【大学课件】基因工程(gene engineering).ppt
*******************基因工程简介基因工程是一项利用生物技术对生物体基因进行改造的技术。它可以改变生物体的遗传物质,创造出新的生物类型,并为人类带来许多益处。什么是基因工程?基因工程是指对生物体的遗传物质(DNA)进行人为操作,以改变生物体的性状或创造新的生物类型。它利用了重组DNA技术,将外源基因导入生物体内,使生物体获得新的遗传特性。基因操作对生物体的基因进行剪切、连接、克隆等操作,以便实现特定的基因改造目标。重组DNA技术将外源基因与载体DNA连接,形成重组DNA分子,然后导入宿主细胞,使外源基因在宿主细胞内表达。基因工程的发展历程11972第一個重組DNA分子成功合成21978首个基因工程药物胰岛素诞生31990第一個基因治療試驗開始42003人類基因組计划完成52012CRISPR基因編輯技術出现基因工程的基本原理基因工程的基本原理是利用重组DNA技术,将外源基因导入生物体内,使生物体获得新的遗传特性。重组DNA技术包括以下步骤:将目标基因从供体生物体中分离出来;将目标基因连接到载体DNA上;将重组DNA分子导入宿主细胞;筛选获得含有目标基因的宿主细胞;培育具有新遗传特性的生物体。1目标基因2载体DNA3重组DNA4宿主细胞5转基因生物体基因工程的关键技术基因工程涉及许多关键技术,这些技术共同作用,使基因工程的应用成为可能。1DNA测序技术确定基因序列,为基因工程提供基础数据2基因克隆技术复制目标基因,为基因工程提供大量基因材料3基因转移技术将基因导入宿主细胞,实现基因的表达4基因编辑技术精准修改基因序列,为基因治疗和生物育种提供工具DNA测序技术DNA测序技术能够读取DNA序列,为基因工程提供基础数据。它可以帮助我们了解基因的功能,识别基因突变,并为基因改造提供目标基因的信息。桑格测序法一种经典的测序方法,利用链终止反应,通过识别不同长度的DNA片段来确定DNA序列。二代测序技术利用高通量测序技术,能够快速、高效地测序大量DNA片段,极大地提高了测序效率。三代测序技术能够直接读取长片段DNA序列,有利于研究复杂的基因组结构和基因表达调控。基因克隆技术基因克隆技术是将目标基因复制到载体DNA上,并将其导入宿主细胞,实现目标基因的扩增和大量生产。它为基因工程提供了大量的基因材料,使基因工程得以广泛应用。细菌克隆利用细菌作为宿主细胞,进行基因克隆,通常用于生产基因工程药物和酶等。植物克隆利用植物细胞进行基因克隆,可用于培育转基因作物。动物克隆利用动物细胞进行基因克隆,可用于研究动物的基因功能和培育转基因动物。基因转移技术基因转移技术是指将外源基因导入宿主细胞的技术,它是基因工程的核心技术之一。不同的基因转移方法适用于不同的宿主细胞类型和应用场景。病毒载体法利用病毒作为载体将外源基因导入宿主细胞,效率高,但存在安全风险。化学转化法利用化学试剂使宿主细胞的细胞膜变得更易通透,从而将外源基因导入宿主细胞。物理方法利用电脉冲、微针等物理方法,将外源基因导入宿主细胞。基因编辑技术基因编辑技术可以精准地修改基因序列,为基因治疗和生物育种提供了新的工具。它可以修复基因缺陷,改变生物体的遗传特性,并用于开发新的药物和治疗方法。1CRISPR-Cas9一种新兴的基因编辑技术,利用Cas9酶和引导RNA,可以精准地定位并编辑目标基因序列。2TALEN一种基于转录激活因子样效应因子核酸酶的技术,能够识别并切割特定的DNA序列,实现基因编辑。3锌指核酸酶一种利用锌指蛋白识别DNA序列,并利用核酸酶切割DNA的基因编辑技术。重组DNA技术重组DNA技术是基因工程的基础技术,它将外源基因与载体DNA连接,形成重组DNA分子,然后导入宿主细胞,使外源基因在宿主细胞内表达。1基因片段2载体DNA3连接酶4重组DNA基因工程在医学上的应用基因工程在医学领域有着广泛的应用,它可以治疗遗传病,开发新的药物,并提高诊断技术。基因治疗利用基因工程技术修复基因缺陷,治疗遗传疾病,例如囊性纤维化、血友病等。药物开发利用基因工程技术生产新的药物,例如胰岛素、生长激素等,以及研制针对特定靶点的药物。诊断技术利用基因工程技术开发新的诊断方法,例如基因芯片、基因检测等,提高疾病诊断的准确性和效率。基因工程在农业上的应用基因工程在农业领域也发挥着重要作用,它可以培育抗病虫害、抗除草剂、高产优质的作物,提高农业生产效率。转基因作物利用基因工程技术将外源基因导入作物,使作物具有新的遗传特性,例如抗病虫害、抗除草剂、高产