2020-2021学年高一下学期人教版生物必修二6.2 基因工程及其应用第2课.pptxVIP

2025/07/11

基因工程及其应用

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CONTENTS

目录

01

基因工程概述

02

基因工程的原理

03

基因工程技术流程

04

基因工程的应用实例

05

基因工程的伦理与法律问题

基因工程概述

01

基因工程定义

基因编辑技术

基因工程中，CRISPR-Cas9等基因编辑技术允许科学家精确修改生物的基因组。

重组DNA技术

重组DNA技术是基因工程的核心，它涉及将不同生物的DNA片段拼接在一起，创造出新的遗传组合。

基因克隆过程

基因克隆是基因工程的一个重要步骤，通过它可以在体外大量复制特定的基因片段。

基因工程的重要性

疾病治疗

基因工程技术用于开发基因疗法，治疗遗传性疾病，如囊性纤维化和镰状细胞贫血。

农业生产

通过基因工程改良作物，提高产量和抗病虫害能力，如转基因大豆和抗旱玉米。

环境保护

基因工程在生物修复中发挥作用，利用微生物分解污染物，治理土壤和水体污染。

生物制药

利用基因工程技术生产重组蛋白药物，如胰岛素和生长激素，改善治疗效果。

基因工程的原理

02

DNA重组技术

限制性内切酶的应用

限制性内切酶切割特定DNA序列，为基因片段的插入和重组提供精确的粘合点。

载体的选择与使用

使用质粒、病毒等载体将外源基因导入宿主细胞，实现基因的稳定表达和复制。

基因克隆过程

通过PCR扩增目标基因，然后将其插入载体，转化宿主细胞，进行基因的克隆和表达。

基因克隆过程

选择目标基因

科学家通过特定的筛选方法，从DNA片段中挑选出具有特定功能的目标基因。

载体构建与转化

将目标基因插入到载体中，然后将重组载体导入宿主细胞，实现基因的复制和表达。

基因表达调控

转录水平调控

通过启动子、增强子等调控元件，转录因子可激活或抑制基因的转录过程。

RNA加工调控

剪接体的选择性剪接可产生多种mRNA变体，影响基因表达的多样性和复杂性。

翻译后修饰调控

蛋白质翻译后修饰如磷酸化、泛素化等，可改变蛋白质活性，调控其功能。

表观遗传调控

DNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传机制，可影响基因的表达而不改变DNA序列。

基因工程技术流程

03

目的基因的获取

选择目标基因

科学家通过特定的筛选技术，从DNA片段中挑选出具有特定功能的目标基因。

载体构建

将目标基因插入到载体（如质粒）中，构建出可以进行复制和表达的重组DNA分子。

转化宿主细胞

将重组DNA导入宿主细胞（如细菌或酵母），通过细胞分裂实现目标基因的大量复制。

筛选和表达

通过抗生素筛选等方法，挑选出成功转化的细胞，并诱导目标基因在宿主细胞内表达。

载体的选择与构建

基因编辑技术

基因编辑技术如CRISPR-Cas9允许科学家精确修改生物的基因组，是基因工程的重要组成部分。

重组DNA技术

重组DNA技术涉及将不同生物的DNA片段拼接在一起，创造出具有新特性的DNA分子。

基因克隆过程

基因克隆是指在体外复制特定基因片段，用于进一步研究或作为治疗手段。

转化与筛选

限制性内切酶的应用

利用特定的限制性内切酶切割DNA，为基因片段的插入和重组提供准确的粘合点。

载体的选择与使用

选择合适的质粒、病毒或人工染色体作为载体，将外源基因导入宿主细胞中。

基因克隆与表达

通过DNA重组技术克隆特定基因，并在宿主细胞内实现基因的表达，生产目标蛋白。

基因表达与鉴定

转录水平调控

通过启动子、增强子等调控元件，转录因子可激活或抑制基因的转录过程。

RNA加工调控

mRNA前体的剪接、加帽和加尾等修饰过程可被调控，影响基因表达产物。

翻译后修饰调控

蛋白质翻译后可经过磷酸化、泛素化等修饰，改变其活性和稳定性。

表观遗传调控

DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传机制可调控基因的表达，不改变DNA序列。

基因工程的应用实例

04

医药领域的应用

治疗遗传性疾病

基因工程技术使得科学家能够修复或替换有缺陷的基因，为治疗遗传性疾病提供了可能。

提高作物产量

通过基因工程改良作物，可以增强其抗病虫害能力，提高产量，确保粮食安全。

环境保护

基因工程在环境保护方面发挥作用，如通过基因改造微生物来分解污染物。

药物开发

基因工程技术加速了新药的研发进程，使得针对特定疾病的个性化药物成为可能。

农业领域的应用

选择目标基因

科学家通过特定的筛选方法，从DNA片段中挑选出具有特定功能的目标基因。

载体构建

将目标基因插入到载体DNA中，构建重组DNA分子，以便在宿主细胞中进行复制和表达。

宿主细胞转化

将重组DNA导入宿主细胞，如细菌或酵母，通过细胞分裂实现基因的大量复制。

筛选和表达

通过抗生素抗性等筛选方法，挑选出成功转化的宿主细胞，并诱导目标基因表达产生蛋白质。

工业领域的应用

01

基因工程的科学基础

基因工程是基于分子生物学原理，通过人为方法改变生物的遗传物质。

02

基