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基因工程基因工程

生物技术专业核心课程

基因工程

华东理工大学张惠展

基因工程

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重组DNA技术与基因工程的基本概念重组DNA技术与基因工程的基本原理重组DNA技术所需的基本条件

重组DNA技术的操作过程

目的基因的克隆与基因文库的构建

外源基因在大肠杆菌中的表达

外源基因在酵母菌中的表达

外源基因在哺乳动物细胞中的表达

外源基因表达产物的分离纯化

D 高等哺乳动物的基因转移

8外源基因在哺乳动物细胞中的表达C 高等哺乳动物的载体系统

B 高等哺乳动物的受体系统

A

高等哺乳动物基因工程的基本概念E 利用哺乳动物工程细胞生产重组蛋白

A 高等哺乳动物基因工程的基本概念

8外源基因在哺乳动物细胞中的表达

高等哺乳动物基因工程

高等哺乳动物细胞基因表达技术高等哺乳动物转基因技术

转基因动物个体动物工程细胞

哺乳动物遗传性状改良

药物筛选研究评价模型

人体基因治疗

蛋白多肽物质大规模生产

药物筛选研究评价模型

B 高等哺乳动物的受体系统

8外源基因在哺乳动物细胞中的表达

高等哺乳动物细胞的生长特性

高等哺乳动物受体细胞的条件

高等哺乳动物受体细胞的遗传标记

常用的高等哺乳动物受体细胞

高等哺乳动物细胞的生长特性

正常的哺乳类动物细胞具有下列四大生物学特征:

锚地依赖性:细胞必须附在固体上或固定的表面才能生长分裂

锚地依赖性:细胞必须附在固体上或固定的表面才能生长分裂血清依赖性:细胞必须具有生长因子才能生长

血清依赖性:细胞必须具有生长因子才能生长

接触抑制性:细胞与细胞接触后,生长便受到抑制

接触抑制性:细胞与细胞接触后,生长便受到抑制

形态依赖性:细胞称扁平状,并有长纤维网状结构

形态依赖性:细胞称扁平状,并有长纤维网状结构

上述特征使得正常的哺乳动物细胞在体外培养中,一般只能存活50代上述特征使得正常的哺乳动物细胞在体外培养中,一般只能存活50代且在培养皿上以平面的形式生长,即单层细胞生长。有时,正常细胞

会改变某些特征而越过生理临界点,继续增殖并无限制分裂,这种状

态称为细胞系形成,此时的细胞成为细胞系。

态称为细胞系形成,此时的细胞成为细胞系。

高等哺乳动物受体细胞的条件

以高效表达外源基因为目标的高等哺乳动物受体细胞应具备下列条件细胞系特征丧失细胞接触抑制性和锚地依赖性特征,便于大

规模培养

遗传稳定性外源基因多次传代后不至于丢失,易于长期保存

合适的标记便于转化株的筛选和维持

生长快且齐分裂周期短,生长均一,便于控制

安全性能好不合成分泌致病物质,不致癌

大多数正常的高等哺乳动物细胞并不能同时具备上述条件,癌细胞能满足上述前四项要求,但在安全性能上有欠缺。

高等哺乳动物受体细胞的遗传标记

营养缺陷型的哺乳动物受体细胞

5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP)

次黄嘌呤核苷一磷酸(HMP)

次黄嘌呤核苷(HR)

GMP AMP

尿嘧啶核苷一磷酸(UMP)

胸腺嘧啶核苷一磷酸(TMP)

胸腺嘧啶核苷(TR)嘌呤核苷酸生物合成途径嘧啶核苷酸生物合成途径

次黄嘌呤磷酸

核糖转移酶

(HPRT)(TK)

胸腺嘧啶

核苷激酶

氨基喋呤(AP)

氨基喋呤(AP)

从头合成途径

补救合成途径

营养缺陷型的哺乳动物受体细胞

-含有胸腺嘧啶核苷激酶(TK)编码基因缺陷的受体细胞(tk-)不能在含有次黄嘌呤核苷、氨基喋呤、胸腺嘧啶核苷的培养基

不能在含有次黄嘌呤核苷、氨基喋呤、胸腺嘧啶核苷的培养基培养基)生长,载体上的标记基因

上(HAT培养基)生长,载体上的标记基因tk能与之遗传互补含有次黄嘌呤磷酸核糖转移酶(HPRT)编码基因缺陷的受体细胞

不能在含有次黄嘌呤核苷、氨基喋呤、胸腺嘧啶核苷的培养基

不能在含有次黄嘌呤核苷、氨基喋呤、胸腺嘧啶核苷的培养基培养基)生长,载体上的标记基因

上(HAT培养基)生长,载体上的标记基因hprt与之遗传互补-

(hprt-)

哺乳动物受体细胞常见的遗传选择标记

遗传标记编码产物筛选药物作用机理

-

APH-氨基糖苷磷酸转移酶G418APH灭活G418 DHFR二氢叶酸还原酶氨甲喋呤DHFR变体抗氨甲喋呤

-

HPH-潮霉素B磷酸转移酶潮霉素B HPH灭活潮霉素B

-

TK-胸腺嘧啶核苷激酶氨基喋呤TK合成TMP

-霉酚酸

XGPRT-黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶霉酚酸XGPRT合成GMP

-腺嘌呤核苷脱氨酶腺嘌呤木酮糖苷

ADA-腺嘌呤核苷脱氨酶腺嘌呤木酮糖苷ADA灭活Xyl-A

常用的高等哺乳动物受体细胞

迄今为止,用于医疗用品(药物、抗体、诊断试剂)大规模生产

的高等哺乳动物受体细胞主要还是中国仓鼠卵巢细胞(CHO),其优的高等哺乳动物受体细胞主要还是中国仓鼠卵巢细胞(

势有如下几个方面:

遗传背景清楚,生理代谢稳定

与人的亲缘关系接近,外源蛋白修饰准确

基因转移和载体表达系统完善

耐受剪切力,便于大规模培养

被美国FDA确认为安全的基因工程受体细胞(GRAS)

C 高等哺乳动物的载体系统

8外源基因在哺乳动物细胞中的表达

人腺病毒DNA

猴空泡病毒DNA(SV40)

人乳多瘤病毒DNA(BKV)

人牛痘病毒DNA

人腺病毒DNA

腺病毒科为线状双链DNA病毒,无包膜,呈二十面体,共有93个成员,分哺乳动物腺病毒和禽腺病毒两个属。目前已鉴定的人腺病毒腺病毒的生物学特性

有6个亚属,其中常用来构建载体的主要是C亚属的2型(Ad2)和5型(Ad5)病毒。

腺病毒感染人细胞时呈裂解型,不致癌;但对啮齿目动物来说,绝大多数的腺病毒成员均能致癌。

人腺病毒DNA

腺病毒的基因组

DNA

ITR

ITR ITR

ITR E1

E1E2

E2E3

E3E4

E4

IVa2

IVa2VA

VA L1

L1L2

L2L3

L3L4

L4L5

L5

腺病毒基因组DNA全长36 kb,其包装上限为原基因组的105%,DNA两端各有一个反向重复序列(ITR);E1-E4为早期基因,与病毒基因组的复制及晚期基因的表达调控有关,其中E3编码晚期基因的调控因子,L1-L5为编码病毒包装蛋白的晚期基因;IVa2和VA均为病毒RNA聚合酶的亚基编码基因。E3区缺失只会影响病毒颗粒的成熟,不影响基因组的复制功能,因而在构建载体时往往除去这个2.2 kb的片段,使得载体的装载量提高到4 kb以上。

人腺病毒DNA

基因重排低外源基因与病毒DNA重组后能稳定复制几个周期腺病毒DNA载体的特点

安全性能好不整合人的染色体DNA,不会导致恶性肿瘤

宿主范围广对受体细胞是否处于分裂期要求不严格

使用效果好外源基因在载体上容易高效表达

猴多瘤病毒DNA(SV40)

SV40属于乳多瘤病毒科多瘤病毒属,呈小型二十面体,由VP1、VP2、VP3三种衣壳蛋白包装而成,基因组为5224bp的双链环状DNA SV40的生物学特性

SV40可以与所有哺乳动物宿主细胞中的组蛋白H2、H3、H4结合,从形成类似核小体的微型染色体结构。

而使其DNA形成类似核小体的微型染色体结构。

SV40感染猴细胞时呈裂解型,不致癌;但感染啮齿类动物后,便发生非同源整合而致癌。

便发生非同源整合而致癌。

猴多瘤病毒DNA(SV40)

SV40的基因组DNA

t / T

t / T基因编码病毒的小抗原和大

SV40 DNA

ori VP2

VP2

T T

VP3

VP3

VP1

VP1

t

抗原与病毒的致癌作用密切相关

SV40在裂解宿主细胞前的晚期

状态时,每个宿主细胞含有105个病

毒DNA拷贝,因此十分适合用于高效

表达外源蛋白

SV40 DNA-质粒DNA杂合载体的构建重组的SV40 DNA分子必须经过

包装后才具有感染能力,因此插入的外源DNA片段不能太大。为了尽量提高SV40的装载量,必须删除一些基因片段,因此重组的SV40分子必须与野生型病毒共感染受体细胞,才能形成有感染力的重组病毒颗粒。

r

Ap r

ori

viral gene

gpt

SV40ori

pV2-GPT

pBR322

pBR322

SV40

pV2-GPT是一种SV40 DNA与大肠杆菌质粒DNA杂合的载体,其

为细菌来源的谷氨酸丙氨酸转氨酶基因,用于筛选重组子。该中gpt为细菌来源的谷氨酸-丙氨酸转氨酶基因,用于筛选重组子。该

载体曾被成功地用于在猴肾细胞中表达有生物活性的兔β-珠蛋白.

利用SV40 DNA载体表达外源基因的程序

SV40 载体

病毒晚期基因启动子

筛选标记

ori

缺陷的SV40 辅助病毒

去除细菌序列

插入外源基因

重组分子

分离病毒DNA

转化

筛选增殖

感染

猴多瘤病毒DNA(SV40)

基因表达好外源基因能高效表达

SV40 DNA载体的特点

基因重排高病毒基因组和重组分子常发生重排和缺失现象

宿主范围窄只能转染猴细胞

装载量较小

基因工程实验技术介绍

一、大肠杆菌质粒DNA的提取 质粒DNA的提取是从事基因工程工作中的一项基本实验技术,但提取方法有很多种,以下介绍一种最常用的方法:碱裂解法。此方法适用于小量质粒DNA的提取,提取的质粒DNA可直接用于酶切、PCR扩增、银染序列分析。方法如下: 1、接1%含质粒的大肠杆菌细胞于2ml LB培养 基。 2、37℃振荡培养过夜。 3、取1.5ml菌体于Ep管,以4000rpm离心3 min,弃上清液。 4、加0.lml溶液I(1%葡萄糖,50mM/L EDTA pH8.0,25mM/L Tris-H Cl pH8.0)充分混合。 5、加入0.2ml溶液 II(0.2 mM/L NaOH,1% SDS),轻轻翻转混匀,置于冰浴5 min 。 6、加入0.15m1预冷溶液III(5 mol/L KAc,p H4.8),轻轻翻转混匀,置于冰浴5 min 。 7、以10,000rpm离心20min,取上清液于另 一新Ep管 8、加入等体积的异戊醇,混匀后于?0℃静置1 0min。 9、再以10,000rpm离心20min,弃上清。 10、用70%乙醇0.5ml洗涤一次,抽干所有 液体。 11、待沉淀干燥后,溶于0.05mlTE缓冲液中 二、质粒DNA琼脂糖凝胶电泳鉴定 琼脂糖是从海藻中提取出来的一种线状高聚物,应选用电泳纯的,琼脂糖此级产品筛除了抑制物和核酸酶,而且用溴化乙锭染色后荧光背景最小。 (1)琼脂糖凝胶电泳装置

由于琼脂糖凝胶电泳既要求不高,而适应性又强,在过去15年里已成功地设计了形形色色及大大小小的电泳槽。对这些装置的选择主要是依据个人的喜恶。使用最普遍的装置是Walt er Schaffner发明的水平板凝胶。 水平板凝胶通常在一块可安放于电泳槽平台的玻璃板或塑料盘上灌制。在有些装置中,则可将凝胶直接铺在平台上。凝胶恰好浸在缓冲液液面下进行电泳。凝胶的电阻几乎与缓冲液的电阻相同,所以有相当一部分的电流将通过凝胶的全长。 (2)琼脂糖凝胶的制备 琼脂糖凝胶的制备是将琼脂糖在所需缓冲液中熔化成清澈、透明的溶液。然后将熔化液倒入胶模中,令其固化。凝固后,琼脂糖形成一种固体基质,其密度取决于琼脂糖的浓度。通贯凝胶的电场接通后,在中性pH值下带负电荷的DNA向阳极迁移。 (3)琼脂糖凝胶的染色 电泳完毕,将琼脂糖凝胶转移入含EB的染液中,染色10分钟,取出紫外灯下观察。 三、质粒DNA热激法转化大肠杆菌 感受态的细胞可以摄入外部溶液中的DNA,而常态的细胞却不能,所以要转化质粒DNA进入大肠杆菌必须首先制备感受态的大肠杆菌细胞。 1、取1%大肠杆菌E.coli接种于含2ml LB培 养基的试管中,37℃振荡培养过夜 2、取0.1ml过夜培养物转种于含10ml LB培 养基的三角瓶中,37℃振荡培养3h至OD600=0. 3 3、然后把培养物倒入1.5ml离心管中,冰浴1 0min。 4、在4℃下以4000rpm离心5min,去上清液 5、把菌体悬浮于15m1冰冷的0.1M CaCl2溶液 中,置冰上30min 6、然后再在4℃下以4000rpm离心10min,去 上清液

《基因工程》课程综合实验---转基因斑马鱼的构建

《基因工程》课程综合实验---转基因斑马鱼的构建 实施方案 《基因工程》课程综合实验教学在专业培养目标中的定位与目标 《基因工程》是生命科学学院等各专业的专业主干课,在这些专业的本科生教学计划中占有极为重要的地位。《基因工程》也是我们学校基地班和生技专业的专业必修课,已经有10余年的开课历史。全国其他高等综合院校都十分重视《基因工程》课程建设,绝大多数院校都将《基因工程》作为学校精品课程进行建设。湖南师范大学大学在《基因工程》教学和研究方面具有坚实的基础, 2008年《基因工程》建设成为了湖南省精品课程,从而为我校《基因工程》的教学改革提供了契机。 基因工程是以遗传学为理论基础的一门实践性很强的学科,是生物学科中一门体系还欠完整却发展十分迅速的学科,对探索生命的本质、推动整个生物学科的发展起着巨大的作用;同时又是一门紧密联系生产实际的实验科学,对新品种选育和良种繁育、遗传疾病防治等都具有重要的应用价值。通过《基因工程》的学习,使学生掌握基因工程的基本原理、基本方法和最新发展动态;通过《基因工程》课程综合实验教学,使学生熟悉基因工程的基本操作方法,注重对学生的实验操作技能的培养。 基因工程课程综合实验---转基因斑马鱼的构建教学大纲 课程名称:基因工程(实践课程部分) 课程编号: 面向专业:生物技术、生物科学、基地班 课程总学时:理论51学时,实验34学时_ 实验学时:34_ 课程学分:理论3学分,实践2学分 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 和基本技术进行系统地学习和掌握,培养学生基因工程基本实验操作、实验设计、

实验结果分析和创新实验能力,通过基因工程综合实验的开设,注重学生综合素质和实践能力的培养。 二、实验内容、学时分配与组织 三、教学管理模式与注意事项 1.学生在实验前必须认真复习课程有关内容,预习实验指导书。 2.指导教师适当讲解相关理论及注意事项,提示具体的实验方法和操作,演示重要仪器的使用。 3.实验小组人数为4人,由学生独立操作。每个实验的时间根据实验流程本身决定,长短不一,但需要集中的时间。 4.要求学生掌握基本的操作方法,如实逐项记录数据,独立完成实验报告,并当天上交。

基因工程实验报告

基因工程实验报告 、

小麦GAPDH截短体的重组与表达 摘要:本实验通过基因工程(genetic engineering)手段对小麦总RNA进行提取、PCR扩增及与质粒载体的重组构建的操作,并将重组质粒以氯化钙法导入大肠杆菌感受态细胞,诱导目的基因表达,并在蛋白水平进行Western检测。通过本对实验的实践,我们对基因工程技术将会有一个比较全面的认识和了解。 关键字:小麦基因;载体;感受态 前言 基因工程(genetic engineering)又称基因拼接技术和DNA重组技术。为在分子水平上对基因进行操作的复杂技术,是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内,使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来,在离体条件下用适当的工具酶进行切割后,把它与作为载体的DNA分子连接起来,然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中,以让外源物质在其中“安家落户”,进行正常的复制和表达,从而获得新物种的一种崭新技术。它克服了远缘杂交的不亲和障碍。 (一)实验过程

1.实验部分流程:

2.小麦总RNA提取(Trizol法) 2.1 材料 小麦幼苗 2.2 试剂配制及器具处理 ① 0.1%的DEPC H2O(DEPC:焦碳酸二乙酯) ②器具处理:试剂瓶、量筒、研钵、大小枪头和1.5ml和0.2ml 的EP管等用纱布包裹,在 0.1%的DEPC H2O中浸泡过夜(37℃),高压灭菌,80℃烘干备用。剪刀、镊子和药匙等160℃烘烤6h以上。 ③无RNA酶灭菌水(DEPC H2O):用将高温烘烤的玻璃瓶(180℃×2h)装蒸馏水,然后加入 0.1%的DEPC(体积/体积),处理过夜后高压灭菌。 ④Trizol ⑤ 75%乙醇:用新打开的无水乙醇和DEPC处理过的水配制75%乙醇(用高温灭菌器皿配制),然后装入高温烘烤的玻璃瓶中,存放于低温冰箱。 ⑥氯仿(最好用新的)。 ⑦异丙醇(最好用新的)。 2.3 操作步骤: ①先在研钵中加入液氮,再将小麦叶片剪成小段在液氮中磨成粉末,用液氮预冷的药匙取50~100mg组织粉末加入已盛有1ml的Trizol液的EP管中(注意研磨粉末总体积不能超过所用Trizol体积的10%),充分混合均匀。 ②室温放置5min,然后加入200μL的氯仿,盖紧EP管并剧烈摇荡15秒钟。 ③ 12000rpm离心10min,取上层水相于一新的EP管中(千万不要将中间的沉淀层和下层液混入,否则重新离心分离),加入500μL异丙醇,温和颠倒混匀。室温放置10min,12000rpm 离心10min。 ④小心地弃去上清液,加入1ml的75%乙醇,涡旋混匀,4℃下12000rpm离心5min。 ⑤重复步骤④。 ⑥弃去上清液(尽量将残余液体除去),室温或真空干燥5~10min(注意不要干燥过分,否则会降低RNA的溶解度)。用30μL DEPC处理过的水将RNA溶解,必要时可55℃~60℃水浴10min。RNA可进行mRNA分离,或贮存于70%乙醇并保存于-70℃。 3. RT-PCR扩增目的基因cDNA 3.1 试剂 ① RNA模板 ②Olig(dT)18 ③反转录缓冲液 ④dNTP ⑤ M-MULV反转录酶 ⑥ RNA抑制剂(RNasin) ⑦Premix EX Taq DNA聚合酶 ⑧ PCR特异引物 3.2操作步骤: 3.2.1 RNA的反转录 采用Thermo Scientific(Fermentas)RevertAid First Strand cDNA Synthesis Kit Total RNA 6μL(需加入RNA约1μg) OligodT primer 1μL H2O(nuclease-free)5μL 12μL 65℃ 5min,补加下列试剂: 5× Reaction buffer 4μL RibolockRNase Inhibitor 1μL 10mM dNTP Mix 2μL RevertAid M-MuLV Reverse Transcriptase 1μL 20μL 42℃ 60min 70℃,5min,﹣20℃保存

基因工程实验(答案)

——凯1.简述本学期从基因组DNA提取到重组质粒鉴定的实验流程?(实验题目的总结) 答:①基因组DNA的提取;②PCR扩增目的基因;③凝胶电泳分离纯化PCR扩增的DNA片段以及DNA的体外连接;④重组质粒的转化及转化子的筛选;⑤重组质粒的抽提;⑥重组质粒的酶切鉴定。 2.如何正确使用微量移液器?(自己写的) 答:①选取合适量程的移液器;②根据取液量设定量程;③安装(吸液)枪头;④按至第一档,将枪头垂直伸入液面下适当位置吸液;⑤按至第二档将液体打入容器;⑥弃掉枪头;⑦将量程调至最大,放回原处。 3.在琼脂糖凝胶电泳点样时,DNA通常和什么试剂混匀,其主要成分和作用是什么? 答:loading Buffer。主要成分为溴酚蓝,二甲苯青和甘油。 溴酚蓝和二甲苯青起指示作用;甘油加大样品密度,从而沉降于点样孔中,以免浮出。 4.简述制作1%的琼脂糖凝胶电泳的操作步骤。(题目有歧义) 答:①取0.5g琼脂粉置于锥形瓶,量取50ml 1×TBE溶液于瓶中,微波炉加热至琼脂溶解; ②将移胶板放入胶室中,选取合适梳子垂直安插在移胶板上方,待琼脂降温至55℃下后,缓慢导入该胶室里;③量取合适量1×TBE溶液导入洗净的电泳槽,并正确插好电泳线;④等凝胶凝固后,将梳子垂直拔出;⑤点样;⑥轻放移胶板至电泳槽的合适位置;⑦打开电泳仪的开关,调好参数,开始电泳;⑧一定时间后,停止电泳,取出凝胶板,然后经BE染色放入成像系统显色、观察。 5.琼脂糖凝胶电泳中DNA分子迁移率受哪些因素的影响?(实验书P75) 答:①样品DNA的大小和构象;②琼脂糖浓度;③电泳电场;④温度;⑤缓冲液;⑥嵌入染料的存在与否; 6.在使用苯酚进行DNA抽提时应注意什么?(实验书P31) 答:注意不要吸取中间的变性蛋白质层。 7.在基因组DNA提取过程中常用酚、氯仿、异戊醇试剂,它们各有什么作用? 答:酚——是蛋白质变性,抑制DNA酶的降解作用;氯仿——除去脂类,同时加速有机相与水相的分层;异戊醇——降低表面张力,从而减少气泡的产生。 8.提取DNA实验中,通常可选用哪些试剂沉淀DNA? 答:冷的无水乙醇,冷的异丙醇,终浓度为0.1~0.25mol/L 的NaCl 9.简述在DNA提取实验中个试剂的作用(SDS,EDTA,酚/氯仿/异戊醇、无水乙醇,70%乙醇)。 答:SDS——破坏细胞膜,解聚核蛋白;EDTA——整合金属离子,抑制DNase活性;酚/氯仿/异戊醇——见第7题;无水乙醇——沉淀DNA;70%乙醇——洗涤DNA沉淀。 10.简述PCR扩增技术的原理及各种试剂的作用(Mg2+,dNTP,引物,DNA,缓冲液,Taq

基因工程的发展前景同步练习3

《基因工程的发展前景》同步练习 1.基因工程与蛋白质工程的区别是( ) A.基因工程需对基因进行分子水平操作,蛋白质工程不对基因进行操作 B.基因工程合成自然界已存在的蛋白质,蛋白质工程可以合成自然界不存在的蛋白质 C.基因工程是分子水平操作,蛋白质工程是细胞水平(或性状水平)的操作 D.基因工程完全不同于蛋白质工程 2.蛋白质工程的研究将对生命科学产生重大影响。下列关于蛋白质工程的叙述,不正确的是( ) A.实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系 B.基因工程是蛋白质工程的关键技术 C.蛋白质工程是对蛋白质分子的直接改造 D.蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的第二代基因工程 3.猪的胰岛素用于人体时降血糖效果不明显,原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素用于治疗人类糖尿病,用蛋白质工程的蛋白质分子设计的最佳方案是( ) A.对猪胰岛素进行一个氨基酸的替换 B.将猪胰岛素和人胰岛素进行拼接组成新的胰岛素 C.将猪和人的胰岛素混合在一起治疗糖尿病 D.根据人的胰岛素设计制造一种全新的胰岛素 4.干扰素是动物体内合成的一种蛋白质,可以用于治疗病毒感染和癌症,但体外保存相当困难,如果将其分子中的一个半胱氨酸变成丝氨酸,就可以在-70 ℃条件下保存半年,给广大患者带来了福音。 (1)蛋白质的合成是受基因控制的,因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键,依据蛋白质工程原理,设计实验流程,让动物生产“可以保存的干扰素”: (2)基因工程和蛋白质工程相比较,基因工程在原则上只能生产____________的蛋白质,不一定符合______________的需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础,通过__________或__________,对现有蛋白质进行________,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活需要。 结构。________蛋白质工程实施的难度很大,原因是蛋白质具有十分复杂的(3). (4)对天然蛋白质进行改造,应该直接对蛋白质分子进行操作,还是通过对基因的操作来实现?______________。原因是________________________________________。 5.基因工程是在现代生物学、化学和工程学基础上建立和发展起来的,并有赖于微生物学理论和技术的发展运用。基因工程基本操作流程如下图,请据图分析回答:

植物基因工程实验技术

植物基因工程实验技术
编者: 赵 燕
主审: 张学文
湖南农业大学植物科学实验教学中心
2007 年 4 月



基因工程是现代生物技术的核心, 也是现代分子生物学研究的重 要手段. 掌握基因工程技术对于生物技术专业及其它生物学相关专业 学生都很重要. 基因工程本身是由一系列分子生物学操作技术组成的系统性技 术体系,本实验指导侧重于 DNA 重组操作,将基因工程操作的常用 和核心技术组织起来, 以为我校生物技术本科生及有关专业研究生基 因工程实验提供简单而明确的指导. 为适应基因工程的飞速发展,一些生物技术公司匠心独运,开发 出专门的试剂盒,使一些复杂的实验操作简单化了.这对于实验者来 说自然是好事,但也使实验者动手胜于用脑.对于实验人员来说,一 定应知其然并知其所以然, 才会在实验中运用自己的知识予以创新性 的发展.期望本实验指导不成为实验中的教条.


2007 年 4 月
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实验一 实验二 实验三 实验四 实验五 实验六 实验七 实验八 实验九 实验十 附录:

大肠杆菌的对照培养,单菌落的分离及菌种保存 ...............3 强碱法小量制备质粒 DNA.....................................................5 琼脂糖凝胶电泳......................................................................7 植物总 DNA 的提取,纯化和检测 ........................................9 DNA 的 PCR 扩增................................................................. 11 植物总 RNA 的分离 .............................................................15 RT-PCR..................................................................................17 体外重组分子的构建,筛选及检测.....................................21 植物表达载体的构建,筛选及检测.....................................22 植物遗传转化技术 ................................................................23 实验中常用的仪器与器皿 .....................................................24
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2015-2017基因工程高考题附答案

选修3——基因工程高考题 1.(2017?新课标Ⅰ卷.38)(15分) 真核生物基因中通常有内含子,而原核生物基因中没有,原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题: (1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A,其原因是_____________________________________________。 (2)若用家蚕作为表达基因A的受体,在噬菌体和昆虫病毒两种载体中,不选用______________作为载体,其原因是_______________________________________________________________。(3)若要高效地获得蛋白A,可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比,大肠杆菌具有_____________________________________________________(答出两点即可)等优点。 (4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A,可用的检测物质是___________________(填“蛋白A 的基因”或“蛋白A的抗体”)。 (5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献,也可以说是基因工程的先导,如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示,那么,这一启示是_______________________________________________________________________________。2.(2017?新课标Ⅱ卷.38)(15分) 几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分,几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内,可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题: (1)在进行基因工程操作时,若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料,原因是________________________________。提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是______________________________________。 (2)以mRNA为材料可以获得cDNA,其原理是________________________________。 (3)若要使目的基因在受体细胞中表达,需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞,原因是________________________________________________________(答出两点即可)。(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时,DNA连接酶催化形成的化学键是__________________________。 (5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高,根据中心法则分析,其可能的原因是____________________________________________。 3.(2017?新课标Ⅲ卷.38)(15分)编码蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五个片段组成,编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成,如图1所示。 回答下列问题: (1)现要通过基因工程的方法获得蛋白乙,若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA),则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙,原因是_____________________________________________________________。(2)某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中,在PCR反应体系中加入了DNA聚合酶、引物等,还加入了序列甲作为________________,加入了________________作为合成DNA的原料。 (3)现通过基因工程方法获得了甲、乙、丙三种蛋白,要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用,某同学做了如下实验:将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分成四组,其中三组分别加入等量的蛋白甲、乙、丙,另一组作为对照,培养并定期检测T淋巴细胞浓度,结果如图2。 ①由图2 可知,当细胞浓度达到a时,添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增加,此时若要使T淋巴细胞继续增殖,可采用的方法是________________________。细胞培养过程中,培养箱中通常要维持一定的CO2浓度,CO2的作用是________________________。 ②仅根据图、图2可知,上述甲、乙、丙三种蛋白中,若缺少______________(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所编码的肽段,则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。 4.(2017·天津理综卷9)(20分)玉米自交系(遗传稳定的育种材料)B具有高产、抗病等优良性质,但难以直接培育成转基因植株,为使其获得抗除草剂性状,需依次进行步骤I、II试验。 Ⅰ.获得抗除草剂转基因玉米自交系A,技术路线如下图。 (1)为防止酶切产物自身环化,构建表达载体需用2种限制酶,选择的原则是______(单选)。 ①Ti质粒内,每种限制酶只有一个切割位点 ②G基因编码蛋白质的序列中,每种限制酶只有一个切割位点

基因工程技术的现状和前景发展

基因工程技术的现状和前景发展 摘要 从20世纪70年代初发展起来的基因工程技术,经过30多年来的进步与发展,已成为生物技术的核心内容。许多科学家预言,生物学将成为21世纪最重要的学科,基因工程及相关领域的产业将成为21世纪的主导产业之一。基因工程研究和应用范围涉及农业、工业、医药、能源、环保等许多领域。 基因工程应用于植物方面 农业领域是目前转基因技术应用最为广泛的领域之一。农作物生物技术的目的是提高作物产量,改善品质,增强作物抗逆性、抗病虫害的能力。基因工程在这些领域已取得了令人瞩目的成就。由于植物病毒分子生物学的发展,植物抗病基因工程也也已全面展开。自从发现烟草花叶病毒(TMV)的外壳蛋白基因导入烟草中,在转基因植株上明显延迟发病时间或减轻病害的症状,通过导入植物病毒外壳蛋白来提高植物抗病毒的能力,已用多种植物病毒进行了试验。在利用基因工程手段增强植物对细菌和真菌病的抗性方面,也已取得很大进展。植物对逆境的抗性一直是植物生物学家关心的问题。由于植物生理学家、遗传学家和分子生物学家协同作战,耐涝、耐盐碱、耐旱和耐冷的转基因作物新品种(系)也已获得成功。植物的抗寒性对其生长发育尤为重要。科学家发现极地的鱼体内有一些特殊蛋白可以抑制冰晶的增长,从而免受低温的冻害并正常地生活在寒冷的极地中。将这种抗冻蛋白基因从鱼基因组中分离出来,导入植物体可获得转基因植物,目前这种基因已被转入番茄和黄瓜中。随着生活水平的提高,人们越来越关注口味、口感、营养成分、欣赏价值等品质性状。实践证明,利用基因工程可以有效地改善植物的品质,而且越来越多的基因工程植物进入了商品化生产领域,近几年利用基因工程改良作物品质也取得了不少进展,如美国国际植物研究所的科学家们从大豆中获取蛋白质合成基因,成功地导入到马铃薯中,培育出高蛋白马铃薯品种,其蛋白质含量接近大豆,**提高了营养价值,得到了农场主及消费者的普遍欢迎。在花色、花香、花姿等性状的改良上也作了大量的研究。 基因工程应用于医药方面 目前,以基因工程药物为主导的基因工程应用产业已成为全球发展最快的产业之一,发展前景非常广阔。基因工程药物主要包括细胞因子、抗体、疫苗、激素和寡核甘酸药物等。它们对预防人类的肿瘤、心血管疾病、遗传病、糖尿病、包括艾滋病在内的各种传染病、类风湿疾病等有重要作用。在很多领域特别是疑难病症上,基因工程工程药物起到了传统化学药物难以达到的作用。我们最为熟悉的干扰素(IFN)就是一类利用基因工程技术研制成的多功能细胞因子,在临床上已用于治疗白血病、乙肝、丙肝、多发性硬化症和类风湿关节炎等多种疾病。目前,应用基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中试,并进入临床验证阶段;专门用于治疗肿瘤的“肿瘤基因导弹”也将在不久完成研制,它可有目的地寻找并杀死肿瘤,将使癌症的治愈成为可能。由中国、美国、德国三国科学家及中外六家研究机构参与研制的专门用于治疗乙肝、慢迁肝、慢活肝、丙肝、肝硬化的体细胞基因生物注射剂,最终解决了从剪切、分离到吞食肝细胞内肝炎病毒,修复、促进肝细胞再生的全过程。经4年临床试验已在全国面向肝炎患者。此项基因学研究成果在国际治肝领域中,是继干扰素等药物之后的一项具有革命性转变的重大医学成果。 基因工程应用于环保方面

基因工程实验考试试题(答案)

1.简述本学期从基因组DNA提取到重组质粒鉴定的实验流程? 答:①基因组DNA的提取;②PCR扩增目的基因;③凝胶电泳分离纯化PCR扩增的DNA片段以及DNA的体外连接;④重组质粒的转化及转化子的筛选;⑤重组质粒的抽提;⑥重组质粒的酶切鉴定。 2.如何正确使用微量移液器? 答:①选取合适量程的移液器;②根据取液量设定量程;③安装(吸液)枪头;④按至第一档,将枪头垂直伸入液面下适当位置吸液;⑤按至第二档将液体打入容器;⑥弃掉枪头;⑦将量程调至最大,放回原处。 3.在琼脂糖凝胶电泳点样时,DNA通常和什么试剂混匀,其主要成分和作用是什么? 答:loading Buffer。主要成分为溴酚蓝,二甲苯青和甘油。 溴酚蓝和二甲苯青起指示作用;甘油加大样品密度,从而沉降于点样孔中,以免浮出。 4.简述制作1%的琼脂糖凝胶电泳的操作步骤。 答:①取0.5g琼脂糖置于锥形瓶,量取50ml 1×TBE溶液于瓶中,微波炉加热至琼脂糖溶解;②将移胶板放入胶室中,选取合适梳子垂直安插在移胶板上方,待琼脂降温至55℃下后,缓慢导入该胶室里;③量取合适量1×TBE溶液导入洗净的电泳槽,并正确插好电泳线; ④等凝胶凝固后,将梳子垂直拔出;⑤点样;⑥轻放移胶板至电泳槽的合适位置;⑦打开电泳仪的开关,调好参数,开始电泳;⑧一定时间后,停止电泳,取出凝胶板,然后经BE染色放入成像系统显色、观察。 5.琼脂糖凝胶电泳中DNA分子迁移率受哪些因素的影响?(实验书P75) 答:①样品DNA的大小和构象;②琼脂糖浓度;③电泳电场;④温度;⑤缓冲液;⑥嵌入染料的存在与否; 6.在使用苯酚进行DNA抽提时应注意什么?(实验书P31) 答:注意不要吸取中间的变性蛋白质层。 7.在基因组DNA提取过程中常用酚、氯仿、异戊醇试剂,它们各有什么作用? 答:酚——是蛋白质变性,抑制DNA酶的降解作用;氯仿——除去脂类,同时加速有机相与水相的分层;异戊醇——降低表面张力,从而减少气泡的产生。 8.提取DNA实验中,通常可选用哪些试剂沉淀DNA? 答:冷的无水乙醇、冷的异丙醇、终浓度为0.1~0.25mol/L 的NaCl 9.简述在DNA提取实验中个试剂的作用(SDS,EDTA,酚/氯仿/异戊醇、无水乙醇,70%乙醇)。 答:SDS——破坏细胞膜,解聚核蛋白;EDTA——整合金属离子,抑制DNase活性;酚/氯仿/异戊醇——见第7题;无水乙醇——沉淀DNA;70%乙醇——洗涤DNA沉淀。 10.简述PCR扩增技术的原理及各种试剂的作用(Mg2+,dNTP,引物,DNA,缓冲液,Taq DNA聚合酶)。 答:(1)利用半保留复制的原理,以待扩增的DNA为模板,通过一系列酶在体外引物介导下,

基因工程试验指导

《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。异源性蛋白与EGFP阅读框一致地克隆入pEGFP-N1,形成的表达重组体在CMV启动子启动下,表达EGFP和目标蛋白的融合蛋白。该融合蛋白保持了EGFP的荧光特性,可对融合蛋白进行活细胞内

基因工程的现状与发展趋势

题目:基因工程的现状与发展趋势专业:13食品科学与工程 学号:132701105 姓名:盛英奇 日期:2015/7/1

【摘要】从20世纪70 年代初发展起来的基因工程技术,经过40多年来的进步与发展,已成为生物技术的核心内容。生物学成为21世纪最重要的学科,基因工程及相关领域的产业将成为21世纪的主导产业之一。基因工程研究和应用范围涉及农业、工业、医药、能源、环保等许多领域。 【关键词】基因工程技术;应用;前景;现状 一、墓因工程的原理及研究内容 基因工程是人们在揭示生命之谜的过程中建立起来的。早在300多年前,人们就发现,世界上生物尽管种类繁多,千姿百态,但都是细胞(如肉眼看不见的细菌等微生物)或者是由细胞构成的(如现存的200多万种多细胞动植物)。人们还发现,生物有遗传和变异的特征,遗传保证了生物种类的延续不断,变异则赋予生物种的进化,保证生物种类对环境的适应。而生物的所有特性及遗传变异都是由生物体细胞内的遗传物质所决定的,这种遗传物质就是被科学家称之为脱氧核糖核酸(简称DNA)的大分子物质,一般位于生物的细胞核内。DNA是由许多核昔酸连接而成的高分子化合物,如把DNA比喻成长链条,核昔酸就是组成这链条的一个个环节。生物细胞核内的DNA分子是由两条成对的多核昔酸长链互相缠人类开始学会干预生物的变异,即通过杂交、筛选等方式改变生物物种的某些特性,使之有利于人类,如水稻、小麦等作物的育种,家禽家畜优良品系的培育等,它是通过动植物父、母本交配繁殖时,生殖细胞内DNA上相应性状基因互相间可能出现的交换来实现的,这种交换的概率是人们不能控制的,所以选种的过程较为缓慢,需几年乃至几十年的时间,而且亲缘关系相差较远的生物种之间很难杂交。而本世纪}o年代初诞生的基因工程,则是按照人类的需要,从某种生物体的基因组中,分离出带有目的基因(即所需基因)的DNA片段,运用重组DNA技术,对这些DNA片段进行体外操作,把不同来源的基因按照设计的蓝图,重新构成新的基因组(即重组体),再将重组DNA分子插入到原先没有这类DNA 片段的受体细胞(亦称宿主细胞)的DNA上,并使其不仅能“安家落户”,而且能“传种接代”,即能准确地把该外源基因的遗传特性在新的细胞(宿主细胞)里增殖和表达出来。就像一台机器上的零部件拆下来安装到另一台机器上。在生物体中,这种生命零件就是基因。因为用的是工程技术的方法原理,故称基因工程,亦叫遗传工程。用这种方法所形成的杂种DNA分子与神话中的那种狮首、羊身、

《基因工程》课程综合实验转基因斑马鱼的构建

《基因工程》课程综合实验转基因斑马鱼的构建 实施方案 《基因工程》课程综合实验教学在专业培养目标中的定位与目标 《基因工程》是生命科学学院等各专业的专业主干课,在这些专业的本科生教学打算中占有极为重要的地位。《基因工程》也是我们学校基地班和生技专业的专业必修课,差不多有10余年的开课历史。全国其他高等综合院校都十分重视《基因工程》课程建设,绝大多数院校都将《基因工程》作为学校精品课程进行建设。湖南师范大学大学在《基因工程》教学和研究方面具有坚实的基础,2008年《基因工程》建设成为了湖南省精品课程,从而为我校《基因工程》的教学改革提供了契机。 基因工程是以遗传学为理论基础的一门实践性专门强的学科,是生物学科中一门体系还欠完整却进展十分迅速的学科,对探究生命的本质、推动整个生物学科的进展起着庞大的作用;同时又是一门紧密联系生产实际的实验科学,对新品种选育和良种繁育、遗传疾病防治等都具有重要的应用价值。通过《基因工程》的学习,使学生把握基因工程的差不多原理、差不多方法和最新进展动态;通过《基因工程》课程综合实验教学,使学生熟悉基因工程的差不多操作方法,注重对学生的实验操作技能的培养。 基因工程课程综合实验---转基因斑马鱼的构建教学大纲 课程名称:基因工程(实践课程部分) 课程编号: 面向专业:生物技术、生物科学、基地班

课程总学时:理论51学时,实验34学时_ 实验学时:34_ 课程学分:理论3学分,实践2学分 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要紧环节的差不多原理和差不多技术进行系统地学习和把握,培养学生基因工程差不多实验操作、实验设计、实验结果分析和创新实验能力,通过基因工程综合实验的开设,注重学生综合素养和实践能力的培养。 二、实验内容、学时分配与组织

最新-基因工程的成果和发展前景 精品

基因工程的成果与发展前景 班级姓名 一、选择题 1、“工程菌”是指( ) A 人工创造的细菌 B 自然环境中的特殊细菌 C 通过基因工程,含有外源基因并得以高效表达的菌类细胞株系 D 能为人类的生物工程提供有用基因的菌类细胞株系 2、下列与基因诊断有关的一组物质是( ) A 蛋白质、核酸 B 放射性同位素、蛋白质 C 荧光分子、核酸 D 放射性同位素、糖类 3、下列关于基因治疗的说法中正确的是( ) A 工艺间单、容易操作 B 生产量大,价格较低 C 所生产的胰岛素可以口服 D 所生产的胰岛素疗效大大提高 4、下列关于基因工程的说法中,正确的是( ) A 基因工程的设计和施工都是在细胞水平上进行的 B 目前基因工程所有的目的基因都是从供体细胞中直接分离得到的 C 基因工程能使科学家打破物种界限,定向改造生物性状 D 只要检测出受体细胞中含有的基因,那么目的基因一定能成功进行表达 5、在基因诊断技术中所用探针DNA分子中必须存在一定量的放射性同位素,后者的作用是( ) A 为形成杂交DNA分子提供能量 B 引起探针DNA产生不定向的基因突变 C 作为探针DNA的示踪元素 D 增加探针DNA的分子量 6、1976年,科学家用基因工程的方法创造出一种能分解石油的“超级细菌”。下列关于此种细菌的说法中正确的是( ) A 与一般细菌相比它体积特别巨大 B 它是现在唯一能分解石油的细菌 C 它同时能分解石油中的四种烃类 D 与一般细菌相比,它繁殖速度极快 7、下列哪一组生物是通过遗传工程方法培育成功的?( ) A 向日葵豆与无籽西瓜 B 超级小鼠与克隆羊 C 超级绵羊与无籽西瓜 D 超级鱼与抗虫棉 8、下列何种技术能有效地打破物种的界限,定向地改造生物的遗传性状,培育农作物的新的优良品种。( ) A 基因工程技术 B 诱变育种技术 C 杂交育种技术 D 组织培养技术 9、1982年,美国科学家将人的生长素基因和牛的生长素基因分别注射到小白鼠的受精卵中得到了体型巨大的“超级小鼠”。此项研究遵循的原理是( ) A DNA---RNA---蛋白质 B RNA---DNA---蛋白质 C DNA---蛋白质---RNA D RNA---蛋白质---DNA 10、科学家将DNA连接酶基因大量注入牛的受精卵细胞中,结果在该受精卵发育成雌牛后,从其乳汁中获得了大量的DNA连接酶,在该牛乳腺细胞中,与DNA连接酶的合成和分泌直接有关的细胞器是( ) A 线粒体、高尔基体 B 核糖体、高尔基体 C 核糖体、内质网 D 内质网、线粒体

基因工程实验报告

基因工程实验报告

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基因工程实验报告 、

小麦GAPDH截短体的重组与表达 摘要:本实验通过基因工程(genetic engineering)手段对小麦总RNA进行提取、PCR扩增及与质粒载体的重组构建的操作,并将重组质粒以氯化钙法导入大肠杆菌感受态细胞,诱导目的基因表达,并在蛋白水平进行Western检测。通过本对实验的实践,我们对基因工程技术将会有一个比较全面的认识和了解。 关键字:小麦基因;载体;感受态 前言 基因工程(genetic engineering)又称基因拼接技术和DNA重组技术。为在分子水平上对基因进行操作的复杂技术,是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内,使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来,在离体条件下用适当的工具酶进行切割后,把它与作为载体的DNA分子连接起来,然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中,以让外源物质在其中“安家落户”,进行正常的复制和表达,从而获得新物种的一种崭新技术。它克服了远缘杂交的不亲和障碍。 (一)实验过程

1.实验部分流程: 片段胶 小麦幼苗小麦总RNA RT-PCR扩增小麦pGEX-4T-1 表达载体 表达菌株 目的蛋白 目的蛋白 Western

2.小麦总RNA提取(Trizol法) 2.1 材料 小麦幼苗 2.2 试剂配制及器具处理 ① 0.1%的DEPC H2O(DEPC:焦碳酸二乙酯) ②器具处理:试剂瓶、量筒、研钵、大小枪头和1.5ml和0.2ml 的EP管等用纱布包裹,在 0.1%的DEPC H2O中浸泡过夜(37℃),高压灭菌,80℃烘干备用。剪刀、镊子和药匙等160℃烘烤6h以上。 ③无RNA酶灭菌水(DEPC H2O):用将高温烘烤的玻璃瓶(180℃×2h)装蒸馏水,然后加入 0.1%的DEPC(体积/体积),处理过夜后高压灭菌。 ④Trizol ⑤ 75%乙醇:用新打开的无水乙醇和DEPC处理过的水配制75%乙醇(用高温灭菌器皿配制),然后装入高温烘烤的玻璃瓶中,存放于低温冰箱。 ⑥氯仿(最好用新的)。 ⑦异丙醇(最好用新的)。 2.3 操作步骤: ①先在研钵中加入液氮,再将小麦叶片剪成小段在液氮中磨成粉末,用液氮预冷的药匙取50~100mg组织粉末加入已盛有1ml的Trizol液的EP管中(注意研磨粉末总体积不能超过所用Trizol体积的10%),充分混合均匀。 ②室温放置5min,然后加入200μL的氯仿,盖紧EP管并剧烈摇荡15秒钟。 ③ 12000rpm离心10min,取上层水相于一新的EP管中(千万不要将中间的沉淀层和下层液混入,否则重新离心分离),加入500μL异丙醇,温和颠倒混匀。室温放置10min,12000rpm 离心10min。 ④小心地弃去上清液,加入1ml的75%乙醇,涡旋混匀,4℃下12000rpm离心5min。 ⑤重复步骤④。 ⑥弃去上清液(尽量将残余液体除去),室温或真空干燥5~10min(注意不要干燥过分,否则会降低RNA的溶解度)。用30μL DEPC处理过的水将RNA溶解,必要时可55℃~60℃水浴10min。RNA可进行mRNA分离,或贮存于70%乙醇并保存于-70℃。 3. RT-PCR扩增目的基因cDNA 3.1 试剂 ① RNA模板 ②Olig(dT)18 ③反转录缓冲液 ④dNTP ⑤ M-MULV反转录酶 ⑥ RNA抑制剂(RNasin) ⑦Premix EX Taq DNA聚合酶 ⑧ PCR特异引物 3.2操作步骤: 3.2.1 RNA的反转录 采用Thermo Scientific(Fermentas)RevertAid First Strand cDNA Synthesis Kit Total RNA 6μL(需加入RNA约1μg) OligodT primer 1μL H2O(nuclease-free)5μL 12μL 65℃ 5min,补加下列试剂: 5× Reaction buffer4μL RibolockRNase Inhibitor 1μL 10mM dNTP Mix 2μL RevertAid M-MuLV Reverse Transcriptase 1μL 20μL 42℃ 60min 70℃,5min,﹣20℃保存

基因工程综合实验教学大纲

《基因工程综合实验》教学大纲 学时:54学时学分:3学分课程性质:必修 实验个数:7个适用专业:生物技术,生物工程大纲执笔人:朱常香大纲审定人:郑成超 一、实验课的性质与任务 本课程是一门专业实验课。该课程以植物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,目的基因转化、转基因植株的鉴定等方面的实验内容,在注重专业性和可操作性的前提下突出先进性和系统性,加强教学内容的选择性。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、理解并掌握基因工程的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。 二、实验的目的与要求 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,学会正确书写科学报告(论文)。

三、实验项目及内容提要

四、实验报告的格式 实验报告的撰写要求使用专用实验报告纸。实验报告的内容应包括:实验目的,实验的基本原理,实验用的仪器设备及试剂,实验操作程序,实验结果,实验应注意事项。 五、本课程考核方式、方法及实验成绩评定方法 考核可采取闭卷、开卷、课程论文等形式,或多种形式相结合,对学生的学习情况做出全面科学的评价。 成绩评定把学生的实际动手能力放在重要地位。根据考试情况、实验报告撰写情况及平时表现给予综合评定。 六、实验应配套的主要仪器设备及台(套)数

附:教学参考书目 1、使用实验指导 《基因工程综合实验》操作手册。温孚江,朱常香,宋云枝等,2003。 2、参考书目 (1)《分子克隆实验指南》(第三版)。J·萨姆布鲁克,D·W·拉塞尔著,黄培堂等译。科学出版社,2002。 (2)《基因工程原理与技术》。王关林,方宏筠主编,科学出版社,1998。

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