《重组DNA技术》课件2

重组技术DNA重组技术是现代生物技术的重要组成部分，它使科学家能够将来自DNA不同生物体的片段结合在一起，创造新的基因组合DNA重组技术广泛应用于医学、农业、工业等领域，为人类带来了巨大DNA的益处什么是重组技术DNA重组技术概述关键技术DNA重组技术是指利用生物技该技术涉及限制性内切酶、DNA术手段，将不同来源的片连接酶、载体、转化等关DNA DNA段进行切割、连接，构建新键技术，用于切割、连接和的分子，并将其导入受体导入片段DNA DNA细胞，从而改变受体细胞的遗传特性，获得新的生物类型或产品应用领域重组技术已广泛应用于医药、农业、工业等领域，例如生产药DNA物、抗生素、疫苗，提高作物产量，开发新的生物材料等结构与功能DNADNA是脱氧核糖核酸，是生物体遗传信息的载体它由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，通过氢键连接在一起形成双螺旋结构DNA分子中包含四种碱基腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）A与T配对，G与C配对，形成碱基对，并通过磷酸二酯键连接在一起形成核苷酸链DNA的功能主要包括遗传信息的储存、复制和传递DNA通过复制将遗传信息传递给下一代，并通过转录和翻译过程指导蛋白质的合成复制的机制DNA解旋1双螺旋结构首先解开，形成两个单链模板DNA引物合成2引物酶合成短的引物，为新的链提供起始点RNA DNA延伸3聚合酶沿着模板链移动，添加新的核苷酸，形成互补的链DNA DNA连接4连接酶将新合成的片段连接起来，形成完整的双螺旋结构DNA DNA限制性内切酶切割的特异性酶识别位点片段分析DNA DNA识别并切割特定序列，为基因工程每个限制性内切酶都有其独特的识别切割后的片段可通过凝胶电泳进行DNA DNA提供了精确操作的工具序列，确保在基因组中精准切割分离和分析，为基因克隆奠定基础连接酶DNA催化形成磷酸二酯键连接酶的种类DNADNA连接酶可以将两个DNA片段连接起来，形成一个完整的•T4DNA连接酶分子DNA•E.coli DNA连接酶质粒质粒是一种存在于细菌、酵母菌等生物细胞中，独立于染色体外的遗传物质质粒是闭环的双链分子，具有自主复制能力，能稳定地遗传给子代DNA细胞在基因工程中，质粒是常用的载体，可以将外源基因插入质粒中，并将其导入宿主细胞，实现基因的克隆和表达质粒的构建选择合适的质粒1根据目的基因的大小和载体功能选择质粒目的基因的插入2利用限制性内切酶将目的基因插入到质粒的特定位点连接反应3使用连接酶连接目的基因和质粒DNA转化4将重组质粒导入宿主细胞基因克隆的基本步骤目的基因的获取从生物体中分离出所需的基因，可以采用提取基因组DNA，构建基因文库或利用PCR技术等方法获取基因的连接将目的基因连接到合适的载体上，形成重组DNA分子，常用的载体包括质粒和病毒等重组DNA的导入将重组DNA分子导入受体细胞，常用的方法包括转化、转染、显微注射和基因枪等筛选与鉴定筛选出含有目的基因的受体细胞，并对其进行鉴定，确保目的基因成功整合到宿主细胞的基因组中表达与应用将含有目的基因的细胞进行培养，使其表达目的基因编码的蛋白质，并根据需要进行应用转基因生物定义转基因生物是指利用基因工程技术将外源基因导入生物体，并使外源基因在生物体内稳定表达的生物通过转基因技术，可以改变生物的性状，比如提高产量、增强抗病性、改善营养成分等例子抗虫棉

1.抗除草剂大豆

2.高产水稻

3.耐盐作物

4.基因导入的方法病毒载体法脂质体法

1.

2.12利用病毒的感染性，将外将外源基因包裹在脂质体源基因导入靶细胞中，通过细胞膜进入细胞显微注射法电穿孔法

3.

4.34用显微注射器将外源基因利用电脉冲使细胞膜暂时直接注射到细胞核中变得通透，外源基因得以进入蛋白质工程定向进化理性设计通过模拟自然选择过程，对基于对蛋白质结构和功能的蛋白质进行随机突变和筛选，理解，进行有针对性的突变以获得具有预期功能的突变或改造，以改善蛋白质的性体能组合化学利用化学合成的方法，快速构建大量蛋白质变体，并进行筛选，以发现具有最佳性能的突变体多肽合成技术化学合成方法生物合成方法化学合成方法通过逐步连接氨基酸来合成多肽，适用于短肽的合成，可以精确控制氨基酸序列生物合成方法利用生物体内的蛋白质合成系统，通过基因工程技术表达目的基因，生产所需的多肽扩增技术PCR变性1将模板加热至℃，使双链解链DNA95DNA退火2温度降至℃，引物与模板互补配对50-65DNA延伸3温度升至℃，聚合酶催化引物延伸，合成新的链72DNA DNA扩增技术是一种体外扩增特定片段的技术，应用范围广泛PCR DNA该技术需要引物、模板、和聚合酶等试剂通过反复循环变性、退火和延伸三个步骤，可以将目标片段指数级扩增DNA dNTPsDNA DNA凝胶电泳技术样本制备1将DNA或蛋白质样本溶解在合适的缓冲液中电泳分离2将样本加载到凝胶中，并通过电场使带电分子迁移染色显色3用染料将DNA或蛋白质染色，使其在凝胶上可视化结果分析4根据分子大小和电荷进行分析，确定样本中不同成分的含量和性质凝胶电泳是一种常见的实验室技术，用于分离和分析生物分子，例如DNA、RNA和蛋白质核酸测序技术桑格测序法1也称为双脱氧核苷酸链终止法，是一种经典的测序方法该方法利用双脱氧核苷酸（）终止合成反应，从而获得不同长度的片段ddNTP DNADNA二代测序技术2包括测序、测序、测序等，能够同时对大量Illumina Roche454Ion TorrentDNA片段进行测序，大大提高了测序速度和效率三代测序技术3以单分子测序为特点，如的单分子实时测序和Pacific BiosciencesOxford的纳米孔测序，可直接对长片段进行测序Nanopore DNA基因文库构建基因文库构建1将生物体基因组中所有基因或片段克隆到合适的载体中DNA基因组文库2包含生物体全部基因文库cDNA3包含生物体所有转录的序列mRNA DNA基因文库是基因工程研究的重要工具，也是基因组研究的基础基因文库的构建可以为基因克隆、基因测序、基因功能研究等提供丰富的资源基因工程产品的应用农业医药工业环境提高作物产量，减少农药使生产治疗疾病的药物，如胰生产工业用酶、氨基酸和抗治理污染、生物降解污染物，用，提高农作物抗逆性岛素、干扰素和生长激素等生素等开发新型生物能源农业中的基因工程作物改良提高产量，增强抗病虫害、抗逆性畜牧业提高牲畜生长速度，增加产奶量、产肉量生物农药利用转基因生物，减少农药使用，保护环境医药中的基因工程药物生产基因治疗

1.

2.12基因工程可用于生产疫苗、抗体、基因工程技术可用于治疗遗传性疾激素等药物病，如囊性纤维化和血友病诊断试剂新型药物研发

3.

4.34基因工程可用于制造诊断试剂，帮基因工程技术有助于开发针对特定助早期诊断疾病疾病的新型治疗方法工业中的基因工程生物催化剂新型材料

1.

2.12基因工程可以用来生产高基因工程可以用于生产新效的酶，用于各种工业过型生物材料，例如生物可程，如食品生产、生物燃降解塑料和生物燃料，以料和制药替代传统的化石燃料环境治理提高产量

3.

4.34基因工程可以用来生产微基因工程可以用来提高工生物，用于降解污染物，业微生物的产量，例如提例如石油泄漏和重金属污高酵母菌的酒精发酵效率染环境中的基因工程土壤修复水污染治理空气净化生物能源转基因微生物可以降解污染基因工程技术可以开发出能转基因植物能够吸收空气中基因工程技术可以提高生物物，例如石油和重金属，改够降解水体污染物的微生物，的污染物，例如二氧化碳和燃料的产量和效率，减少化善土壤质量提高水体自净能力二氧化硫，改善空气质量石燃料的依赖生物安全问题转基因生物可能对生态系统造成威胁它们可能与野生生物杂交，引入新的有害基因或破坏生态平衡转基因生物可能导致新的疾病传播它们可能携带新的病毒或细菌，或使现有病原体更具传染性转基因食物的安全问题一直存在争议一些人担心它们可能对人类健康造成潜在风险伦理问题基因隐私基因歧视基因武器人类尊严基因信息包含个人遗传信基因检测结果可能会被用基因工程技术可能会被用基因改造可能会改变人类息，对个人隐私构成威胁，于歧视性行为，例如保险于制造基因武器，对人类的本质，引发对人类尊严需要加强法律法规保护公司拒保或雇主拒绝雇佣安全构成重大威胁的伦理争议基因诊断与基因治疗基因诊断基因治疗基因检测利用基因分析技术，诊断遗传性通过基因修饰或补充，治疗遗传检测个体基因突变，预测患病风疾病，如镰状细胞贫血症、囊性性疾病，如遗传性免疫缺陷症、险，如肿瘤易感基因检测、药物纤维化等癌症等代谢基因检测未来发展趋势合成生物学基因编辑技术基因测序技术合成生物学是未来基因工程的重要方等基因编辑技术不断发展，测序技术成本降低，速度提升，应用CRISPR-Cas9向精准高效场景不断扩展通过人工设计和合成新的生物系统，应用于疾病治疗、作物改良等领域，推动精准医疗、个性化健康管理等领解决人类面临的挑战带来突破性进展域发展实验操作演示演示重组DNA技术的基本操作，例如限制性内切酶消化、连接反应、转化等可以通过视频或动画的方式展示实验过程，并结合讲解，使学生更直观地理解实验原理和步骤在演示过程中，可以重点讲解一些操作技巧，例如如何进行电泳分析、如何判断克隆成功等同时，也应强调实验安全注意事项，确保学生在操作过程中安全实验操作注意事项安全操作仪器使用样本处理废物处理操作过程中，应佩戴防护熟悉各种仪器的使用说明样本处理应在无菌环境下实验产生的废物应按照相服，手套，口罩等避免书操作前检查仪器是否进行操作过程中，要防关规定进行处理不可随接触有毒有害物质使用完好，并进行预热操作止污染，并做好记录实意丢弃，以免造成环境污试剂前，要仔细阅读说明过程中要保持仪器清洁验结束后，应进行适当的染书，按规范操作消毒处理总结重组技术农业DNA改变了生物学研究，开启了生物技术时代抗虫、抗病、高产作物医药工业基因诊断、基因治疗、药物开发生物材料、生物能源讨论与交流应用前景伦理挑战探讨基因工程技术在各个领分析基因工程技术发展带来域中的应用前景，例如农业、的伦理问题，例如基因编辑医药、工业和环境保护分的安全性、基因歧视等讨享最新的研究成果和应用案论如何构建合理的伦理规范，例确保基因工程技术安全和负责任地应用未来方向展望基因工程技术未来发展方向，例如基因治疗、合成生物学等探讨如何推动基因工程技术持续创新，造福人类。