因，是由 mRNA 反转录得到的 DNA 片段构建而成。

（2）利用 PCR 技术扩增目的基因PCR 是一项在生物体外复制特定 DNA 片段的核酸合成技术。

它的原理是 DNA 双链复制，需要模板 DNA、引物、四种脱氧核苷酸、热稳定 DNA 聚合酶（Taq 酶）等条件。

PCR 过程包括变性、退火、延伸三个步骤，经过多次循环，可以大量扩增目的基因。

（3）人工合成如果基因比较小，核苷酸序列又已知，可以通过 DNA 合成仪用化学方法直接人工合成。

（二）基因表达载体的构建1、基因表达载体的组成基因表达载体通常由目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分组成。

启动子是 RNA 聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA；终止子是转录终止的信号；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。

2、构建基因表达载体的目的（1）使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代。

（2）使目的基因能够表达和发挥作用。

（三）将目的基因导入受体细胞1、转化的概念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，称为转化。

管理制度基因工程的基本操作程序(修改)
管理制度基因工程是一项重要的工作，需要严格执行操作程序。

基本操作程序如下：
一、确定目标：首先确定所需进行基因工程的目标和目的，明确要改良的特性或功能。

二、设计方案：根据目标确定基因工程的设计方案，包括选择适当的基因编辑技术和工具。

三、实施操作：按照设计方案实施基因工程，包括提取DNA、编辑基因、转入目标细胞等操作步骤。

四、筛选验证：进行细胞培养和筛选验证，确保基因编辑成功并达到预期效果。

五、安全监管：在进行基因工程过程中，需要严格遵守相关的安全规定，确保操作安全。

六、数据记录：对基因工程的每一个操作步骤进行详细的记录，包括实验条件、操作细节和结果数据等。

七、结果分析：对实验结果进行分析和总结，评估基因工程的效果和成果是否符合预期。

八、报告汇总：将基因工程的操作过程和结果进行报告汇总，供管理部门审查和评估。

以上就是管理制度基因工程的基本操作程序，其严格执行可以确保工程的安全和有效实施。

《基因工程的基本操作程序》学历案一、学习目标1、简述基因工程的基本操作程序。

2、理解基因工程操作中获取目的基因、构建基因表达载体、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定等步骤的原理和方法。

二、学习重难点1、重点（1）基因工程基本操作程序的四个主要步骤。

（2）获取目的基因的方法。

（3）构建基因表达载体的方法和作用。

2、难点（1）从基因文库中获取目的基因。

（2）利用 PCR 技术扩增目的基因。

三、知识梳理（一）获取目的基因1、目的基因的概念目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因，也可以是一些具有调控作用的因子。

2、获取目的基因的方法（1）从基因文库中获取基因文库包括基因组文库和部分基因文库（如 cDNA 文库）。

基因组文库包含了一种生物的全部基因，而 cDNA 文库只包含了一种生物的部分基因，是由 mRNA 反转录得到的 DNA 片段构建而成。

（2）利用 PCR 技术扩增目的基因PCR 全称为聚合酶链式反应，是一项在体外快速大量复制特定DNA 片段的技术。

其原理是 DNA 双链复制，需要引物、耐高温的DNA 聚合酶、四种脱氧核苷酸等条件。

通过控制温度的变化来完成变性、退火、延伸等步骤，经过多次循环，使目的基因得以大量扩增。

（3）人工合成法如果基因较小，核苷酸序列已知，可以通过 DNA 合成仪用化学方法直接人工合成。

（二）构建基因表达载体1、目的使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。

2、组成基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等。

启动子是RNA 聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。

终止子是转录终止的信号。

标记基因的作用是用于鉴别和筛选含有目的基因的细胞。

（三）将目的基因导入受体细胞1、常用的受体细胞植物细胞可以用体细胞或受精卵，动物细胞常用受精卵，微生物细胞常用大肠杆菌、枯草杆菌等。

2、导入方法（1）植物细胞常用农杆菌转化法，将目的基因插入到农杆菌的 Ti 质粒上，通过农杆菌感染植物细胞，将目的基因整合到植物细胞的染色体 DNA 上。

基因工程基本操作步骤
1、目标基因的选择。

这是进行基因工程的第一步，目标基因可以是已知的具有特定功能的基因，也可以是未知的探索性研究对象，在选择时需要考虑多个方面，如所需功能、适用范围、安全性等。

2、克隆目标基因。

这一步骤包括提取DNA、使用限制性内切酶将DNA切割成特定长度、连接载体（如质粒、病毒等）以及转化宿主细胞（如大肠杆菌、哺乳动物细胞等）。

3、构建重组表达载体。

这一步骤包括选择合适的载体、插入目标基因、调节表达（如调节启动子和终止子）等，重组表达载体是将目标基因嵌入到载体中，使其能够在宿主细胞中表达。

4、转染宿主细胞。

这一步骤包括选择合适的宿主细胞、转染重组表达载体、筛选阳性克隆等，转染宿主细胞是将构建好的重组表达载体转移到宿主细胞中，使其能够在宿主细胞中进行表达。

5、目的基因的检测与鉴定。

这一步骤包括分子水平上的检测（如DNA分子杂交技术、分子杂交技术、抗原-抗体杂交技术）和个体水平上的鉴定（如抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等）。

6、分离和纯化目标蛋白。

这一步骤包括破碎宿主细胞、
使用不同的技术对混合物进行分离（如层析、电泳等）。

1.2基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取（三种方法）1.从基因文库中获取：（1）分类：①基因组文库：含有某种生物的全部基因；② cDNA文库：含有某种生物的部分基因（2）基因文库的构建过程：略（课本P10；注意两种文库的区别）2.PCR技术扩增目的基因（1）概念：短时间内在体外大量复制DNA的技术。

（2）原理：DNA双链复制（3）条件：模板、Taq酶、引物（单链DNA片段，能与模板链互补配对）、4种脱氧核苷酸（4）过程：变性→退火→延伸3.通过DNA合成仪用化学方法人工合成：目的基因比较小，核苷酸序列已知第二步：基因表达载体的构建（核心步骤）1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在和表达，并且可以遗传给下一代2.组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因（+复制原点）（1）启动子（RNA聚合酶结合位点）：位于基因的首端，能驱动基因转录出mRNA（2）终止子：位于基因的尾端，终止转录①启动子和终止子位于DNA上；起始密码子和终止密码子位于mRNA上②真核生物的基因结构非编码区：不能转录出mRNA,但能调控基因的表达（含有启动子和终止子）基因外显子：转录出的mRNA能翻译出蛋白质编码区（原核生物的基因无外显子和内含子之分）（能转录形成mRNA）内含子：转录出的mRNA不能翻译出蛋白质（加工时被剪切）第三步：将目的基因导入受体细胞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2.常用的转化方法：①导入植物细胞：主要是农杆菌转化法，其次还有基因枪法和花粉管通道法等农杆菌能感染双子叶植物和裸子植物（植物受损伤时，伤口处细胞分泌大量酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞），农杆菌中Ti质粒的T-DNA能转移至受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上②导入动物细胞：最常用的方法：显微注射技术。

受体细胞：受精卵③导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的优点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少最常用的原核细胞是大肠杆菌，方法：感受态法（Ca2+处理法，增强细胞壁的通透性）第四步：目的基因的检测与鉴定目的基因是否成功导入：DNA分子杂交技术（用到基因探针）分子水平目的基因是否成功转录出mRNA：分子杂交技术（从细胞中提取mRNA，用检测基因探针与其杂交，观察是否形成杂交带）目的基因是否成功翻译成蛋白质：抗原—抗体杂交技术个体生物学水平鉴定：做抗虫、抗病接种实验；或将植物移栽至盐碱地；功能活性对比①基因探针：用放射性同位素标记含有目的基因的（单链）DNA片段②转基因实验成功的标志：成功表达出相关蛋白质和性状。

《基因工程的基本操作程序》教案教学内容：基因工程的基本操作程序教学目标：1.了解基因工程的基本概念和原理2.掌握基因工程的基本操作步骤3.学会在实验室中进行基因工程实验教学重点：1.基因工程的概念和原理2.基因工程的基本操作步骤3.基因工程实验的操作技巧教学难点：1.基因工程实验中的操作技巧2.实验室安全操作规范教学准备：1.实验室设备和材料2.基因工程实验操作步骤3.安全操作规范教学流程：一、导入（5分钟）教师引导学生讨论生命科学领域中的基因工程技术，并简要介绍基因工程的概念和应用领域。

二、基因工程的基本原理（15分钟）1.解释基因工程的概念和作用2.介绍基因工程的基本原理，包括基因克隆、DNA插入和转染等技术3.展示基因工程在生物学和医学领域中的应用案例三、基因工程的基本操作步骤（20分钟）1.DNA提取：介绍DNA提取的方法和步骤2.酶切：解释酶切的原理和操作步骤3.连接：介绍DNA连接的技术和操作步骤四、基因工程实验操作演示（30分钟）1.展示基因工程实验操作流程2.演示DNA提取、酶切和连接等操作步骤3.提醒学生注意实验室安全操作规范五、学生实验操作练习（30分钟）1.学生分组进行基因工程实验操作练习2.指导学生按照操作步骤进行实验操作3.辅导学生解决实验中遇到的问题和困难六、实验结果分析和讨论（20分钟）1.学生根据实验结果进行数据分析和讨论2.引导学生思考实验中所遇到的问题和解决方法3.分享学生实验结果和心得体会七、课堂总结（10分钟）教师总结本节课的教学内容，强调基因工程的重要性和应用前景。

鼓励学生继续深入学习和探索生命科学领域。

八、作业布置（5分钟）布置基因工程实验报告撰写任务，要求学生结合实验结果撰写实验报告，并分享实验心得和收获。

教学反思：通过本节课的教学，学生对基因工程的基本概念和原理有了更深入的了解，掌握了基因工程的基本操作步骤和技巧。

学生通过实验操作练习，提高了实验操作能力和团队合作意识。

《基因工程的基本操作程序》学历案基因工程是现代生物技术的核心领域之一，它能够按照人们的意愿，对生物的基因进行定向改造，从而创造出具有特定性状的新生物。

要实现基因工程，就需要遵循一系列基本的操作程序。

下面我们就来详细了解一下基因工程的基本操作程序。

一、获取目的基因目的基因是我们期望在受体细胞中表达和发挥作用的特定基因。

获取目的基因的方法主要有以下几种：1、从基因文库中获取基因文库是包含了某种生物全部基因的许多 DNA 片段的集合。

我们可以根据目的基因的有关信息，从基因文库中找到所需的基因。

2、利用 PCR 技术扩增目的基因PCR 技术（聚合酶链式反应）可以在体外快速大量地扩增特定的基因片段。

通过设计一对特异性引物，经过多次循环的变性、退火和延伸过程，使目的基因得以扩增。

3、人工合成法如果目的基因的序列较短且已知，或者通过化学方法合成基因的成本较低，可以采用人工合成的方法获取目的基因。

二、构建基因表达载体获取了目的基因后，需要将其构建到基因表达载体中，才能导入受体细胞并使其表达。

基因表达载体一般由目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分组成。

启动子是一段能够驱动基因转录的 DNA 序列，它决定了基因在何时何地进行表达。

终止子则是转录终止的信号。

标记基因用于筛选和鉴定含有目的基因的受体细胞。

构建基因表达载体的过程需要使用限制酶和DNA 连接酶等工具酶。

限制酶能够识别特定的核苷酸序列并切割 DNA 分子，DNA 连接酶则能够将切割后的 DNA 片段连接起来。

三、将目的基因导入受体细胞将构建好的基因表达载体导入受体细胞，是基因工程的关键步骤之一。

常用的导入方法有以下几种：1、农杆菌转化法对于植物细胞，常使用农杆菌转化法。

农杆菌中的 Ti 质粒上的TDNA 能够转移并整合到植物细胞的染色体 DNA 上。

2、基因枪法基因枪法适用于单子叶植物，它是利用高速微弹将包裹有目的基因的 DNA 分子直接打入受体细胞。

3、花粉管通道法在植物授粉后，向子房注射含有目的基因的溶液，利用花粉管通道使目的基因进入受精卵。