《重组DNA技术交》课件

重组技术DNA重组DNA技术是生物技术领域的一项革命性技术它通过将来自不同生物体的DNA片段连接起来，创造出新的基因组合课程目标了解重组DNA技术的原理掌握重组DNA技术的应用培养科学研究能力掌握重组DNA技术的基本步骤，包括了解重组DNA技术在医学、农业、工通过案例分析和实验操作，培养学生基因的克隆、表达和应用业等领域的应用实例独立思考和解决问题的能力的化学结构DNA脱氧核糖核酸（DNA）是生物体的遗传物质，由核苷酸组成每个核苷酸包含一个脱氧核糖、一个磷酸基团和一个含氮碱基DNA中的含氮碱基有四种腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）双螺旋模型DNADNA双螺旋模型由沃森和克里克于1953年提出，是遗传物质的结构基础模型揭示了DNA的结构，双螺旋结构是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成两条链通过碱基配对以氢键连接，腺嘌呤与胸腺嘧啶配对，鸟嘌呤与胞嘧啶配对，形成螺旋结构该模型解释了DNA的复制和遗传信息的传递机制的复制DNA解旋1DNA双螺旋解开成两条单链引物合成2引物酶合成RNA引物延伸3DNA聚合酶以引物为起点，复制DNA连接4连接酶连接断裂的DNA片段DNA复制过程需要多种酶参与，包括DNA解旋酶、引物酶、DNA聚合酶和连接酶该过程遵循半保留复制模式，即新合成的DNA分子含有一条来自亲本的DNA链和一条新合成的DNA链的转录DNARNA聚合酶识别启动子1RNA聚合酶识别DNA模板上的启动子序列，并与之结合，启动转录过程RNA聚合酶沿模板移动2RNA聚合酶沿着DNA模板链移动，并根据碱基配对原则，将对应核苷酸连接成RNA链转录终止3RNA聚合酶遇到终止子序列，转录过程停止，新合成的RNA链从DNA模板上脱落的转译DNADNA的转译是遗传信息从mRNA到蛋白质的过程，发生在细胞质中的核糖体上氨基酸激活1氨基酸与tRNA结合，形成氨基酰-tRNA起始2起始密码子AUG识别，核糖体结合mRNA延伸3tRNA携带氨基酸，根据密码子配对终止4终止密码子识别，蛋白质释放转译过程需要多种酶和蛋白质参与，包括氨基酰-tRNA合成酶、起始因子、延伸因子和释放因子限制性内切酶特异性识别序列切割DNA分子12识别DNA分子中特定的核在识别位点的特定位置切苷酸序列，例如，EcoRI割DNA双链，产生粘性末识别GAATTC序列端或平末端广泛应用于基因工程3用于构建重组DNA分子，克隆基因，以及基因组分析质粒和重组质粒质粒重组质粒质粒是细菌或酵母菌等生物重组质粒是指将外源基因片体内独立于染色体外存在的段插入到质粒中，形成的新环状DNA分子质粒可以独的质粒，用于基因克隆和表立复制，并能在宿主细胞中达稳定遗传重组质粒的应用重组质粒可用于生产药物、疫苗、酶等，以及转基因生物的构建重组DNA技术的基本步骤目标基因的获取通过提取、克隆或人工合成获取目标基因，这是重组DNA技术的核心步骤目标基因是指需要进行重组的特定基因序列载体的选择和构建选择合适的载体，通常是质粒或病毒，并将目标基因插入载体中，形成重组载体载体能够将目标基因带入宿主细胞并进行复制重组载体的导入将重组载体导入受体细胞，可以使用转化、转染或显微注射等方法将重组载体导入细菌、动物细胞或植物细胞等宿主细胞目的基因的表达导入宿主细胞的重组载体在细胞内复制并表达目标基因，产生所需的蛋白质或其他产物目标基因的表达可受宿主细胞的调控目的基因的检测和筛选使用分子生物学技术检测重组细胞中目的基因的存在和表达通过筛选，获得包含目的基因的克隆细胞，并进行进一步研究或应用基因文库的构建目标基因的获取1从生物体中提取目标基因基因片段的连接2将目标基因插入载体中载体的转化3将重组载体导入宿主细胞文库的筛选4筛选含有目标基因的克隆基因文库是一个包含特定生物体所有基因的集合，是开展基因克隆、基因组分析等研究的重要资源构建基因文库需要一系列步骤，包括目标基因的获取、基因片段的连接、载体的转化、文库的筛选等，这些步骤需要运用多种技术，如限制性内切酶消化、DNA连接酶连接、细菌转化等大肠杆菌的转化123制备感受态细胞重组质粒转化筛选转化子将大肠杆菌培养至对数生长阶段，用将重组质粒与感受态细胞混合，在冰在含有抗生素的培养基上培养转化后CaCl2溶液处理，使其细胞壁变得松浴中使质粒进入细胞，然后用热激处的细菌，只有携带重组质粒的细菌才散，更容易接受外源DNA理，促进质粒进入细菌细胞能生长，从而筛选出转化成功的细菌蛋白质的表达转录将DNA上的基因信息转录成mRNA翻译在核糖体上，mRNA上的遗传密码被翻译成蛋白质氨基酸序列蛋白质折叠新合成的蛋白质链会折叠成特定的三维结构，以执行其功能蛋白质修饰许多蛋白质在翻译后会经历进一步的修饰，如糖基化、磷酸化等蛋白质转运蛋白质被转运到其最终的目的地，以发挥其特定功能基因表达的调控转录调控翻译调控转录因子控制基因表达的起始，影响mRNA合成速率翻译起始因子结合mRNA5端帽子结构，启动蛋白质合成蛋白质-DNA相互作用、染色质结构和表观遗传修饰影响转录水平微小RNA（miRNA）和反义RNA（antisense RNA）可抑制翻译或降解mRNA基因工程技术在医学上的应用治疗疾病疾病诊断通过基因工程技术，可制造出治疗基因检测技术可用于诊断遗传疾性蛋白，如胰岛素、干扰素等，用病、感染性疾病，甚至预测疾病风于治疗遗传疾病、癌症、感染等险疫苗开发药物开发基因工程技术可用于开发更安全、通过基因工程技术，可生产出新的高效的疫苗，如重组蛋白疫苗、药物，如治疗性抗体、基因治疗药DNA疫苗等物等基因工程技术在农业上的应用提高作物产量改善作物品质转基因作物具有更高的抗虫、基因工程技术可以改善作物抗病、抗逆性，产量显著提的营养成分、口感和外观，高提高商品价值减少农药使用提高资源利用率抗虫转基因作物可以减少农基因工程技术可以提高作物药的使用量，有利于环境保对水分和养分的利用效率，护节约资源基因工程技术在工业上的应用工业酶的生产生物塑料的生产生物燃料的生产利用基因工程技术可以高效生产各种利用基因工程技术生产可生物降解的利用基因工程技术生产生物燃料工业酶生物塑料例如，利用基因工程生产的生物乙醇例如，利用基因工程生产的蛋白酶、例如，利用基因工程生产的聚羟基烷和生物柴油淀粉酶和脂肪酶酸酯PHA塑料基因工程的安全性问题

1.生物安全风险

2.健康安全风险12例如，转基因生物可能对生态系统造成潜在的威胁，例基因工程食品可能对人体健康造成潜在的风险，例如过如对非目标生物的负面影响敏反应或其他健康问题

3.道德和伦理问题

4.社会和经济影响34基因工程技术引发了一些道德和伦理问题，例如人类基基因工程技术可能对社会和经济产生深远的影响，例如因改造和克隆技术对农业和医疗保健的影响伦理和社会风险伦理问题环境风险社会风险生物多样性风险基因工程技术可能造成对人类转基因生物是否会对生态系统基因工程技术的应用可能会导基因工程技术的应用可能导致健康的潜在风险，例如，转基造成破坏，例如，转基因作物致社会不平等，例如，基因治生物多样性的减少，例如，转因食物是否会对人体造成不可可能导致杂草和害虫的抗性增疗的成本可能过高，只有富人基因作物可能取代传统作物，预知的影响？强才能负担得起导致生物多样性的丧失案例分析胰岛素的生产1胰岛素是一种重要的蛋白质激素，可以调节血糖水平以前，胰岛素是从猪、牛等动物的胰脏中提取的但是，动物胰岛素存在免疫原性，容易引起过敏反应随着基因工程技术的发展，科学家可以将人胰岛素基因转入细菌，然后在细菌中大量生产人胰岛素这种人胰岛素与人体自身的胰岛素完全相同，具有更高的安全性案例分析转基因植物2转基因植物是指利用基因工程技术，将外源基因导入植物基因组，并使其稳定遗传的植物转基因植物的应用主要包括抗虫、抗病、抗除草剂等方面的应用例如，抗虫棉可以有效地抵抗棉铃虫的侵害，减少农药的使用，提高棉花的产量转基因植物的应用前景广阔，但其安全性问题也备受关注因此，对于转基因植物的应用，需要进行科学的评估和监管案例分析基因治疗3遗传疾病的治疗病毒载体基因治疗的应用基因治疗的目标是通过替换、修复或病毒载体通常用于将治疗基因传递到•囊性纤维化沉默缺陷基因来治疗遗传疾病目标细胞中，例如腺病毒或逆转录病•血友病毒•癌症案例分析克隆技术4克隆技术是指利用生物技术，从生物体中获得遗传物质，并通过无性繁殖的方式复制出与之完全相同的个体克隆技术应用于生物科学研究，如药物开发、疾病治疗、器官移植等领域克隆技术的伦理问题也引发了广泛的关注，例如，克隆技术的应用是否会侵犯人类的尊严，是否会造成生物多样性的减少等技术发展趋势精准基因编辑个性化医疗CRISPR-Cas9等技术的应用，使基因编辑更精准有效，应基因检测技术的发展，为精准医疗提供基础，可根据个人用于治疗遗传疾病、作物改良等领域基因信息进行疾病预测、药物选择等合成生物学发展迅速，可用于设计和构建新功能的生物系基因治疗技术不断发展，可用于治疗遗传疾病，未来将成统，应用于医药、材料、能源等领域为治疗多种疾病的重要手段实验操作演示准备工作1收集实验材料操作步骤2按照实验步骤进行操作观察结果3记录实验现象总结分析4分析实验结果，得出结论实验操作要点显微镜操作移液操作准确调节焦距，清晰观察目标准确使用移液器，防止交叉污染电泳操作无菌操作小心操作，避免样品挥发或污染严格遵循无菌操作规范，防止细菌感染实验安全注意事项个人防护操作规范戴手套和防护眼镜，避免接触有害物质严格遵循实验步骤，避免意外事故发生废弃物处理实验室环境按照规范处理实验废弃物，避免污染环境保持实验室通风良好，远离易燃易爆物品实验报告要求实验目的实验材料与方法12简要概述实验的理论基础详细记录所用试剂、仪器和目的和实验步骤实验结果与分析结论与讨论34展示实验结果，并进行分总结实验结果，并提出建析和讨论议课程总结与讨论重组DNA技术道德和社会影响重组DNA技术是一种强大的工具，它改变了我们理解和利随着重组DNA技术的快速发展，它也带来了道德和社会问用生命的方式它在医学、农业和工业领域带来了革命性题，例如转基因生物的安全性、基因隐私和对人类基因库的变化通过基因改造，我们可以开发治疗疾病的新方法，的潜在影响因此，在使用这种技术时，必须慎重考虑其提高作物产量，并生产新的材料潜在的影响课程考核方式课堂参与实验报告期末考试积极参与课堂讨论，回答老师提问，认真完成实验操作，撰写实验报告，考核学生对重组DNA技术理论知识的并完成课后作业体现对重组DNA技术的理解和操作能掌握程度，包括基本概念、原理和应力用等。