基因工程简介 2009

3.3基因工程简介一、基因工程（重组DNA技术/基因拼接技术）概念：又称为基因拼接技术或DNA重组技术，在生物体外，将目的基因经过“剪切”“拼接”重组后，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。

操作环境操作对象操作水平特点变异类型目的体外基因分子水平定向改造生物基因重组获得目的基因产物实例：基因工程培育抗虫棉剪切苏云金芽孢杆菌的抗虫基因→与质粒拼接→将重组质粒导入棉花体细胞或受精卵→经植物组织培养培育抗虫棉二、基因操作的工具基因工程中有两个难题①如何在众多基因中找到并剪切所需的目的基因②如何将目的基因与运载体拼接1、基因的剪刀—DNA限制性内切酶（简称限制酶）分布特点作用结果原理微生物(主要) 专一性识别特定核苷酸序列(一般是回文序列)，并在特定切点上切割DNA分子产生黏性末端水解磷酸二酯键回文序列：正向反向阅读一样的序列黏性末端：被限制酶切割后的DNA切口不是平齐的，而是带有几个伸出的脱氧核苷酸构成单链，两段伸出的单链可配对，将这样的切口称为黏性末端。

2、基因的针线—DNA连接酶作用：使两个具有黏性末端的DNA分子连接起来原理：催化形成磷酸二酯键（形象的说，连接的是梯子的扶手而不是踏板）区分：RNA（DNA）聚合酶的作用是催化RNA（DNA）的合成3、基因的运输工具—运载体作用①作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制（克隆）条件①能在宿主细胞内复制并稳定地保存②具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接③具有某些标记基因(抗药性基因、颜色反应基因等)，便于筛选种类质粒（如大肠杆菌质粒、土壤农杆菌质粒）、噬菌体、动植物病毒质粒：细菌和酵母菌细胞质中存在的一种小型环状DNA分子，可自主复制小资料：①在基因工程中，常用人工构建的质粒作为运载体，人工构建的质粒由天然质粒改造而成，能较好的满足运载体所要求的三个条件。

如改造后的大肠杆菌pBR322质粒含有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因，有5种限制酶的单一切点，并且切割时不会破坏抗性基因。

基因工程是通过基因操作，将目的基因或DNA片段与合适的载体连接转入目标生物细胞，通过复制，转录，翻译外援目的基因以及蛋白质的活性表达，使转基因生物获得新的遗传性状的操作。

基因工程的目标是实现转基因生物性状的定向改良，技术上包括基因或DNA 的体外重组，转基因，重组子筛选与扩大繁育等多个环节，目的性和技术性都很强，需要严密的实验设计。

基因工程的技术流程包括以下几个基本环节：目的基因克隆，载体的准备，目的基因与载体的连接，重组DNA转化/转染/转导，重组体的筛选与鉴定，最后是重组体的大量培养，外源基因表达效应分析与开发应用。

从技术流程来看，基因工程包括四个基本条件：目的基因，载体，工具酶以及宿主细胞。

基因工程的发展经历了理论和技术的酝酿，诞生和快速发展等几个阶段。

遗传物质DNA 的确定，DNA双螺旋结构的提出以及半保留复制机制的届是以及中心法则的提出为基因工程的诞生奠定了理论基础，而限制性内切酶核酸，连接酶的发现，载体的应用以及大肠杆菌转化体系的建立则为基因工程的诞生奠定了重要的技术基础。

基因工程能够真正应用离不开酶学，DNA重组技术的建立和发展是以各种核酸酶的发现和应用为基础的，特别是限制性内切核酸酶和DNA连接酶的发现和应用，使DNA分子的体外切割与连接真正成为可能。

通过切割相邻两个核苷酸残疾之间的磷酸二酯键，从而使核酸分子多核苷酸链发生水解断裂的酶叫做核酸酶，把应用于基因工程的各种核酸酶统称为基因工程的工具酶。

基因工程中常用的工具酶有：限制性内切核酸酶（特异切割DNA），DNA连接酶（DNA 片段间连接，产生重组DNA分子），DNA聚合酶Ⅰ（切口平移制作高比活探针；3’突出末端DNA分子标记），Klenow片段（3’凹陷末端的补平；双链DNA 3’末端标记；延伸寡核苷酸引物合成探针），TaqDNA聚合酶（PCR），反转录酶（合成cDNA），碱性磷酸酶（去磷酸化，防止载体自身连接），RNA酶（去除基因中的RNA）。

中文名称：基因文库英文名称：gene library学科分类：遗传学注释：一个生物体的基因组DNA用限制性内切酶部分酶切后，将酶切片段插入到载体DNA分子中，所有这些插入了基因组DNA片段的载体分子的集合体，将包含这个生物体的整个基因组，也就是构成了这个生物体的基因文库。

将这些载体导入到受体细菌或细胞中，这样每个细胞就包含了一个基因组DNA 片段与载体重组DNA分子，经过繁殖扩增，许多细胞一起包含了该生物全部基因组序列，我们将这一个集合体叫做基因文库。

基因文库gene library用重组DNA技术将某种生物细胞的总DNA 或染色体DNA的所有片断随机地连接到基因载体上,然后转移到适当的宿主细胞中，通过细胞增殖而构成各个片段的无性繁殖系（克隆），在制备的克隆数目多到可以把某种生物的全部基因都包含在内的情况下，这一组克隆的总体就被称为某种生物的基因文库。

同一定义也适用于某种生物的线粒体DNA或叶绿体DNA的基因文库。

由于制备DNA片段的切点是随机的，所以每一克隆内所含的DNA片段既可能是一个或几个基因，也可能是一个基因的一部分或除完整基因外还包含着两侧的邻近DNA顺序。

基因文库与基因库的概念不同。

基因库是指某一生物群体中的全部基因。

基因文库与基因克隆的概念也有区别，基因克隆是只包含某些特定基因或DNA片段的克隆。

基因文库中包含着为数众多的克隆，建成后可供随时选取其中任何一个基因克隆之用。

基因文库的建立和使用是70年代早期重组DNA技术的一个发展。

人们为了分离基因，特别是分离真核生物的基因，从1974年起相继建立了大肠杆菌、酵母菌、果蝇、鸡、兔、小鼠、人、大豆等生物以及一些生物的线粒体和叶绿体DNA的基因文库。

基因文库的建立使分子遗传学和遗传工程的研究进入了一个新时期。

基因文库的建立一个基因文库中应包含的克隆数目与该生物的基因组的大小和被克隆DNA片段的长度有关。

原核生物的基因组较小，需要的克隆数也较少；真核生物的基因组较大，克隆数需相应增加，才能包含所有的基因。

基因工程的概述定义：狭义的基因工程仅指用体外重组DNA技术去获得新的重组基因；广义的基因工程则指按人们意愿设计，通过改造基因或基因组而改变生物的遗传特性。

如用重组DNA技术，将外源基因转入大肠杆菌中表达，使大肠杆菌能够生产人所需要的产品；将外源基因转入动物，构建具有新遗传特性的转基因动物；用基因敲除手段，获得有遗传缺陷的动物等。

基因工程又被称为基因拼接技术或者DNA重组技术，可分为微生物基因工程、动物基因工程和植物基因工程三种生物转基因技术。

其主要特点是通过人工转移的方式，将一种生物的基因转移到另外一个受体细胞中，并使该转移基因在受体细胞中表达，从而获得全新的具有生物活性的产物。

基因工程技术为遗传物质研究和医药研究提供了重要的技术支撑。

动物基因工程技术利用先进的生物技术手段对动物基因进行编辑和改造，以达到揭示基因功能和利用基因治疗疾病等目的。

常见的动物基因工程技术包括基因敲除、基因敲入、基因编辑和转基因技术等。

通过使用基因编辑工具精确地切割和删除目标基因的特定区域，使该基因在动物个体中的表达缺失，可以揭示该基因在特定生理过程中的功能和调控机制。

基因治疗能够通过修复或替换患有遗传性疾病的动物个体的缺陷基因来达到治疗和预防遗传疾病的目的。

如利用基因编辑技术可以修复猫头鹰视网膜变性等遗传性视网膜疾病，从而改善视力。

微生物具有结构简单、迅速繁殖的特性，在其繁殖发展中应用生物基因工程技术能取得显著的效果。

将外源基因转入微生物中表达，使微生物能够生产人所需要的产品，如抗体和药用蛋白质等。

利用基因工程技术开发的重组亚单位疫苗、重组活载体疫苗及基因疫苗，有利于打破传统疫苗的局限性。

植物细胞具有全能性，在特定环境下，植物组织或者细胞能够生长出完整的植株。

所以，可以将药物基因组合到植物细胞内，通过分别培养，得到具有药物基因的植株。

植物独特的稳定遗传特性为医药领域的发展提供了充足而良好的条件。

目前，借助植物基因工程制造的药物有纯化的血清蛋白、干扰素与脑啡肽等。

基因工程简介一、基因工程的基本内容基因工程：又叫基因拼接技术或DNA重组技术。

它是按照人们的意愿，把一种生物的个别基因（所需的基因）复制出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向改变生物的遗传性状（这是基因工程的作用）。

这种技术是在体外完成，通过人工对DNA分子进行“剪切”和“拼接”，对生物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，产生人类所需要的基因产物。

（一）.基因操作的工具存在：主要在微生物中特点：具专一性，一种限制性核酸内切酶⑴基因的剪刀只能识别一种特定的核苷酸序列，并（限制性核酸内切酶）在特定的切点切割DNA分子，如大肠杆菌的一种限制酶只能识别GAATTC序列，并在G与A间切开。

种类：已发现200多种限制酶，各种酶的切点不同。

限制性核酸内切酶的作用：在特定的切点上切割DNA分子，形成两个完全相同的黏性末端。

如苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因就能被某种限制酶切割下来。

被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，它们之间正好互补配对，这样的切口叫做黏性未端。

要把扶手的断口处连接起来，也就是把两条DNA未端之间的缝隙“缝合”起来，还要靠另一种极其重要的工具──DNA连接酶。

⑵基因的针线：DNA连接酶。

其作用是用于将两段乃至更多段DNA片段拼接起来，主要是把两个相同黏性末端的缝隙连接起来，实际上是将主链上断裂处的脱氧核糖与磷酸连接起来。

即连接断裂的扶梯，以重建磷酸二酯键。

⑶基因的运输工具：运载体Ⅰ、在基因操作中，使用运载体的目的有两个：①作为运载的工具，将目的基因运送到宿主细胞中去；②利用它在宿主细胞内对基因进行大量复制。

Ⅱ、具备的条件：①对受体细胞的生存没有决定性的作用，进入宿主细胞后能友好地借居，并在宿主细胞内复制和保存；②具有多个核酸限制酶切点，便于与目的基因（外源基因）的连接；③具有标记基因，便于目的基因的筛选（如对抗菌素的抗药性基因、产物具有颜色反应的基因等）。

基因工程维基百科，自由的百科全书遗传工程的元素遗传工程，又称基因工程或基因改造，是利用DNA重组技术，将目的基因与载体DNA在体外进行重组，然后把这种重组DNA分子引入受体细胞，并使之增殖和表达的技术[1]。

遗传工程与传统培育方式不同之处，在于物种在传统培育方式中透过间接的形式变更，而遗传工程是直接变更其基因。

遗传工程透过分子选殖和转化来直接改变基因的构造与特性。

现时，遗传工程已在多项应用里取得成果。

当中有不少例子都应用于改良农作物，又或为医学研究提供实验品。

目录[隐藏]1 语源2 步骤o 2.1 取得符合人们要求的DNA片段o 2.2 构建基因表达载体o 2.3 将目的基因导入受体细胞o 2.4 目的基因的检测与鉴定3 参考文献4 参考资料o 4.1 相关条目o 4.2 注释[编辑]语源“遗传工程”译自英语的“genetic engineering”，而这个概念最初是由杰克·威廉臣(Jack Williamson)在他于1951年出版的科幻小说龙岛(Dragon's Island)[2]里提出。

两年后的1953年，詹姆斯·杜威·沃森(James Watson)与佛朗西斯·克里克(Francis Crick)展示了DNA很可能是传递遗传信息的中介。

[编辑]步骤肯尼亚人在检查经过具有抗虫害基因转移的玉米如果将一种生物的DNA中的某个遗传密码片段连接到另外一种生物的DNA链上去，将DNA重新组织一下，就可以按照人类的愿望，设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型，这基因工程一般包括四个步骤：1. 取得符合人们要求的DNA片段，这种DNA片段被称为“目的基因”；2. 构建基因的表达载体；3. 将目的基因导入受体细胞；4. 目的基因的检测与鉴定。

[编辑]取得符合人们要求的DNA片段要把目的基因从供体DNA长链准确地剪切下来，可不是一件容易的事。

1968年，沃纳·阿尔伯、丹尼尔·内森斯和汉弥尔顿·史密斯第一次从大肠杆菌中提取出了限制性内切酶，它能够在DNA上寻找特定的“切点”，认准后将DNA分子的双链交错地切断。

基因工程资料基因工程是一门涉及生物学、化学、物理学和计算机科学等多学科的交叉学科，它通过改变生物体的基因组，从而改变生物体的性状和功能。

基因工程的应用范围广泛，包括农业、医学、环境保护等领域。

本文将介绍基因工程的基本概念、技术原理、应用领域以及相关伦理和安全问题。

一、基因工程的基本概念基因工程是指通过对生物体的基因进行人为改造，以达到特定目的的一种技术。

它包括基因的克隆、基因的定点突变、基因的插入和基因的删除等操作。

基因工程的核心是DNA分子的重组，通过将不同来源的DNA片段进行连接，构建出具有特定功能的重组DNA。

二、基因工程的技术原理基因工程的关键技术包括基因克隆、基因定点突变、基因插入和基因删除等。

其中，基因克隆是指将感兴趣的基因从生物体中分离出来，并进行扩增，得到足够多的DNA片段。

基因定点突变是指通过人为干预，使某个基因的序列发生改变，从而改变基因的功能。

基因插入是指将外源基因导入到目标生物体的染色体中，使其表达出外源基因的特性。

基因删除是指通过人为干预，将某个基因从生物体的染色体中删除，从而消除该基因的功能。

三、基因工程的应用领域基因工程在农业、医学、环境保护等领域都有广泛的应用。

在农业领域，基因工程可以用于改良作物，使其具有抗虫、抗病、耐旱等性状，提高农作物的产量和品质。

在医学领域，基因工程可以用于治疗遗传性疾病，如基因治疗、基因替代治疗等。

在环境保护领域，基因工程可以用于处理污染物、修复生态环境等。

四、基因工程的伦理和安全问题基因工程的发展给人类带来了巨大的福祉，但同时也引发了一系列的伦理和安全问题。

首先，基因工程涉及到对生物的改造，可能会对生物的自然属性产生不可逆的影响，引发生态系统的紊乱。

其次，基因工程可能导致基因的非预期突变，产生未知的风险和危害。

此外，基因工程还涉及到对个体隐私和人类基因库的管理问题，需要制定相应的法律和伦理准则。

综上所述，基因工程是一门重要的交叉学科，它通过改变生物体的基因组，实现对生物体性状和功能的改变。