生物技术 ppt课件
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(完整版)生物技术概论ppt
• 利用细胞工程技术生产单克隆抗体则为利用生 物技术进行疾病防治的另一途径。例如：用于 治疗肿瘤的“生物导弹”，就是将用于治疗肿 瘤的药物与抗肿瘤细胞连接在一起，利用抗原 抗体结合的高度专一性，使得抗肿瘤药物集中 于肿瘤部位，以达到高效杀伤肿瘤细胞并减少 对正常细胞的毒性反应。
• 胃肠道：各类抗菌药物尤其口服给药者均可由药物本身 刺激作用引起恶心、呕吐、腹痛、腹泻等反应。
• 神经精神系统：青霉素类可对大脑皮层产生直接刺激， 出现肌阵挛、惊厥、癫痫、昏迷等；链霉素、卡那霉素 等均可损害第八对脑神经，导致听力或前庭功能损害； 氯霉素、普鲁卡因霉素等有时可引起幻觉、幻听、定向 力丧失等精神症状。
现代生物技术概论
第1章 现代生物技术总论
• 第一节 生物技术的含义
• 一 生物技术的定义
• 生物技术(biotechnology ),有时也称生物工 程(bioengineering),是指人们以现代生命科 学为基础,结合其他基础学科的科学原理,采 用先进的工程技术手段,按照预先的设计改造 生物体或加工生原料,为人类生产出所需产品 或达到某种目的.
• 2. 细胞工程 • 细胞工程(cell engineering)是指以细胞为基本单
位,在体外条件下进行培养,繁殖;或人为地使细胞 某些生物学特性按人们的意愿发生改变,从而达 到改良生物品种和创造新品种;或加速繁育动、 植物个体;或获得某种有用的物质的过程.
• 3 酶工程 • 酶工程(enzyme engineering)是利用酶,细胞器或
细胞所具有的特异催化功能,对酶进行修饰改造, 并借助生物反应器和工过程来生产人类所需产品 的一项技术.
• 4 发酵工程
• 利用微生物生长速度快,生长条件简单以及代谢 过程特殊等特点,在合适条件下,通过现代工程技 术手段,由微生物的某种特定功能生产出人类所 需的产品称为发酵工程.
现代生物技术 ppt课件
④ 有目的产品: 目的产品有三新特 征: 新遗传功能、新遗传性状、新 物种。要有合乎人类所需的工业、 农业、医疗和食品产品。
⑤ 高新技术起重要作用。
二. 生物技术的产生与发展
生物技术的发展两个阶段 传统生物技术 现代生物技术两个阶段。
1. 传统生物技术
传统生物技术的发展（经典+近代） • 1 000多年前, 当人类用发方法制备酒、醋、
产业, 处分子水平、新技术前沿。
❖ 高综合：跨学科专业, 位多学科发展的交叉点上，
涉及的行业多、范围广。
❖ 高投入, 与其他技术比较, 在资金、人员、设备、
试剂及研发上投资大。
❖ 高竞争，各国、各行业、个单位之间，在技术、
时效性、知识及人才上竞争激烈。
❖ 高风险，上述原因造成一定风险，加上
技术风险带来高风险。
2. 现代生物技术
自1953年起，分子遗传学的兴起与发展，
DNA转移和重组工程 有性繁殖，转基因技术：
细胞工程 转基因药物 转基因动植物 无性繁殖，克隆技术
特别是DNA重组技术可以
改变生物的遗传性状, 使分离高产量的工程菌变的容易, 简化了生产过程；
扩大了反应器范围， 从发酵罐发展到细胞、植物及动物个 体天然生物反应器。
酱及食品等, 此时主要是生物技术的经验 阶段。 • 19世纪人们才有意识地大规模利用酵母发 酵，并形成产业。 • 20世纪初，提出了生物技术这一概念。
• 1928年，青霉素的发现使生物技术 从 单纯的食品、饲料制备扩展到抗生素产品， 该产业至今长盛不衰。
• 20世纪 50年代和60年代，生物技术增 添了氨基酸发酵和酶制剂工业新成员。
❖ 21世纪是生物生命世纪，生物技术将成为 21世纪高技术革命的核心内容。
生物技术与工程课件ppt
总结词
细胞工程的主要技术包括细胞培养、细胞繁殖、基因编辑和细胞融合等。
详细描述
细胞培养是细胞工程的基础技术，通过提供适宜的体外环境，使细胞在体外进行生长和繁殖。基因编辑技术如 CRISPR-Cas9等，可以对细胞基因进行精确的编辑和改造，实现定向的遗传改良。细胞融合技术则是将不同种类 的细胞融合在一起，形成杂种细胞，以实现新的细胞特性的获得。
培养基的配制与灭菌
根据微生物的生长需求，配制适合的 培养基，并进行灭菌处理。
发酵条件的控制
通过调节温度、pH、溶氧等发酵条 件，优化微生物的生长和代谢。
产物分离与提取
利用物理、化学或生物分离技术，提 取和纯化发酵产物。
发酵工程的应用实例
酒精发酵
利用酵母菌进行酒精发酵，生 产乙醇。
抗生素生产
通过微生物发酵，生产抗生素 药物。
通过蛋白质工程研究细胞信号转导过程中的蛋白质相互作用和调控机制。
生物材料与组织工程
利用蛋白质工程设计和制备生物材料和组织工程支架，用于再生医学和组织修复。
感谢您的观看
THANKS
细胞工程的应用实例
总结词
细胞工程在医学、农业、工业等领域有着广泛的应用 ，例如药物研发、组织工程、疫苗生产等。
详细描述
在医学领域，细胞工程可以用于药物研发和生产，通过 大规模培养和繁殖特定细胞，可以生产出大量的药物或 疫苗。在农业领域，细胞工程可以用于转基因作物的研 发和生产，以提高作物的抗病性和产量。在工业领域， 细胞工程可以用于生物燃料的研发和生产，利用微生物 细胞生产燃料酒精和生物柴油等可再生能源。此外，细 胞工程还可以用于组织工程领域，通过培养和繁殖人体 细胞，可以用于修复和替换损伤的人体组织器官。
从生物材料中分离和纯化酶，是酶工程的 重要技术之一。常用的方法包括离心、过 滤、沉淀、萃取等。
细胞工程的主要技术包括细胞培养、细胞繁殖、基因编辑和细胞融合等。
详细描述
细胞培养是细胞工程的基础技术，通过提供适宜的体外环境，使细胞在体外进行生长和繁殖。基因编辑技术如 CRISPR-Cas9等，可以对细胞基因进行精确的编辑和改造，实现定向的遗传改良。细胞融合技术则是将不同种类 的细胞融合在一起，形成杂种细胞，以实现新的细胞特性的获得。
培养基的配制与灭菌
根据微生物的生长需求，配制适合的 培养基，并进行灭菌处理。
发酵条件的控制
通过调节温度、pH、溶氧等发酵条 件，优化微生物的生长和代谢。
产物分离与提取
利用物理、化学或生物分离技术，提 取和纯化发酵产物。
发酵工程的应用实例
酒精发酵
利用酵母菌进行酒精发酵，生 产乙醇。
抗生素生产
通过微生物发酵，生产抗生素 药物。
通过蛋白质工程研究细胞信号转导过程中的蛋白质相互作用和调控机制。
生物材料与组织工程
利用蛋白质工程设计和制备生物材料和组织工程支架，用于再生医学和组织修复。
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细胞工程的应用实例
总结词
细胞工程在医学、农业、工业等领域有着广泛的应用 ，例如药物研发、组织工程、疫苗生产等。
详细描述
在医学领域，细胞工程可以用于药物研发和生产，通过 大规模培养和繁殖特定细胞，可以生产出大量的药物或 疫苗。在农业领域，细胞工程可以用于转基因作物的研 发和生产，以提高作物的抗病性和产量。在工业领域， 细胞工程可以用于生物燃料的研发和生产，利用微生物 细胞生产燃料酒精和生物柴油等可再生能源。此外，细 胞工程还可以用于组织工程领域，通过培养和繁殖人体 细胞，可以用于修复和替换损伤的人体组织器官。
从生物材料中分离和纯化酶，是酶工程的 重要技术之一。常用的方法包括离心、过 滤、沉淀、萃取等。
现代生物技术简介(课件)
5.5 酶反应器
5.6 生物传感器
6 生物技术与农业
6.1 植物生物技术
6.2 动物生物技术
7 生物技术与食品
7.1 生物技术与食品加工
7.2 生物技术与食品检测
7.3 遗传工程食品
8 生物技术与人类健康
8.1 生物技术与疫苗
8.2 生物技术与疾病诊断
8.3 生物技术与生物制药
我国政府同样把生物技术列为高新技术之一， 并组织力量追踪和攻关。
当代的生物技术为什么会引起世界各国如此 普遍的关注和重视?
它同国民经济的发展有什么样的关系?
它同理、工、农、医等科技和生产实践的发 展，以及同国计民生又是怎样的关系?
首先，生物技术是解决全球性经济问题的关 键技术，
在迎接人口、资源、能源、食物和环境等五大 危机的挑战中将大显身手。
11 对生物技术发明的保护
12 生物技术的安全性及其影响
1 生物技术总论
学习目的 了解生物技术的含义、特点以及生物技术的发
展史。 了解生物技术的各项技术及其相互关系。 认识生物技术的应用领域及其对人类社会发展
的影响。
人类所面临的食品短缺、健康问题、环境问题 及经济问题的挑战是至关重要的，所以许多国 家都将生物技术确定为增强国力和经济实力的 关键性技术之一。
本书主要讨论现代生物技术。
1．1 生物技术的含义
1．1．1、生物技术的定义
生物技术(biotechnology）， 也称生物工程(bioengineering) 是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程
技术手段和其他基础学科的科学原理，按照预先的 设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所 需产品或达到某种目的。
现代生物技术简介
5.6 生物传感器
6 生物技术与农业
6.1 植物生物技术
6.2 动物生物技术
7 生物技术与食品
7.1 生物技术与食品加工
7.2 生物技术与食品检测
7.3 遗传工程食品
8 生物技术与人类健康
8.1 生物技术与疫苗
8.2 生物技术与疾病诊断
8.3 生物技术与生物制药
我国政府同样把生物技术列为高新技术之一， 并组织力量追踪和攻关。
当代的生物技术为什么会引起世界各国如此 普遍的关注和重视?
它同国民经济的发展有什么样的关系?
它同理、工、农、医等科技和生产实践的发 展，以及同国计民生又是怎样的关系?
首先，生物技术是解决全球性经济问题的关 键技术，
在迎接人口、资源、能源、食物和环境等五大 危机的挑战中将大显身手。
11 对生物技术发明的保护
12 生物技术的安全性及其影响
1 生物技术总论
学习目的 了解生物技术的含义、特点以及生物技术的发
展史。 了解生物技术的各项技术及其相互关系。 认识生物技术的应用领域及其对人类社会发展
的影响。
人类所面临的食品短缺、健康问题、环境问题 及经济问题的挑战是至关重要的，所以许多国 家都将生物技术确定为增强国力和经济实力的 关键性技术之一。
本书主要讨论现代生物技术。
1．1 生物技术的含义
1．1．1、生物技术的定义
生物技术(biotechnology）， 也称生物工程(bioengineering) 是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程
技术手段和其他基础学科的科学原理，按照预先的 设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所 需产品或达到某种目的。
现代生物技术简介
生物技术课件食品生物技术ppt
❖ 生物工程下游技术对食品工业发展的推动作 用
❖ 现代分离技术可以很好地克服常规提取技 术的缺点。
❖ 一、生物技术的含义 ❖ 二、生物技术研究和应用进展 ❖ 三、食品生物技术发展简史 ❖ 四、食品生物技术在食品工业发展中的地位
和作用 ❖ 五、转基因食品的安全性
五、转基因食品的安全性
❖ 转基因技术的优势：使植物育种的过程变得更为快 速和精确。
❖ 转基因食品：利用遗传工程技术, 根据转入某种特 定基因的作物加工成的食品。
❖ 转基因食品的安全管理受到各国的重视
❖ 在美国，食品与药品管理局负责对包括基 因修饰食品在内的所有食品进行监督。要求 新型食品的生产商要遵守相应法规，包括：
❖
①保证基因修饰食品中一些已知的有
毒物质含量不会升高，不含有新的有害物质，
和作用 ❖ 五、转基因食品的安全性
四、食品生物技术在食品工业发 展中的地位和作用
❖ 基因工程在食品工业发展中的核心位置
❖ 可以根据需要人为地设计新型的食品及食 品原料，可以为发酵工程提供更优良的工程 菌株。
❖ 食品发酵工程在食品工业中占有举足轻重的 作用
❖ 食品发酵技术是人类制造食品最重要的技 术手段之一，在生产食品添加剂等食品生产 原料方面更是其他技术无法替代的。
❖ 应用现代分离纯化技术从海洋生物中分离纯化出功能保健因子,加工成功 效明确的海洋保健品，可使海洋资源向高附加值、低资源成本方向发展。
❖ 应用组织培育及细胞工程技术，对虾、贝类三倍体海洋生物进行育种技 术的研究,有利于降低海产食品资源的生产成本，提高海水养殖效益。
环境工程领域
❖ 利用生物有机体的吸收、吸附、积累、降解、 结合等机能达到降低或净化环境中污染成分 的目的。
《生物技术》PPT课件
❖ PCR技术的基本原理类似于DNA的天然复制过程， 其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引 物。
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3
1.2 PCR的基本原理
变性 退火 延伸
PCR的基本 步骤
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4
2、PCR反应五要素
PCR反应的
五要素
酶
引物 缓冲液
即
模板
dNTP
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5
3. PCR的步骤
13
6、PCR仪器的发展
❖ pcr温度循环至关重要，pcr扩增仪各参数必须准 确。自perkin –elmer cetus公司第一台pcr扩增 仪问世以来，现已有几十家不同的厂家在国内外 生产和销售pcr扩增仪。在短短的几年间，扩增仪 经过几代的发展，不断采用新技术，并且进一步 朝方便、实用、高智能化和自动化的方向发展。
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14
国内外生产的几种DNA扩增仪
仪器型号 1109型
90A/B型
PTC-51A/B型 DNA Thermal Cycler
生产厂家 北京新技术所与军科 院联合
中科院遗传所
军事医学科学院
Perkin – ElmerCetus(美)
型式 机械臂
变温水 浴 机械臂
变温水 浴
变温气流
变温铝块
10
4.3 简便、快速
❖PCR反应用耐高温的Taq DNA聚合酶，一次性地 将反应液加好后，即在DNA扩增液和水浴锅上进 行变性-退火-延伸反应，一般在2～4 小时完成扩 增反应。扩增产物一般用电泳分析，不一定要用 同位素，无放射性污染、易推广。
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11
4.4 对标本的纯度要求低
❖不需要分离病毒或细菌及培养细胞，DNA 粗制品 及RNA均可作为扩增模板。可直接用临床标本如 血液、体腔液、洗嗽液、毛发、细胞、活组织等
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3
1.2 PCR的基本原理
变性 退火 延伸
PCR的基本 步骤
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4
2、PCR反应五要素
PCR反应的
五要素
酶
引物 缓冲液
即
模板
dNTP
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5
3. PCR的步骤
13
6、PCR仪器的发展
❖ pcr温度循环至关重要，pcr扩增仪各参数必须准 确。自perkin –elmer cetus公司第一台pcr扩增 仪问世以来，现已有几十家不同的厂家在国内外 生产和销售pcr扩增仪。在短短的几年间，扩增仪 经过几代的发展，不断采用新技术，并且进一步 朝方便、实用、高智能化和自动化的方向发展。
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国内外生产的几种DNA扩增仪
仪器型号 1109型
90A/B型
PTC-51A/B型 DNA Thermal Cycler
生产厂家 北京新技术所与军科 院联合
中科院遗传所
军事医学科学院
Perkin – ElmerCetus(美)
型式 机械臂
变温水 浴 机械臂
变温水 浴
变温气流
变温铝块
10
4.3 简便、快速
❖PCR反应用耐高温的Taq DNA聚合酶，一次性地 将反应液加好后，即在DNA扩增液和水浴锅上进 行变性-退火-延伸反应，一般在2～4 小时完成扩 增反应。扩增产物一般用电泳分析，不一定要用 同位素，无放射性污染、易推广。
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4.4 对标本的纯度要求低
❖不需要分离病毒或细菌及培养细胞，DNA 粗制品 及RNA均可作为扩增模板。可直接用临床标本如 血液、体腔液、洗嗽液、毛发、细胞、活组织等
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• 生物技术的发展为人类带来了巨大的利益和财 富，将是未来经济发展的新动力。
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2
生物工程简史
• 传统发酵酿酒、制酱、制醋技术 • 1860年，单一霉菌纯粹培养技术 • 1878年，啤酒酵母单一培养技术 • 1881年，细菌的纯粹培养技术 • 1929年，发现抗菌素“盘尼西林” • 1946年，用细菌生产出氨基酸 • 1952年，用微生物转化荷尔蒙获得成功 • 1953年，Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构 • 1956 年，Kornberg 发现了 DNA 聚合酶 • 1966 年，破译了氨基酸三联密码子
• 质粒是细菌细胞中自然存在于染色体外可 以自主复制的一段环状DNA分子。进入到
宿主细胞中的一个质粒可以大量增加其拷 贝数。
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细菌质粒pUC18
多克隆 位点
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2.2 重组DNA的一 般操作步骤
• 1、获得目的基因 • 2、构建重组DNA分子 • 3、转化受体细胞 • 4、筛选和鉴定转化子 • 5、培养转化细胞获得
• 该种酶已经发现和鉴定了200多种
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EcoRI特异
识别GAATTC
粘性 末端
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EcoRI 和T4 连接酶
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常见限制性内切酶
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载体——运送基因的工具
• 载体是运送目的基因片段进入宿主细胞的 工具，目前最常用的载体包括细菌质粒、 噬菌体、cosmid质粒和YAC载体等。
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生物工程的内容和特点
• 生物工程的四大体系：
– 基因工程
– 细胞工程
– 蛋白质工程
– 发酵工程
• 生物工程的显著特点：
– 高技术（精细和密集的复杂技术）
– 高投入（尤其是前期科研投入高）
– 高利润
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第二节 基因工程
• 基因工程就是将不同生物的外源DNA(基因） 插入到载体分子上，形成“杂种”DNA分子， 导入受体细胞中扩增和表达，从而得到期 望的由这个外源基因所编码的蛋白质。
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反转录 人工合
成 cDNA
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23
PCR法——同时完成目的基因的寻 找和扩增
• PCR的发明是DNA操作技术的革命 • 美国Mullis教授1988年发明了PCR技术 • 1993年获得诺贝尔奖
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• 碱基有四种：A、G、C、T
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限制性内切酶——DNA的“手术刀”
• 限制性内切酶：生物工程中最重要的工具 酶，主要从原核生物中提取；它能识别双 链DNA分子中的特异性核苷酸序列，使它在 特定的位点水解。
• Arber、Smith和Nathans因为在发现限制 性内切酶方面的开创性工作而共同获得了 1978年的诺贝尔奖
• 重组DNA技术，又称为基因或分子克隆技术， 是基因工程的核心技术。该技术包括了一 系列的分子生物学操作步骤。
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2.1 理论上的三大发现和技术上的三 大发明导致了基因工程的诞生
• 理论上的三大发现：
–DNA为遗传物质 –DNA双螺旋结构的发现和DNA半保留复制机制 –遗传密码与中心法则
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4
世界上第一个生物技术公司
• 1976年4月7日， Herb Boyer 和 Bob Swanson 创建了 Genentech 公司， 标志着生物技术产 业的诞生。
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生物技术
• 应用自然科学及工程学的原理，依靠微生 物、动物、植物体对物料进行加工，以提 供产品为社会服务的技术——1982年，国 际合作与发展组织
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7
生物工程
• 生物工程是生物技术的总称，是对生命有机体 在分子水平、细胞水平、组织水平、个体水平 进行不同层次的创造性设计和改造，使之能定 向组建具有特定性状的新物种或新品系，从而 造福人类的现代应用技术。
• 研究生物工程的意义：
–使人类进入了按照自己的需要人工创造新生物的 伟大时代。
–世界新技术革命的三大支柱之一（信息、材料、 生物工程），具有相当大的发展潜力。
第12讲 生物技术
• 第一节 生物技术概述 • 第二节 基因工程 • 第三节 其它生物技术
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发光树 1
第一节 生物技术概述
• 生物技术将主导人类历史的第三次技术革命 • 第一次技术革命 工业革命 解放人的双手 • 第二次技术革命 信息技术 扩展人的大脑 • 第三次技术革命 生物技术 改造生命本身
• 以现代生命科学为基础，结合先进的工程 技术手段和其他基础学科的科学原理，按 照预先的设计改造生物体或加工生物原料 ，为人类生产出所需产品或达到某种目的 ——1986年，国家科委
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6
现代生物技术
• 传统生物技术：微生物发酵，一般可分为 上游/中游/下游过程
• 现代生物技术：以DNA重组为主要手段的 基因工程为核心，也包括酶工程/细胞工程/ 发酵工程等；多学科交叉；广泛使用计算 机及各种高科技仪器设备；应用领域广泛
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3
生物工程简史
• 1970 年，发现了核酸限制性内切酶 • 1972年，Stanford大学构建了第一个重组DNA分子 • 1975 年，研制出了第一个单克隆抗体 • 1982 年，FDA 批准了第一个基因工程药物--重组人
胰岛素
• 1983 年，Mullis 发明了聚合酶链式反应 (PCR) 技术 • 1990 年，人类基因组计划(HGP) 启动 • 1997 年，克隆羊多利诞生 • 2000 年，人类基因组序列草图完成 • 2003年，人类基因组计划完成
• 技术上的三大发明：
–限制性内切酶和连接酶 –载体 –逆转录酶
• 1973年，完成了DNA的体外重组并成功转化
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11
分子生物学基础
• DNA即脱氧核糖核酸，携带决定生物遗传 ，细胞分裂、分化、生长以及蛋白质生物 合成等生命信息
• DNA分子的基本单位是脱氧核糖核苷酸， 由碱基、脱氧核糖和磷酸基三部分组成
所需的遗传性状或产物
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18
（1）获得目的基因
从生物 基因组 中分离
基因组DNA
酶切产物
总RNA
分离 mRNA
逆转录 cDNA
人工 合成
化学合成 PCR
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19
细胞内总DNA的提取
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20
紫外分 光光度 计测定 DNA溶 液的纯 度和浓 度
ppt课件21基因的构建ppt课件