1 基因工程概论 PPT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
遗传学 第九章 基因工程和基因组学 PPT课件
2018/9/29
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如pUC18质粒具有以下特点：
①. 分子量小，可接受较大外源片段； ②. 拷贝数多，500个／细胞； ③. 克隆位点的酶切位点多，克隆方便； ④. 具有用于检测重组质粒的选择标记 （如α–互补的显色表型）。
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19
㈡、λ噬菌体（温和型）： 基因组全长为49kb。 噬菌体DNA中间约2/3的序列为中间基因簇，两端为DNA左、 右臂。 中间基因簇可被外源DNA替代而不影响侵染细菌能力。 能接受15-23kb外源DNA片段， 作为cDNA或核DNA克隆载体。 优点： * 不易引起生物危害，有助于“目的”基因进入细胞并增殖； * 携带大片段外源DNA分子，占总量25%时仍不失活。
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2
美国批准上市的基因工程产品有：人类胰岛素、人 类生长因子、白介酸、干扰素、牛型生长激素、疫 苗等，并不断有新的品种进入临床应用。 在农业上也有很多应用，如1985年开始转基因作物 品种培育，在高梁、水稻、烟草、玉米、棉花等作 物上都获得成功。
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迄今，已设计和构建了一系列以原核启动子代替真核启动子的质粒表 达载体，如大肠杆菌乳糖操纵子、色氨酸启动子德Trp启动子以及λ噬菌 体PI启动子等分别构建的启动子。
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穿梭载体：又称双功能载体，具有克隆载体和表达载体两种作用，能在 两种不同的生物体内复制和往来穿梭。即能在在原核生物细胞中扩增， 又能在真核生物细胞中复制和表达。主要用于在原核细胞和在真核细胞 之间进行基因转移。通常是将载体和待克隆的真核生物DNA 片段现在细 菌中克隆，再转移到真核细胞中表达，并可提高外源基因的表达效率。 这类载体必须即具有细菌的复制原点或质粒的复制原点，又含有真 核生物体的复制原点，如SV40复制原点或酵母的自主复制系列 （autonomously reolicoting sequence ,ARS),此外这类载体还应具有 可资利用的酶切位点和合适的筛选指标，这样的载体即可往来穿梭于原 核细胞和在真核细胞之间进行基因转移。穿梭载体不仅可把目的基因引 入真核细胞，而且还可以从真核细胞染色体上回收基因或DNA片段。
基因工程ppt课件高三
03
基因工程在医学领域的应用
基因治疗
基因治疗是指通过改变人类基因来治疗遗传性疾病和获得性病变的方法 。
基因治疗可以分为直接基因治疗和间接基因治疗。直接基因治疗是将正 常的基因导入病变细胞，以取代异常基因；间接基因治疗则是通过调节
病变细胞的基因表达来达到治疗目的。
基因治疗在遗传性疾病、肿瘤、感染性疾病等领域具有广泛的应用前景 ，例如囊性纤维化、镰状细胞贫血、癌症等疾病的基因治疗研究已经取 得了一定的成果。
基因工程的发展历程
自20世纪80年代以来，基因工程技术不断发展 和完善，已经广泛应用于农业、工业、医学等领 域。
基因工程的未来发展
随着基因编辑技术的发展和应用，基因工程将在 未来发挥更加重要的作用，有望解决许多人类面 临的重大问题。
基因工程的应用领域
农业领域
基因工程在农业上的应用主要包 括抗虫、抗病、抗除草剂等转基 因作物的培育，以及提高农作物
合成生物学
通过设计和构建人工基因组和细胞系统，实现生物体的定制化，为工 业生产、环境保护等领域提供新的解决方案。
基因工程面临的挑战与问题
安全问题
基因工程操作可能引发不可预测的后果，如基因突变、生态失衡等，需要建立严格的安 全评估和监管机制。
伦理问题
基因工程涉及到人类和动物的遗传信息，可能引发隐私、公平和尊严等方面的伦理问题 ，需要制定相应的伦理准则和法规。
开展基因工程伦理
教育
在学校、社区、企事业单位等各 个层面开展基因工程伦理教育， 引导人们正确看待基因工程技术 的利与弊，树立正确的科技伦理 观念。
05
未来展望与挑战
基因工程的未来发展趋势
基因治疗
利用基因工程技术治疗遗传性疾病和癌症等严重疾病，提高患者的 生活质量和生存率。
《专题1基因工程》PPT课件
不属于质粒被选为基因运载体的理由是
A、能复制
（ D）
B、有多个限制酶切点
C、具有标记基因
D、它是环状DNA
整理ppt
20
双基练习：
一、基因工程的概念
基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计, 通过体外____和____等技术,赋予生物以心得遗 传特性,创造出符合人们的需要的新的____和 ____.又叫做DNA的重组技术 .
３、常用的运载体： 质粒（最常用）、λ噬菌体和动植物病毒等
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18
练习
在基因工程中，切割运载体和含有目
的基因的DNA片段，需使用（ Ａ ）
Ａ．同种限制酶 B. 两种限制酶 Ｃ．同种连接酶 D. 两种连接酶
注意：要用同一种限制酶切取目的基因 和运载体，并用DNA连接酶连接。
整理ppt
19
练习
苏云金芽孢杆菌
普通棉花(无抗虫特性)
提取
与运载体DNA拼接
抗虫基因
棉花细胞(含抗虫基因)
导入
棉花植株(有抗虫特性)
• 上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？
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9
1．１ DNA重组技术的基本工具
一. 限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 1、来源：主要是微生物 2、种类：4000种。 3、作用： 一种限制酶只能识别一种特定核苷酸序列；
此外，二者虽然都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质 各不相同。
整理ppt
16
三、基因进入受体细胞的运载——”分子运输 车”
１、作用：将外源基因导入受体细胞
２、特点（条件） 1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存
2、具有多个限制酶切割位点，以便与外源 基因连接
3、具有标记基因，便于进行筛选
《基因工程》课件
人类基因编辑
基因工程在人类胚胎编辑方面的应用引发了关于人类尊严和生命 伦理的争议。
基因歧视
基因信息可能被用于歧视某些人群，如保险、就业等方面的不公平 对待。
生物种族灭绝
基因工程可能导致某些物种灭绝或生态失衡，违背了生态伦理原则 。
基因工程的法规与监管
国际法规
国际社会制定了一系列关于基因工程的法规 和伦理准则，如联合国《生物多样性公约》 等。
国家法规
各国政府根据国情制定了相应的基因工程法规和监 管措施，以确保安全和伦理问题得到有效监管。
行业自律
相关行业组织和研究机构也制定了自律规范 ，要求研究人员遵守伦理准则和法律法规。
05
未来展望与挑战
基因工程的未来发展趋势
基因治疗
利用基因工程技术修复或替换病变基因，治疗遗传性疾病和癌症 等严重疾病。
2000年代至今
基因治疗、基因编辑等技术的 出现和应用，为人类疾病治疗 和生物产业的发展带来了新的
机遇和挑战。
基因工程的应用领域
农业
培育抗虫、抗病、抗逆等性状的转基 因作物，提高农业生产效率和粮食安 全。
医学
用于基因治疗、药物研发、疾病诊断 和治疗等领域，为人类健康事业提供 有力支持。
工业
利用基因工程生产各种酶、蛋白质和 有机酸等生物制品，促进工业生产技 术的发展。
基因表达调控应用
通过对基因表达的调控，可以实 现对生物体的遗传特性和表型特 征的精细调控，为生物工程和医 学研究提供重要的理论基础和技 术手段。
基因敲除与编辑
01 02
基因敲除与编辑定义
基因敲除是指通过同源重组技术将外源致死基因或特定基因敲除或灭活 的遗传工程技术；基因编辑则是指通过修改生物体的基因组，实现对特 定基因进行敲除、插入或突变的遗传工程技术。
基因工程一基因工程概况PPT教案
第27页/共52页
二 、应用研究
（一） 药物相关基因 最活跃发展最快的领域
主要种类有： 1. 活性多肽 2. 疫苗 3. DNA药物
第28页/共52页
1、活性多肽
种类： 干扰素、胰岛素、白介素，生长因子等。 用途 诊断、预防和治疗疾病 干扰素：干扰病毒复制，广谱抗病毒活性和免疫调节功能 胰岛素：治疗糖尿病， 白介素：治疗多种实质性恶性肿瘤。
作用方式： • 重组DNA药物并转入病变组织、细胞，发挥作用治疗基因缺陷。 • 药物蛋白基因转入病人体内表达后发挥作用。 • DNA插入异常表达基因使其失活。
第32页/共52页
DNA药物的生产方法： • 转基因微生物发酵培养 • 转基因动物细胞培养 • 利用转基因动物的乳腺生产
第33页/共52页
（二）转基因植物 1、转化方法： • 农杆菌介导法 • 枝接转化法：基因枪、电穿孔、聚乙二醇法 2、受体细胞 • 愈伤组织(Callus) ,叶片, Protoplast(原生质体) • 种质系统的基因转移：子房注射、花粉管通导等。
第29页/共52页
生产方法： 传统方法：培养动物，从中分离 基因工程方法：克隆基因—转入细菌—基因表达 ----纯化蛋白
第30页/共52页
2、 疫苗
诱导免疫反应.
传统生产方法 ：灭活或减毒的病原物。
缺点：有不良反应。
基因工程方法 ：
•
去除有毒基因，根本解决致病性
•
可食疫苗。
第31页/共52页
3、 DNA药物
第8页/共52页
3、基因是可以转移的. 基因可在不同染色体、细胞和物种间转移。 4、多肽与基因之间存在对应关系。 有一条多肽就有一种相对应的基因，基因序列决定 多肽的序列，通过多肽链可推导基因的有无。
二 、应用研究
（一） 药物相关基因 最活跃发展最快的领域
主要种类有： 1. 活性多肽 2. 疫苗 3. DNA药物
第28页/共52页
1、活性多肽
种类： 干扰素、胰岛素、白介素，生长因子等。 用途 诊断、预防和治疗疾病 干扰素：干扰病毒复制，广谱抗病毒活性和免疫调节功能 胰岛素：治疗糖尿病， 白介素：治疗多种实质性恶性肿瘤。
作用方式： • 重组DNA药物并转入病变组织、细胞，发挥作用治疗基因缺陷。 • 药物蛋白基因转入病人体内表达后发挥作用。 • DNA插入异常表达基因使其失活。
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DNA药物的生产方法： • 转基因微生物发酵培养 • 转基因动物细胞培养 • 利用转基因动物的乳腺生产
第33页/共52页
（二）转基因植物 1、转化方法： • 农杆菌介导法 • 枝接转化法：基因枪、电穿孔、聚乙二醇法 2、受体细胞 • 愈伤组织(Callus) ,叶片, Protoplast(原生质体) • 种质系统的基因转移：子房注射、花粉管通导等。
第29页/共52页
生产方法： 传统方法：培养动物，从中分离 基因工程方法：克隆基因—转入细菌—基因表达 ----纯化蛋白
第30页/共52页
2、 疫苗
诱导免疫反应.
传统生产方法 ：灭活或减毒的病原物。
缺点：有不良反应。
基因工程方法 ：
•
去除有毒基因，根本解决致病性
•
可食疫苗。
第31页/共52页
3、 DNA药物
第8页/共52页
3、基因是可以转移的. 基因可在不同染色体、细胞和物种间转移。 4、多肽与基因之间存在对应关系。 有一条多肽就有一种相对应的基因，基因序列决定 多肽的序列，通过多肽链可推导基因的有无。
《基因工程概念》课件
结语
基因工程对人类发展具有深远影响。我们应该提高对基因工程的认识，明确 其潜在利弊，以科学的态度看待和应用基因工程技术。
《基因工程概念》PPT课 件
基因工程是通过改变生物体的遗传物质，实现对遗传信息的人为控制和改造 的科学和技术。它是现代生物技术的重要组成部分。
什么是基因工程？
基因工程的定义：基因工程是一种利用现代生物技术手段对生物体的遗传物 质进行人为改造的科学和技术。
基因工程的目的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ通过改变生物体的基因组成，创造出具有新功能和特性的 生物体。
基因工程的应用领域：农业、医学、工业等。
基因工程的基础知识
基因的组成：由DNA分子组成，包含了生物体遗传信息的编码。 基因表达的调控：通过基因的调控机制，控制基因的表达和活性。 DNA重组技术：通过切割、重组和连接DNA分子，实现对基因的精准操作。
基因工程的技术
基因编辑技术：利用CRISPR-Cas9等工具，直接修改生物体的基因序列。 基因合成技术：合成人工基因序列，并将其插入到生物体中。 基因转移技术：将特定基因从一个生物体转移到另一个生物体中。
基因工程的应用
农业方面的应用：创建抗虫、抗病、耐旱的农作物品种，提高农作物产量和 质量。 医学方面的应用：研发基因药物、基因诊断技术，治疗遗传性疾病等。 工业方面的应用：生产工业酶、生物降解塑料等可持续发展产品。
基因工程的伦理和风险
基因工程的伦理问题：涉及对生命的操控和人类干涉生态系统等伦理道德问题。 基因工程的风险与挑战：可能导致不可预测的生态破坏、基因突变和遗传多样性丧失。 基因工程的发展前景：伦理审慎的应用下，基因工程有望为人类带来更多福祉和发展机遇。
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。
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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。
一章节基因工程幻灯片课件
DNA连接酶
作用 将配对黏连后的两个相同的黏性末端连接起来
GCG AA T T CAA CG CT TA AG TT
连接部位 两条链的骨架部分，形成磷酸二酯键 注意： 限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用部位都
是磷酸二酯键，只是一个是切开，一个是连接
2020/7/13
基因进入受体细胞的载体
作用
• 作为运载工具，将外源基因送入受体细胞
第一章 基因工程
第一节 工具酶的发现和基因工程的诞生
2020/7/13
现代生物学技术和生物工程 基因工程及理论基础 工程酶的发现及作用
限制性核酸内切酶——基因的剪刀 DNA连接酶——基因的针线 质粒——基因的运载体 基因工程的诞生 课堂练习
2020/7/13
生物学技术
利用生物学手段定向控制生物或改造生物，以获得优 良的生物或所需的生物产品
基因1
基因1
2020/7/13
同一限制酶切出相同粘性末端
GCGAA T T CCC CG CT TA AGGG
EcoRI
A TGAA T T CAA TA CT TA AG TT
EcoRI
GCG
AATTCCC
CGCT TA A
G GG
ATG
AATTCAA
TACT TAA
GTT
2020/7/13
GCGAA T T CAA CG CT TA AG TT
• 利用它在受体细胞内对外源基因进行大量复制
载体必须具备的条件
•能在宿主细胞内自我复制
——以便外源基因扩增和传递
•有一个或多个限制酶切点
•具有某些标记基因 ——以便外源基因插入到载体上
•对受体细胞无害