基因工程原理与技术

范桂枝,詹亚光 ,曾凡锁, 齐凤慧,尹静

目录

  • 1 基因工程绪论
    • 1.1 知识要点
    • 1.2 基因工程定义
    • 1.3 基因工程的诞生
    • 1.4 基因工程的技术路线
    • 1.5 基因工程的研究内容
    • 1.6 基因工程的安全性
    • 1.7 基因工程的应用
    • 1.8 学习和研究基因工程的意义
    • 1.9 思考题
    • 1.10 本章节参考资料
    • 1.11 调查问卷
  • 2 工具酶
    • 2.1 知识要点
    • 2.2 工具酶定义
    • 2.3 限制性内切酶
      • 2.3.1 限制性内切酶的定义
      • 2.3.2 限制性内切酶的种类
      • 2.3.3 限制性内切酶的命名
      • 2.3.4 限制性内切酶的切割频率
      • 2.3.5 限制性内切酶切割效率
        • 2.3.5.1 星号活性
      • 2.3.6 限制性内切酶切割方式
    • 2.4 连接酶
      • 2.4.1 连接酶的种类和连接条件
      • 2.4.2 连接机理
      • 2.4.3 连接效率
    • 2.5 聚合酶
    • 2.6 其他工具酶
    • 2.7 章节测试
  • 3 载体
    • 3.1 知识要点
    • 3.2 载体的功能和种类
    • 3.3 质粒载体
      • 3.3.1 质粒的基本生物学特征
      • 3.3.2 质粒载体的构建
      • 3.3.3 质粒载体的种类
    • 3.4 噬菌体载体
      • 3.4.1 M13噬菌体载体
      • 3.4.2 λ噬菌体载体
      • 3.4.3 噬菌体—质粒杂合载体
    • 3.5 人工染色体载体
    • 3.6 拓展知识-纳米载体
    • 3.7 章节测试
  • 4 受体细胞recipient cells
    • 4.1 知识要点
    • 4.2 受体细胞的定义
    • 4.3 受体细胞的条件
    • 4.4 受体细胞的种类
    • 4.5 章节测试
  • 5 目的基因的获取target genes
    • 5.1 知识要点Key points
    • 5.2 目的基因的定义Definition of target gene
    • 5.3 目的基因的获取途径Access to target genes
    • 5.4 直接分离方法Direct separation method
    • 5.5 PCR方法获取目的基因
    • 5.6 化学合成DNA  chemosynthesis
    • 5.7 基因文库gene library
    • 5.8 改造目的基因Modification of target gene
    • 5.9 案例分析
    • 5.10 章节测试
  • 6 DNA重组的Recombinant DNA
    • 6.1 知识要点key points
    • 6.2 重组子的构Construction of recombinons
    • 6.3 重组DNA分子的转化和扩增
    • 6.4 重组子的筛选与鉴定
    • 6.5 知识拓展
    • 6.6 章节测试
  • 7 转基因生物
    • 7.1 大肠杆菌基因工程
      • 7.1.1 表达载体
      • 7.1.2 受体系统
      • 7.1.3 表达策略
      • 7.1.4 案例
      • 7.1.5 章节测试
    • 7.2 植物基因工程
      • 7.2.1 转基因植物现状
      • 7.2.2 载体
      • 7.2.3 受体系统
      • 7.2.4 转化方法
      • 7.2.5 基因沉默
      • 7.2.6 案例
      • 7.2.7 章节测试
      • 7.2.8 农杆菌英文课件和资料
    • 7.3 动物基因工程
      • 7.3.1 转化方法
      • 7.3.2 转基因动物的鉴定
      • 7.3.3 提高外源基因在动物中的表达效率的策略
    • 7.4 酵母基因工程
      • 7.4.1 新建课程目录
  • 8 课后阅读
    • 8.1 英文参考书
    • 8.2 转基因食品安全-天使还是魔鬼
    • 8.3 荧光素酶报告基因
    • 8.4 大豆 发芽和转基因有关系吗?
    • 8.5 苦参碱-基因工程改良
    • 8.6 Prime Editing的植物基因组编辑新系统
    • 8.7 液体黄金将借油菜合成
    • 8.8 青蒿素生物合成相关背景
    • 8.9 模式植物拟南芥
    • 8.10 如何利用生物技术培育功能性水稻
    • 8.11 一种高效的油菜转基因和极早期快速和快捷的筛选方法!
    • 8.12 新基因工具有望揭开海洋微生物之谜
    • 8.13 研发中的新冠病毒疫苗包括哪些类型
    • 8.14 基因是如何被调节的
    • 8.15 转化机理综述2019年
    • 8.16 新型报告基因
    • 8.17 2021年太空基因编辑
  • 9 基因工程实验
    • 9.1 实验课简介
    • 9.2 模块一、木本植物的遗传转化
      • 9.2.1 模块一内容的虚拟仿真部分
      • 9.2.2 实验目的及原理
      • 9.2.3 实验内容
        • 9.2.3.1 实验一  菌种活化
          • 9.2.3.1.1 操作方法与思考题
        • 9.2.3.2 实验二  三亲交配法将中间载体质粒导入根癌农杆菌
          • 9.2.3.2.1 三亲杂交原理
          • 9.2.3.2.2 操作方法与思考题
        • 9.2.3.3 实验三 抗生素的敏感性实验
          • 9.2.3.3.1 抑菌原理
          • 9.2.3.3.2 操作方法与思考题
        • 9.2.3.4 实验四  农杆菌介导法的植物遗传转化
          • 9.2.3.4.1 农杆菌介导的转化原理
          • 9.2.3.4.2 操作方法与思考题
        • 9.2.3.5 实验五 基因编辑及原生质体的瞬时转化
          • 9.2.3.5.1 基因编辑原理
          • 9.2.3.5.2 操作方法与思考题
    • 9.3 模块二、转基因植物的检测与鉴定
      • 9.3.1 模块二内容的虚拟仿真实验部分
      • 9.3.2 模块二实验综合内容
      • 9.3.3 实验目的及原理
      • 9.3.4 实验内容
        • 9.3.4.1 实验五 转基因白桦基因组DNA提取
          • 9.3.4.1.1 操作方法与思考题
        • 9.3.4.2 实验六  转基因白桦的多重PCR检测
          • 9.3.4.2.1 操作方法与思考题
        • 9.3.4.3 实验七  外源基因DNA甲基化转基因沉默的关系分析
          • 9.3.4.3.1 操作方法与思考题
        • 9.3.4.4 实验八  外源基因整合的Southern杂交鉴定
          • 9.3.4.4.1 杂交原理与操作
          • 9.3.4.4.2 操作方法与思考题
        • 9.3.4.5 实验九 转基因白桦的RT-PCR检测
          • 9.3.4.5.1 操作方法与思考题
        • 9.3.4.6 实验十 转基因植物中报告基因表达检测-- GUS活性检测
          • 9.3.4.6.1 操作方法与思考题
基因工程的研究内容

1.5 基因工程的研究内容

1.5.1克隆工具

基因工程主要依赖于工具酶、载体和受体系统这一系列重要的克隆工具。工具酶的应用,是基因克隆技术的保证,一些重要工具酶的发现,使基因克隆中遇到的难题迎刃而解。载体时目的基因的运载工具,是基因克隆的必备工具。载体的研究与应用,推动了基因克隆的发展,简化了操作过程,提高了克隆效率。受体是克隆载体的宿主,是外源基因表达的场所。随着克隆载体的发展,受体的种类也在增加,比如,近年来以一场生长的细胞为受体,通过转基因使其恢复正常生长状态的基因治疗方法也得以重视和发展。可见,随着基因工程研究的不断深入,寻找更好的基因工程工具将成为新一轮的热点,这也是基因工程研究的重要内容之一。

1.5.2基因克隆技术

基因克隆技术包括目的基因的获取技术、重组DNA转化技术以及转化子或转化生物的检测技术。随着新的技术和新的学科不断涌现(如高通量的基因芯片技术、长片段的DNA测序等),基因克隆新技术层出不穷,推动了基因工程的发展。同时随着基因工程研究的不断深入,也促进了新的技术不断涌现。

1.5.3目的基因

基因工程研究的基本任务是开发人们特殊需要的基因产物,这样的基因统称为目的基因。目的基因的获取和制备时基因工程操作的首要环节,也是基因工程能否成功的关键因素。我们不仅要开拓新的目的基因的获取方法,使目的基因的制备更加快速、准确,同时应该创造新的目的基因资源,如利用合成生物学的策略合成满足人类需求的目的基因资源。

1.5.4基因工程的应用研究

研究基因除了分析基因的结构和功能以外,最重要的是研究基因的表达产物及其在各领域(如农业和医药等)的应用,以为人类的粮食短缺、健康长寿、能源匮乏以及生态环境破坏等难题的解决提供新的思路。目前,利用微生物、植物、动物的基因工程,在提高农业生物产量、改善品质、增加抗性的遗传改良,在环境保护、医药生产和资源的高效利用和资源的替代等方面的应用效果已经初步显现。

1.5.5基因工程的安全性研究

     当人类看到基因工程带来的希望的同时,也对基因工程产品的安全性一直喋喋不休,悬而未果。但有的问题主要集中在:用于筛选的标记基因或报告基因是否会对人、畜有害,同时导致病原菌抗药性的提高;抗除草剂基因会不会使转基因植物变成不可控制的杂草,或漂移到杂草上使杂草泛滥;外源基因插入位置效应是否会引起有害的沉默基因表达;转基因动物是否会演变成对人类有极大威胁的新品种;基因治疗是否会对人体的正常功能产生不良影响。科学家如果能用科学数据去解释上述这些担忧,相信公众能坦然接受基因工程产品。为此,在基因工程操作中除按生物安全管理办法操作外,应加强基因工程产品的安全性跟踪和分析。