《基因工程导论》课件.pptVIP

*******************基因工程导论基因工程的定义和目标1定义基因工程是指利用现代生物技术手段对生物体基因组进行改造，以改变生物体的遗传性状。2目标基因工程的目标是利用基因改造来改善生物体的性状，包括提高产量、增强抗病能力、改善营养成分等。基因工程的历史发展11953年沃森和克里克发现DNA双螺旋结构，为基因工程奠定了理论基础。21970年限制性内切酶和DNA连接酶的发现，为基因克隆和重组提供了关键工具。31973年首个重组DNA分子诞生，标志着基因工程的正式开始。41977年DNA测序技术问世，为基因分析和研究提供了新的方法。51980年第一个基因工程药物胰岛素问世，开创了生物制药的新纪元。61986年第一个转基因作物番茄问世，为农业发展带来了新的机遇。71990年人类基因组计划正式启动，为揭示人类基因组的奥秘打下了基础。82003年人类基因组计划完成，标志着基因工程进入了一个新阶段。92012年CRISPR基因编辑技术问世，为基因工程技术发展提供了新的工具。基因的化学结构和功能脱氧核糖核酸（DNA）DNA是遗传信息的载体，由脱氧核苷酸组成，每个核苷酸由脱氧核糖、磷酸基团和碱基组成。DNA复制DNA复制是遗传信息从亲代传递给子代的过程，通过解旋、复制和连接步骤完成。基因转录基因转录是将DNA序列中的遗传信息转录成RNA序列的过程，为蛋白质合成提供模板。DNA复制和转录过程1DNA复制DNA复制是生物体中一种重要的生物过程，它将遗传信息传递给后代。2DNA解旋在复制过程中，双链DNA首先解开成两条单链，为复制过程提供模板。3新链合成新的DNA链在以原始链为模板的情况下，通过碱基配对原则合成。4转录转录是将DNA中的遗传信息转录到RNA分子中。翻译和蛋白质合成1蛋白质合成氨基酸链的形成2翻译mRNA到蛋白质的转换3核糖体蛋白质合成的场所4tRNA氨基酸的运载工具基因表达的调控机制转录调控调控蛋白质合成第一步，影响mRNA的生成。翻译调控调控蛋白质合成的第二步，影响蛋白质的合成速度。蛋白质降解调控蛋白质的稳定性，影响蛋白质的寿命。限制性内切酶和连接酶限制性内切酶限制性内切酶可以识别和切割特定的DNA序列，就像一把“分子剪刀”。连接酶连接酶可以将被切割的DNA片段连接起来，就像一把“分子胶水”。DNA克隆技术目标基因的获取从生物体中提取目标基因，可通过提取总DNA、PCR扩增或合成等方法。载体的选择选择合适的载体，如质粒、病毒或噬菌体，将目标基因插入其中。基因的连接利用限制性内切酶和DNA连接酶将目标基因与载体连接，形成重组DNA。重组DNA的导入将重组DNA导入宿主细胞，如细菌、酵母菌或动物细胞。克隆的选择和鉴定筛选含有重组DNA的宿主细胞，并进行鉴定，确认目标基因是否成功克隆。基因文库的构建和筛选1构建基因组DNA被切割成片段2克隆片段被插入载体3筛选使用探针识别特定基因PCR技术聚合酶链式反应（PCR）是一种体外扩增特定DNA片段的技术。它利用DNA聚合酶在特定温度条件下将目标DNA片段进行复制，实现DNA的指数级扩增。PCR过程包括三个步骤：变性、退火和延伸，循环进行，每次循环将DNA片段复制一倍，经过多个循环后目标DNA片段得到大量的扩增。PCR技术在分子生物学研究、基因诊断、法医学、病原体检测、亲子鉴定等领域有着广泛的应用。基因测序技术Sanger测序一种经典的DNA测序方法，通过链终止法进行测序。二代测序高通量测序技术，可以同时测序大量DNA片段。三代测序长读长测序技术，可以测序更长的DNA片段。DNA指纹技术DNA指纹技术是一种利用DNA的多态性进行个体识别的技术。该技术基于每个人基因组中存在大量重复序列的长度和数量不同，从而形成独特的DNA指纹。DNA指纹技术在法医学、亲子鉴定和遗传病诊断等领域发挥着重要作用。人体基因组计划目标绘制完整的人类基因组图谱，识别所有基因的序列。意义为人类疾病的诊断、治疗和预防提供新的策略。成果识别约2万个基因，揭示人类基因组的复杂性。转基因生物技术1基因改造通过基因工程技术对生物体基因进行改造，以改变其性状或功能。2应用范围广应用于农业、医疗、环境保护等领域，为人类社会带来巨大益处。3争议性也存在伦理和安全方面的争议，需要谨慎应用和监管。转基因作物和食品产量增加转基因作物可以提高产量，增加农民收入，促进农业发展。营养增强转基