关于生物技术概论基因工程课件
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高中生物_基因工程_ppt_课件
迄今为止，有300多种 微生物中分离出4000 种限制酶
大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。 限制酶
限制 酶
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，他们之间正好互 补配对，这样的切口叫黏性末端。
平末端
提问
• 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制 酶切几个切口？可产生几个黏性末端？ 要切两个切口，产生四个黏性末端。 • 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶 来切割，会怎样呢？ 会产生相同的黏性末端，然后让两者的 黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的 DNA分子了。
它们有什么作用？
条件
过程:
质粒
目的基因
同一种 限制酶处理
一个切口 两个黏性末端
两个切口 获得目的基因
表 DNA连接酶 达 载 体
3. 目的基因导入受体细胞 • 常用的受体细胞：
有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、 酵母菌和动植物细胞等。
• 将目的基因导入受体细胞的原理 借鉴细A
反转录 cDNA (互补DNA） DNA聚合酶
mRNA 反转录酶
cDNA
基因重组
双链DNA
④利用PCR技术扩增目的基因
PCR——聚合酶链式反应
是一项生物体外复制特定DNA片 段的核酸合成技术。通过此技术，可 获取大量的目的基因。
使目的基因的片 段在短时间内成百 万倍地扩增。
B、目的基因与运载体结合
C、将目的基因导入受体细胞
D、目的基因的检测和表达
转化过程:
表 植 农 Ti质粒 构建 达 转入 插入 植物细胞 表达 新 导入 物 杆 性 染色 DNA 载 细 菌 状 目的基因 体 胞
（2）基因枪法
大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。 限制酶
限制 酶
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，他们之间正好互 补配对，这样的切口叫黏性末端。
平末端
提问
• 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制 酶切几个切口？可产生几个黏性末端？ 要切两个切口，产生四个黏性末端。 • 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶 来切割，会怎样呢？ 会产生相同的黏性末端，然后让两者的 黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的 DNA分子了。
它们有什么作用？
条件
过程:
质粒
目的基因
同一种 限制酶处理
一个切口 两个黏性末端
两个切口 获得目的基因
表 DNA连接酶 达 载 体
3. 目的基因导入受体细胞 • 常用的受体细胞：
有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、 酵母菌和动植物细胞等。
• 将目的基因导入受体细胞的原理 借鉴细A
反转录 cDNA (互补DNA） DNA聚合酶
mRNA 反转录酶
cDNA
基因重组
双链DNA
④利用PCR技术扩增目的基因
PCR——聚合酶链式反应
是一项生物体外复制特定DNA片 段的核酸合成技术。通过此技术，可 获取大量的目的基因。
使目的基因的片 段在短时间内成百 万倍地扩增。
B、目的基因与运载体结合
C、将目的基因导入受体细胞
D、目的基因的检测和表达
转化过程:
表 植 农 Ti质粒 构建 达 转入 插入 植物细胞 表达 新 导入 物 杆 性 染色 DNA 载 细 菌 状 目的基因 体 胞
（2）基因枪法
现代生物技术ppt课件
生物质能源的优势
可再生、低碳排放、资 源丰富等。
THANKS.
农业废弃物的生物处理技术 利用微生物的分解作用将农业废弃物转化为有机肥料或生 物能源。
农业废弃物生物处理的优点 减少环境污染、提高资源利用率、促进农业可持续发展等。
生物技术在工业领域
08
的应用
生物催化与生物转化
生物催化剂
利用酶或微生物细胞作为催化剂，加速化学反应的 速度，提高产物的纯度和收率。
生物转化
通过培养转化后的受体细胞，诱导目的基因 的表达，并对表达产物进行检测和分析。
基因工程的应用实例
转基因作物
通过基因工程技术将外源基因导 入作物中，使其具有抗虫、抗病、
抗除草剂等优良性状。
基因治疗
利用基因工程技术将正常基因导 入患者体内，以替代或修复缺陷 基因，达到治疗遗传性疾病的目 的。
生物制药
利用基因工程技术生产重组蛋白 药物、抗体药物等生物药物，用 于治疗癌症、自身免疫性疾病等。
固定化方法
物理吸附、化学交联、包埋法等。
酶的性质与催化机制
01
02
03
酶的性质
高效性、专一性、可调节 性、不稳定性等。
催化机制
酶通过降低反应的活化能， 加速反应的进行。
酶的结构与功能
酶的活性中心、辅因子、 别构效应等。
酶工程的应用实例
工业应用 洗涤剂、食品加工、皮革加工等。
医药应用 药物合成、疾病诊断、基因工程等。
氨基酸的生产
以谷氨酸为例，阐述发酵法生产氨基酸的原 理、工艺及应用。
酶制剂的生产
以淀粉酶为例，介绍利用发酵工程生产酶制 剂的方法、应用领域及市场现状。
酶工程
05
酶的分离纯化与固定化
可再生、低碳排放、资 源丰富等。
THANKS.
农业废弃物的生物处理技术 利用微生物的分解作用将农业废弃物转化为有机肥料或生 物能源。
农业废弃物生物处理的优点 减少环境污染、提高资源利用率、促进农业可持续发展等。
生物技术在工业领域
08
的应用
生物催化与生物转化
生物催化剂
利用酶或微生物细胞作为催化剂，加速化学反应的 速度，提高产物的纯度和收率。
生物转化
通过培养转化后的受体细胞，诱导目的基因 的表达，并对表达产物进行检测和分析。
基因工程的应用实例
转基因作物
通过基因工程技术将外源基因导 入作物中，使其具有抗虫、抗病、
抗除草剂等优良性状。
基因治疗
利用基因工程技术将正常基因导 入患者体内，以替代或修复缺陷 基因，达到治疗遗传性疾病的目 的。
生物制药
利用基因工程技术生产重组蛋白 药物、抗体药物等生物药物，用 于治疗癌症、自身免疫性疾病等。
固定化方法
物理吸附、化学交联、包埋法等。
酶的性质与催化机制
01
02
03
酶的性质
高效性、专一性、可调节 性、不稳定性等。
催化机制
酶通过降低反应的活化能， 加速反应的进行。
酶的结构与功能
酶的活性中心、辅因子、 别构效应等。
酶工程的应用实例
工业应用 洗涤剂、食品加工、皮革加工等。
医药应用 药物合成、疾病诊断、基因工程等。
氨基酸的生产
以谷氨酸为例，阐述发酵法生产氨基酸的原 理、工艺及应用。
酶制剂的生产
以淀粉酶为例，介绍利用发酵工程生产酶制 剂的方法、应用领域及市场现状。
酶工程
05
酶的分离纯化与固定化
(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.
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。
《生物技术概论》1基因工程
二、目的DNA片段的获得
（三）DNA片段的化学合成 1.合成引物 2.合成DNA寡核苷酸连杆 3.合成基因片段
第二节 DNA重组
三、DNA片段的连接
（一）DNA连接酶 （二）DNA片段之间的连接 1. 互补黏性末端片段之间的连接 2.平末端DNA片段之间的连接 3.DNA片段末端修饰后进行连接 4. DNA片段加连杆或衔接头后连接
（六）基因可以通过复制把遗传信息传递给下 一代
第一节 基因工程概述
三、基因工程操作的基本技术路线
第一节 基因工程概述
四、基因工程研究最突出的优点
打破了常规育种难以突破的物种之间的界限， 可以使原核生物与真核生物之间、动物与植物 之间，甚至人与其他生物之间的遗传信息进行 相互重组和转移。人的基因可以转移到大肠杆 菌（E.coli）中表达，细菌的基因可以转移到动 植物中表达。
第二章 基因工程
第一节 基因工程概述
一、基因工程的含义
按照人们的愿望，进行严密的设计，通过体外 DNA重组和转移等技术，有目的地改造生物种 性，使现有物种在较短的时间内趋于完善，创 造出新的生物类型，这就是基因工程的基本含 义。
第一节 基因工程概述
二、基因工程研究的理论依据
（一）不同基因具有相同的物质基础 （二）基因是可以切割的 （三）基因是可以转移的 （四）多肽与基因之间存在对应关系 （五）遗传密码是通用的
质粒基因组、病毒（噬菌体）基因组、线粒体 基因组和叶绿体基因组也有少量的基因
第四节 目的基因的制备
二、分离目的基因的途径
（一）利用限制性内切核酸酶酶切法直接分离 目的基因
高中生物基因工程课件
毒性和提高免疫原性。
基因工程疫苗的应用
03
预防传染病，如乙型肝炎疫苗、人乳头瘤病毒疫苗等，降低人
群发病率。
基因工程抗体
基因工程抗体的种类
包括单克隆抗体、双特异性抗体、人源化抗体等。
基因工程抗体的制备
通过基因工程技术克隆和表达抗体的重链和轻链可变区基因，与适 当的恒定区基因融合，在哺乳动物细胞中表达。
公众参与与透明度
加强公众参与和透明度，促进利益相关方的对话 和协商，共同制定符合各方利益的决策。
3
国际合作与协调
加强国际合作与协调，共同制定国际性的伦理准 则和法律法规，促进全球范围内的公平和平等。
谢谢
THANKS
生物固氮
通过基因工程技术将固氮基因转入植物，提高植 物的固氮能力，减少化肥使用。
生物农药
通过基因工程技术生产具有杀虫、杀菌作用的生 物农药，减少化学农药的使用。
基因编辑技术
利用基因编辑技术如CRISPR-Cas9等对作物进行 精确的基因改造，提高作物的抗逆性和产量。
05 基因工程与环境保护
CHAPTER
生物的遗传性状。
基因工程原理
基因工程基于分子生物学和遗传学 原理，通过改变生物体的基因组， 实现对生物性状的遗传改良。
基因工程操作步骤
基因工程的操作步骤包括基因克隆 、载体构建、受体细胞转化、基因 表达和产物分离纯化等。
基因工程的历史与发展
基因工程的起源
基因工程的未来发展
基因工程起源于20世纪70年代，当时 科学家发现了限制性内切酶和DNA连 接酶，为基因操作提供了工具。
基因工程在土壤修复中的应用
土壤修复是指通过各种手段改善土壤质量，降低土壤污染 对环境和人体健康的影响。基因工程技术可以帮助我们培 育出具有特定功能的植物，用于土壤修复。
生物科技的基因工程课件
基因工程在各领域的应用前景和挑战
医学领域： 基因治疗、 遗传病预防、 个性化医疗 等
农业领域： 改良作物品 种、提高产 量、抗虫抗 病等
工业领域： 生物燃料、 生物材料、 生物制药等
环境领域： 基因工程在 污染治理、 生态修复等 方面具有巨 大潜力
伦理和法律 问题：基因 编辑技术可 能引发伦理 和法律争议， 需要加强监 管和规范。
基因工程的伦理问题
基因歧视：基因检 测可能导致歧视， 影响就业、保险等
基因责任：基因编 辑技术可能带来的 责任问题，如对后 代的影响等
基因安全：基因改 造可能带来的安全 问题，如外源基因 的传播等
基因平等：基因改 造可能加剧社会不 平等，导致基因歧 视等问题
社会对基因工程的接受程度和态度
公众对基因工程的认知和了解 程度
基因工程可以用于改良生物 性状、生产药物等应用
基因工程的研究对象和内容
研究对象：生物基因组和基因组改造的生物体 研究内容：基因克隆、基因表达、基因敲除等基因操作技术 应用领域：医药、农业、工业等领域 前景展望：基因编辑技术、基因治疗等前沿领域的发展
基因工程的基本原理和方法
转录和翻译：将目的基因转 录为mRNA并翻译为蛋白质
基因工程的发展 历程和现状
基因工程的发展历程
基因工程的起源 基因工程的发展阶段 基因工程的应用领域 基因工程的前景展望
基因工程的研究现状和发展趋势
研究现状：基因编辑技术、基因治疗、农业应用等 发展趋势：基因编辑技术改进、基因治疗研究深入、农业基因工程应用拓展 等 最新研究成果：CRISPR技术、基因治疗研究突破等
生物科技的基因工程
汇报人：
目录
基因工程的基本概念
01
基因工程第1讲概论课件
为基因工程技术的诞生典定了理论基础。
理论上的可行性。
41
二、分子遗传学新方法是基因工程的 技术基础（六大技术）
首当其冲的是要解决: ① 如何自如地得到目的基因； ② 如何在体外改造基因，得到重 组体； ③ 如何在体外转移重组基因；
直到20世纪70年代中期，相继出现了 几项关键性技术，梦想成真。
42
实际上的可操作性 材料、实验条件、时空条件、
经济条件和政策。 基础方面的基本条件（可能性+ 可行性+ 可操作性）具备, 尚需人的科学创新 思维+ 艰苦的实践。才能得到创新的发明、 发现
49
1970年, MIT 的 科学家率先提出在体 外把不同来源的遗传 物质进行重组的设想, 但遭到反对, 不予支
50
办
不
不
到
到
的
的
22
第一节 基因工程的 发生与发展
23
一、基因工程诞生的理论基础
2生物遗传的物质基础是 DNA 肺炎链球菌光滑型和粗糙型的转化 试验
24
● 1944年, 美 国微生物学家 Avery证明基 因就是DNA分 子, 提出 DNA 是遗传信息的 载体。
32
遗 传 密 码 表
目 录33
mRNA分子上从5 至3 的方向,每3个核 苷酸构建一个密码子, 编码某一特定氨基酸或 作为蛋白质合成的起始、终止信号, 称为三联 体密码(triplet codon), 也称遗传密码子(genetic codon)。
解决了信息语言的对应关系。
34
•密码: 43 = 64
14
（4）利用重组DNA技术可以在体外大 量扩增、纯化人们感兴趣的基因, 研 究其结构、功能及调控机制, 从而拓 宽了分子生物学的研究领域。
理论上的可行性。
41
二、分子遗传学新方法是基因工程的 技术基础（六大技术）
首当其冲的是要解决: ① 如何自如地得到目的基因； ② 如何在体外改造基因，得到重 组体； ③ 如何在体外转移重组基因；
直到20世纪70年代中期，相继出现了 几项关键性技术，梦想成真。
42
实际上的可操作性 材料、实验条件、时空条件、
经济条件和政策。 基础方面的基本条件（可能性+ 可行性+ 可操作性）具备, 尚需人的科学创新 思维+ 艰苦的实践。才能得到创新的发明、 发现
49
1970年, MIT 的 科学家率先提出在体 外把不同来源的遗传 物质进行重组的设想, 但遭到反对, 不予支
50
办
不
不
到
到
的
的
22
第一节 基因工程的 发生与发展
23
一、基因工程诞生的理论基础
2生物遗传的物质基础是 DNA 肺炎链球菌光滑型和粗糙型的转化 试验
24
● 1944年, 美 国微生物学家 Avery证明基 因就是DNA分 子, 提出 DNA 是遗传信息的 载体。
32
遗 传 密 码 表
目 录33
mRNA分子上从5 至3 的方向,每3个核 苷酸构建一个密码子, 编码某一特定氨基酸或 作为蛋白质合成的起始、终止信号, 称为三联 体密码(triplet codon), 也称遗传密码子(genetic codon)。
解决了信息语言的对应关系。
34
•密码: 43 = 64
14
（4）利用重组DNA技术可以在体外大 量扩增、纯化人们感兴趣的基因, 研 究其结构、功能及调控机制, 从而拓 宽了分子生物学的研究领域。
基因工程课件
05
基因工程的伦理与法规问题
伦理问题
人类基因组编辑
尽管有可能治愈某些遗传疾病，但人类基 因组的编辑可能会带来不可逆转的后果，
对人类基因库产生长远影响。
A 基因歧视
基因工程可能导致基于基因信息的 歧视，特别是在就业、保险、教育
等领域。
B
C
D
生物安全与生物武器
基因工程可能产生具有高度传染性和杀伤 力的生物武器，对人类安全构成威胁。
法规执行困难
由于基因工程技术的复杂性和专 业性，法规的执行可能面临挑战 ，例如如何界定和处罚违规行为 。
跨国公司的监管
跨国公司在不同国家开展业务时 可能面临复杂的法律和监管环境 ，这可能对公司的运营和投资决 策产生影响。
06
未来展望与挑战
技术创新与发展趋势
基因编辑技术的优化
随着基因编辑技术的发展，未来有望实现更为精确和高效 的基因编辑，为基因治疗、生物育种等领域提供更多可能 性。
基因隔离
基因工程可能会加剧社会不平等，导致基 因“精英”与大多数人的隔离。
法规问题
缺乏全球统一的法规 目前尚无全球统一的基因工程法 规，各国对基因工程的监管存在 差异，这可能导致不公平竞争和 市场混乱。
公众参与和透明度 公众对基因工程的了解和参与程 度可能影响法规的制定和执行， 同时保证透明度也有助于维护公 众信任。
DNA上的特定位点并与之结 合，从而调节转录的效率和
时间。
表观遗传学
表观遗传学研究的是在不改 变DNA序列的情况下，通过 调节基因表达来实现遗传性 状的改变。这包括DNA甲基 化、组蛋白修饰和微RNA等 机制。
基因克隆与鉴定
克隆化
基因克隆是将目的基因插入到载体中并导入 到宿主细胞中，使目的基因在宿主细胞中复 制、扩增和表达的过程。
《生物技术课件-基因工程》
《基因工程》
基因工程是一项能够调整和改进生物个体的科学技术，透过细胞外DNA或直 接干涉基因形成和表达过程的方法进行。
发展历程
1953年
发现DNA结构。
1973年
实现第一次基因重组。
1990年代
人类基因组计划启动。
2000年
人类基因组计划完成。
生物学及医学应用
药物研发
基因工程技术可以创造新的药物并改善现有的治 疗方案。
道德失范的危险
大规模实施基因治疗可能带来失范的风险—天才 婴儿、美学重建等。
社会影响及未来趋势
基因工程技术对生物、环境、社会和经济方面带来了巨大的影响和挑战。未 来将迎来更多研究和技术改进，不断推动这一领域前进。
选择性基因转移
透过確定的技术挑選相应的细胞或组织，使得基因 具有较高的选择性。
肿瘤治疗
制备并注射出携带治愈指点的病毒颗粒，实现肿瘤 抑制等效果。
道德与伦理问题
隐私权保护
基因工程会保护来自患者的隐私信息。
人类再造
某些发明或应用可能引发人类再造的问题。
不平等访问
只有一少部分国家拥有发展中基因技术的优势， 使得贫穷国家的病患无法获得优质医疗。
获取可表达的基因
使用载体
使用载体分子使外源基因在真核 或古菌代谢或蛋白质水平上被表 达。
基因编辑
利用CRISPR-Cas9等技术使基因仅 表达所需要的序列。
全球发酵系统
生产高效的可表达生物，可能用 于生物药生产或其他行业。
生物反应器的种类及作用
1 批量发酵反应器
产出厂商数量较少，所需 时间长。
2 连续发酵
3
重组
将触媒酶及DNA传输至目标细胞中的过程。
4
基因工程是一项能够调整和改进生物个体的科学技术，透过细胞外DNA或直 接干涉基因形成和表达过程的方法进行。
发展历程
1953年
发现DNA结构。
1973年
实现第一次基因重组。
1990年代
人类基因组计划启动。
2000年
人类基因组计划完成。
生物学及医学应用
药物研发
基因工程技术可以创造新的药物并改善现有的治 疗方案。
道德失范的危险
大规模实施基因治疗可能带来失范的风险—天才 婴儿、美学重建等。
社会影响及未来趋势
基因工程技术对生物、环境、社会和经济方面带来了巨大的影响和挑战。未 来将迎来更多研究和技术改进，不断推动这一领域前进。
选择性基因转移
透过確定的技术挑選相应的细胞或组织，使得基因 具有较高的选择性。
肿瘤治疗
制备并注射出携带治愈指点的病毒颗粒，实现肿瘤 抑制等效果。
道德与伦理问题
隐私权保护
基因工程会保护来自患者的隐私信息。
人类再造
某些发明或应用可能引发人类再造的问题。
不平等访问
只有一少部分国家拥有发展中基因技术的优势， 使得贫穷国家的病患无法获得优质医疗。
获取可表达的基因
使用载体
使用载体分子使外源基因在真核 或古菌代谢或蛋白质水平上被表 达。
基因编辑
利用CRISPR-Cas9等技术使基因仅 表达所需要的序列。
全球发酵系统
生产高效的可表达生物，可能用 于生物药生产或其他行业。
生物反应器的种类及作用
1 批量发酵反应器
产出厂商数量较少，所需 时间长。
2 连续发酵
3
重组
将触媒酶及DNA传输至目标细胞中的过程。
4
第六讲基因工程48ppt课件
2、构造重组•DNA分子
以质粒作载体为例
• 用与提取目的基因相同 的限制酶切割质粒使之 出现一个切口，将目的 基因插入切口处，让目 的基因的黏性末端与切 口上的黏性末端互补配 对后，在连接酶的作用 下连接形成一个环形的 重组DNA分子。
提取质粒并用 限制酶切割
用连接酶将目的 基因和质粒连接
目的基因与质粒的连接
3、将目的基因导入受体细胞并扩增
基因工程中常用的受体细胞有大肠杆 菌、枯草杆菌、土壤农杆菌和动植物 细胞等。
转化是指外源DNA分子或片段被细菌 细胞吸收，并整合进细胞染色体的遗 传现象，若受体细胞是动/植物细胞， 通常称为转染。
导入受体细胞常用的方法是借鉴细菌 或者病毒侵染细胞的途径。通常还要 对一些受体细胞进行增大通透性的处 理。（氯化钙或高压电脉冲打孔）
先将细胞核内的基因组转录为RNA，以信使RNA（mRNA） 为模板，在逆转录酶的作用下根据碱基互补原则人工合成一段 与之互补的DNA片段，再以此单链DNA为模版，人工合成另 外一条互补的DNA子链，从而获得所需的目的基因。
mRNA→单链DNA→ 双链DNA（cDNA）
DNA合成仪
（3）聚合酶链式反应（PCR） （如目的基因的核酸顺序已知）
在植物转基因中多采用农杆菌作为目的基因受体，再利用 重组农杆菌感染植物细胞进行转化，将目的基因整合到植 物基因中。
（7）转基因动物
转基因动物主要用于生产器官移植的研究，生产对人类有价 值的产品，使动物具有某些可遗传的抗性对付某些疾病与不 良环境，目前出于对安全性考虑，禁止将转基因动物进入食 品。 目前将人的某些基因转入动物，生产某些蛋白类药物已经广 泛实施。一般动物转基因多采用受精卵注射法，将目的基因 直接注射入动物的受精卵中，有一部分生产出的动物细胞内 含有这些目的基因。还有胚胎干细胞法，将目的基因转化胚 胎干细胞，再进行胚发育，一旦成为生殖细胞，可获得稳定 的遗传。
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1、DNA酶切法
2、PCR法
3、DNA测序法
ddATP
模板+dNTP+测序引物+测序Taq酶
ddTTP
ddGTP
ddCTP
三、目的基因的表达载体构建
目的基因片段经验证正确后，需构建适合于受 体生物的基因表达载体。
表达载体的构建过程就是把目的基因的阅读框 架(编码序列)插入适宜的表达载体(空)的启动子、终 止子中间，形成表达框架。
抗性基因：Npt II：新霉素磷酸转移酶基因，抗卡那霉素
Hyg: 潮霉素磷酸转移酶基因,抗潮霉素 gentR:庆大霉素抗性 基因，抗庆大霉素 AmpR:氨苄青霉素抗性基因，抗青霉素类 TETR:四环素抗性基因,抗四环素 报告基因：Gus:催化溴取代葡萄糖转化无色-蓝色反应 Gfp:绿色荧光蛋白，合成绿色荧光蛋白 Lac（z）:催化溴取代半乳糖无色-蓝色转化反应
合成方向：3-5 合成长度：10-500bp 优点：目的性强，商业化程度高、自动化程度较高
缺点：合成长度有限，设备昂贵
乙腈亚磷酸胺化学合成法 Step1：对在担体上的第一个碱基进行脱保护（DMTr基） 反应，用以准备附加下一个新的碱基。 Step2：活化新的碱基，准备和前一个碱基进行反应。 Step3：第二个碱基附加反应到第一个碱基上。 Step4：把第一个碱基没有和第二个碱基反应上的部分（反 应失败部分）加帽封死（Capping反应)，不让其进行进一 步延伸反应。 Step5：对第二个碱基和第一个碱基的连接部分进行氧化反 应，使3价磷变成5价磷，使合成产物变得更加稳定。如需 进一步合成延伸碱基时，再回到Step1进行合成。如此循环 往复，可以不断合成DNA碱基，直至合成完所需序列 Step6：从CPG担体上用氨水切离合成终了的Oligo DNA。
(二)基因克隆步骤 1、目的基因片段的获得：PCR、酶切获得 2、目的基因片段的分离纯化：
电泳：分离 回收：从胶内提取、纯化并定量。 3、目的基因片段与克隆载体连接： 平末端连接：平末端酶酶切获得的或粘末端经补平后的片段的 连接。 粘末端连接：粘末端酶酶切后获得的片段的连接。 T/A克隆：经常规PCR反应获得的片段的连接。 4、目的基因片段重组克隆载体筛选验证 5、目的基因片段复制
（2） PCR法：参照已知基因序列，在该基因序列 保守区域设计两个引物，用PCR反应获得两个 引物之间该基因DNA序列的方法。 引物来源：已知基因序列 片段获得：PCR 优点：操作容易、目的性强 缺点：不能克隆未知基因或序列同源性较 差的基因，含内含子
(3)RT-PCR法：参照已知基因序列，在该基因序 列保守区域设计两个引物，用PCR反应获得两个引 物之间该基因编码序列(mRNA)的方法。
N 插入片段测序验证
Y
切出片段
表达载体(空)
目的基因表达载体
表达载体验证
N
Y
转化
Y
导入工程菌或病毒
介导生物验证NFra bibliotek直接转化
Y 生物介导转化
N
受体抗性筛选
N
Y
目的基因DNA检测
筛选
目的基因RNA检测
目的Protein检测 Protein 活性检测
室内\田间功能验证
一、目的基因的获得
1、目的基因 基因工程中用来改造生物个体或用于生产某种产物的有用基因。 2、目的基因获得方法 （1）化学合成法：按照预先设计的DNA序列，通过化学反应合成目 的基因片段的方法。
(三)基因重组克隆筛选
将已经连接外源基因的载体(DNA)向受体生物 细胞中导入，从大量的受体中筛选出成功导入目 的基因克隆载体的个体，称为重组克隆筛选。
一般克隆载体的受体生物为大肠杆菌。常用 的筛选方法有两种：
1、抗生素抗性筛选 2、菌落蓝、白斑筛选
pUC19
筛选结果模式图
(四)载体上插入基因片段的验证
引物来源：已知基因序列 片段获得：RT-PCR 优点：操作容易、目的性强 缺点：不能克隆未知基因或隆构建成基因组，从基因组中 查找有用克隆的编码序列的方法。
片段切割：识别序列为4碱基的限制性内切酶 克隆载体：病毒、噬菌体、酵母人工染色体 优点：能够获得未知基因，能够对基因组所有基因进行研究 缺点:序列含内含子,基因通用性较差
表达框架：启动子-目的基因的ORF-终止子
1、表达载体的作用：使该基因能够被 导入新的生物体、进行自主或整合复制并 在生物体中启动和表达。
一般情况下有三个串联的表达框架：-1-2-31、启动子-抗性基因的ORF-终止子 2、启动子-目的基因的ORF-终止子 3、启动子-报告基因的ORF-终止子
常用选择标记(编码基因):
关于生物技术概论 基因工程
➢基因片段的获得、验证和表达载体构建
为体外DNA重组，一般认为是基因工程的上 游技术；
➢转化和转化体筛选主要是进行目的基因
向目标生物体内的转移、体内重组和重组 体筛选鉴定，称为基因工程的下游技术。
基因片段获得 基因克隆验证
表达载体 构建
目的基因片段获得
克隆载体(空)
目的基因克隆载体
2、生物表达系统的特异性
不同生物中，启动基因的表达需要不同的启 动子，在原核生物中，需要原核生物启动子和终止 子；在植物中，需要适合植物的启动子和终止子。
在原核生物中，经常使用的启动子有：T3、T7 和SP6启动子。
在植物中，经常使用的启动子有：CaMV 35S启
动子，胭脂碱合成酶基因终止子。
二、目的基因的克隆
在获得了目的基因片段后，为了 便于下一步操作，常需将该片段克隆 到克隆载体上，进行大量复制，并验 证该片段序列是否正确。
(一)克隆定义：
1．克隆(名词)：通过无性繁殖形成的与其 亲本一致的生物群体。
2．克隆(动词)：生物的无性繁殖。 3. 基因克隆：将目的基因片段连接到克隆
载体上并进来源：mRNA逆转录 克隆载体：质粒载体 优点：便于获得表达的基因的序列，获得得 序列为编码序列无内含子，费用较低 缺点：无法获得未表达或表达水平较低基因
（六）T-DNA标签法 （七）mRNA差异显示法 （八）反向克隆法
2、PCR法
3、DNA测序法
ddATP
模板+dNTP+测序引物+测序Taq酶
ddTTP
ddGTP
ddCTP
三、目的基因的表达载体构建
目的基因片段经验证正确后，需构建适合于受 体生物的基因表达载体。
表达载体的构建过程就是把目的基因的阅读框 架(编码序列)插入适宜的表达载体(空)的启动子、终 止子中间，形成表达框架。
抗性基因：Npt II：新霉素磷酸转移酶基因，抗卡那霉素
Hyg: 潮霉素磷酸转移酶基因,抗潮霉素 gentR:庆大霉素抗性 基因，抗庆大霉素 AmpR:氨苄青霉素抗性基因，抗青霉素类 TETR:四环素抗性基因,抗四环素 报告基因：Gus:催化溴取代葡萄糖转化无色-蓝色反应 Gfp:绿色荧光蛋白，合成绿色荧光蛋白 Lac（z）:催化溴取代半乳糖无色-蓝色转化反应
合成方向：3-5 合成长度：10-500bp 优点：目的性强，商业化程度高、自动化程度较高
缺点：合成长度有限，设备昂贵
乙腈亚磷酸胺化学合成法 Step1：对在担体上的第一个碱基进行脱保护（DMTr基） 反应，用以准备附加下一个新的碱基。 Step2：活化新的碱基，准备和前一个碱基进行反应。 Step3：第二个碱基附加反应到第一个碱基上。 Step4：把第一个碱基没有和第二个碱基反应上的部分（反 应失败部分）加帽封死（Capping反应)，不让其进行进一 步延伸反应。 Step5：对第二个碱基和第一个碱基的连接部分进行氧化反 应，使3价磷变成5价磷，使合成产物变得更加稳定。如需 进一步合成延伸碱基时，再回到Step1进行合成。如此循环 往复，可以不断合成DNA碱基，直至合成完所需序列 Step6：从CPG担体上用氨水切离合成终了的Oligo DNA。
(二)基因克隆步骤 1、目的基因片段的获得：PCR、酶切获得 2、目的基因片段的分离纯化：
电泳：分离 回收：从胶内提取、纯化并定量。 3、目的基因片段与克隆载体连接： 平末端连接：平末端酶酶切获得的或粘末端经补平后的片段的 连接。 粘末端连接：粘末端酶酶切后获得的片段的连接。 T/A克隆：经常规PCR反应获得的片段的连接。 4、目的基因片段重组克隆载体筛选验证 5、目的基因片段复制
（2） PCR法：参照已知基因序列，在该基因序列 保守区域设计两个引物，用PCR反应获得两个 引物之间该基因DNA序列的方法。 引物来源：已知基因序列 片段获得：PCR 优点：操作容易、目的性强 缺点：不能克隆未知基因或序列同源性较 差的基因，含内含子
(3)RT-PCR法：参照已知基因序列，在该基因序 列保守区域设计两个引物，用PCR反应获得两个引 物之间该基因编码序列(mRNA)的方法。
N 插入片段测序验证
Y
切出片段
表达载体(空)
目的基因表达载体
表达载体验证
N
Y
转化
Y
导入工程菌或病毒
介导生物验证NFra bibliotek直接转化
Y 生物介导转化
N
受体抗性筛选
N
Y
目的基因DNA检测
筛选
目的基因RNA检测
目的Protein检测 Protein 活性检测
室内\田间功能验证
一、目的基因的获得
1、目的基因 基因工程中用来改造生物个体或用于生产某种产物的有用基因。 2、目的基因获得方法 （1）化学合成法：按照预先设计的DNA序列，通过化学反应合成目 的基因片段的方法。
(三)基因重组克隆筛选
将已经连接外源基因的载体(DNA)向受体生物 细胞中导入，从大量的受体中筛选出成功导入目 的基因克隆载体的个体，称为重组克隆筛选。
一般克隆载体的受体生物为大肠杆菌。常用 的筛选方法有两种：
1、抗生素抗性筛选 2、菌落蓝、白斑筛选
pUC19
筛选结果模式图
(四)载体上插入基因片段的验证
引物来源：已知基因序列 片段获得：RT-PCR 优点：操作容易、目的性强 缺点：不能克隆未知基因或隆构建成基因组，从基因组中 查找有用克隆的编码序列的方法。
片段切割：识别序列为4碱基的限制性内切酶 克隆载体：病毒、噬菌体、酵母人工染色体 优点：能够获得未知基因，能够对基因组所有基因进行研究 缺点:序列含内含子,基因通用性较差
表达框架：启动子-目的基因的ORF-终止子
1、表达载体的作用：使该基因能够被 导入新的生物体、进行自主或整合复制并 在生物体中启动和表达。
一般情况下有三个串联的表达框架：-1-2-31、启动子-抗性基因的ORF-终止子 2、启动子-目的基因的ORF-终止子 3、启动子-报告基因的ORF-终止子
常用选择标记(编码基因):
关于生物技术概论 基因工程
➢基因片段的获得、验证和表达载体构建
为体外DNA重组，一般认为是基因工程的上 游技术；
➢转化和转化体筛选主要是进行目的基因
向目标生物体内的转移、体内重组和重组 体筛选鉴定，称为基因工程的下游技术。
基因片段获得 基因克隆验证
表达载体 构建
目的基因片段获得
克隆载体(空)
目的基因克隆载体
2、生物表达系统的特异性
不同生物中，启动基因的表达需要不同的启 动子，在原核生物中，需要原核生物启动子和终止 子；在植物中，需要适合植物的启动子和终止子。
在原核生物中，经常使用的启动子有：T3、T7 和SP6启动子。
在植物中，经常使用的启动子有：CaMV 35S启
动子，胭脂碱合成酶基因终止子。
二、目的基因的克隆
在获得了目的基因片段后，为了 便于下一步操作，常需将该片段克隆 到克隆载体上，进行大量复制，并验 证该片段序列是否正确。
(一)克隆定义：
1．克隆(名词)：通过无性繁殖形成的与其 亲本一致的生物群体。
2．克隆(动词)：生物的无性繁殖。 3. 基因克隆：将目的基因片段连接到克隆
载体上并进来源：mRNA逆转录 克隆载体：质粒载体 优点：便于获得表达的基因的序列，获得得 序列为编码序列无内含子，费用较低 缺点：无法获得未表达或表达水平较低基因
（六）T-DNA标签法 （七）mRNA差异显示法 （八）反向克隆法