基因工程培训课程

基因编辑技术主要包括ZFNs、 TALENs和CRISPR-Cas9等技术。
基因表达调控技术
基因表达调控技术是指通过调节 目的基因的表达水平来改变生物
体的性状。
基因表达调控技术主要包括启动 子调控、RNA干扰、小分子 RNA调节等技术。
基因表达调控技术的应用包括治 疗肿瘤、抗病毒治疗、改善作物
品质等方面。
基因工程及其应用培训
• 基因工程简介 • 基因工程的主要技术 • 基因工程的应用领域 • 基因工程的安全与伦理问题 • 未来展望
01
基因工程简介
基因工程的定义
01
基因工程：指在细胞外对DNA进
行剪切、拼接、重组，然后将重
组后的DNA导入受体细胞，并使
其表达产生所需的蛋白质的技术
。
02
基因工程是生物技术的核心技术 之一，具有广泛的应用前景。
。
农业基因工程
通过基因工程技术改良 作物，提高产量和抗性 ，解决全球粮食安全问
题。
THANK YOU
催化、洗涤剂、纺织等领域。
生物燃料
通过基因工程技术改良微生物，生 产可再生生物燃料，减少对化石燃 料的依赖。
食品工业
利用基因工程技术改良食品原料和 添加剂，提高食品品质和安全性。
04
基因工程的安全与伦理问题
基因工程的潜在风险
生态风险
基因工程可能导致基因污染，破 坏自然生态平衡。
健康风险
基因工程可能产生新的疾病或改 变原有疾病的特性，对人类健康
基因工程的历史与发展
基因工程的起源可以追溯到20世纪 70年代，当时科学家们开始探索 DNA的结构和功能。
随着技术的不断进步，基因工程逐渐 发展成为一门独立的学科，并广泛应 用于医学、农业、工业等领域。

（2）将重组DNA导入动物细胞
显微注射技术
提纯基因表达载体 体外显微注射入受精卵
受精卵移植
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之 处，请联系网站或本人删除。
1.将重组DNA导入植物细胞
农杆菌转化法 基因枪法
2.将重组DNA导入动物细胞 显微注射技术（最多、最有效） 3.将重组DNA导入微生物细胞 Ca2+处理，以增加细菌细胞壁的通透性。
第二节 基因工程的原理和技术
一、教学目标： 1.了解基因工程的基本原理。 2.描述重组DNA技术的基本步骤。 二、教学重点、难点： 基因工程的基本原理和基本操作步骤。
本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之
一、基因工程处，的请联原系理网站和或本操人删作除。步骤：
原理：让人们感兴趣的基因（目的基因）在 宿主细胞中稳定和高效表达。 ①目的基因的获取； ②形成重组DNA分子； ③重组DNA 导入受体细胞；
C．①②③④
D．①②④⑥
3本.文基档因所工提供程的又信息叫仅基供因处参，考拼请之接联用系，技网不术站能。或作本为科人学删除依据。，请勿模仿；如有不当之 (1)在该技术中，用人工合成方法获得目的基因的途径之 一是：以目的基因转录的 信使RNA为模板，逆转录 成互 补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA(目的。基因)
酵母菌和动植物细胞等。
• 将目的基因导入受体细胞的原理 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
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（1）将重组DNA导入植物细胞
农杆菌转化法 基因枪法
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91%
道德约束
伦理审查机制 公众舆论监督
基因工程的挑战与机遇
01 技术挑战
基因编辑精准性和安全性
02 伦理问题
人类基因改造的道德边界
03 全球性问题
基因资源公平共享与利用
个人对基因工程未来发展的思 考
未来基因工程的发展将面临技术、伦理、法律等 多重挑战，但也蕴含着巨大的机遇。我希望基因 工程能够在保障安全的前提下，更好地造福人类， 推动社会的可持续发展。
DNA的结构 和功能
探究基因的基本 构成
CRISPRCas9应用
探讨基因工程领 域的革新之举
91%
基因编辑技 术原理
了解基因改造的 技术手段
未来基因工程的趋势
01 医学领域发展
探索基因治疗的无限可能
02 农业创新
推动粮食生产的革新
03 生态环境保护
应对气候变化挑战
结语
基因工程是当代科技领域的重要发展方向，未来 其在医疗、农业、生态等领域的应用将日益广泛。 本次培训资料旨在为学员提供全面系统的基因工 程知识，帮助他们在未来的道路上更加自信地探 索和创新。
基因工程在农业的前景
农作物改良
提高产量和抗病 性
农业绿色发 展
减少化肥农药使 用
91%
动物繁育
改良品种特性
基因工程在环境保护的作用
资源利用
提高资源利用效率 减少资源浪费
环境修复
修复土壤污染 改善空气质量
生态环境保护
维护生态平衡 保护物种多样性
91%
气候变化应对
降低温室气体排放 减缓全球变暖
基因工程在教育科研的未 来
基因工程在医学领域 具有广泛应用，可以 帮助治疗疾病，预防 遗传疾病的传播。个 性化医学也得到推动， 药物研发也受益于基 因工程技术。

（三）基因操作的基本步骤
受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因 完成了表达吗？
不能，受体细胞必须表现出特定的性状， 才能说明目的基因完成了表达。
若不能表达，要 对抗虫基因再进 行修饰。
二、基因工程的应用
1、基因工程与作物育种
运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、 抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具 有特殊用途的动、植物。
DNA连接酶
•
★延伸：DNA聚合酶的作用和DNA连接酶
有何异同？
[牛刀小试] 依图示有关工具酶功能的叙述，不正确 的是（ ）
• A、连接b处的酶为RNA聚合酶 • B、连接a处的酶为DNA连接酶 • C、切断b处的酶为解旋酶 • D、切断a处的酶为限制性核酸 • 内切酶
（二）基因操作的工具
外源基因(如人胰岛素基因)怎样才能 导入受体细胞(如大肠杆菌细胞)？
人体组织细胞
提取Βιβλιοθήκη 普通大肠杆菌 (不能分泌胰岛素)
胰岛素基因 与运载体DNA拼接 大肠杆菌(含胰岛素基因)
导入
你认为上述培育转 基因大肠杆菌的关
键步骤有哪些？
转基因大肠杆菌 (能分泌胰岛素)
培育转基因大肠杆菌的关键步骤
1.ONE
胰岛素基 因从人体 细胞内提 取出来
2.TWO
胰岛素基 因与运载 体DNA连接
原 理：基因重组
操作水平： DNA分子水平
结 果：定向地改造生物的遗传性状， 获得人类所需要的品种。
供体细胞 目的基因 受体细胞 获得新性状
★延伸：为什么不同生物的基因 相互转移后，转基因生物能表达 相应的遗传性状？（提示：遗传 密码）
• 不同的生物，共用一套遗传密码。
培育转基因大肠杆菌的简要过程

伦理、法规与安全问题探讨
基因工程伦理道德问题思考
人类基因编辑的界限与争议
01
探讨基因编辑技术在人类身上的应用范围，以及由此引发的伦
理道德争议。
基因歧视与平等权利
02
分析基因信息可能导致的歧视问题，以及如何保障个人的平等
权利。
动物基因改造的伦理考量
03
讨论动物基因改造的合理性、道德界限以及对生态环境的影响
筛选注意事项
在筛选过程中，需要注意选择合适 的筛选方法、避免假阳性或假阴性 结果的出现，以及保证筛选结果的 稳定性和可靠性。
05
CATALOGUE
蛋白质表达纯化与功能研究
蛋白质表达系统选择及优化
原核表达系统
大肠杆菌表达系统的优化 ，包括启动子、宿主菌和 培养条件的选择。
真核表达系统
酵母、昆虫和哺乳动物细 胞表达系统的比较与选择 。
高效性
CRISPR-Cas9系统具有高度的特异性，能够准确 识别并切割目标DNA序列，实现高效的基因编辑 。
简便性
CRISPR-Cas9实验操作相对简单，不需要复杂的 克隆步骤，大大缩短了实验周期。
其他基因编辑技术简介
ZFNs（锌指核酸酶）
利用锌指蛋白识别特定DNA序列，并通过核酸酶进行切割。但ZFNs设计复杂，特异性相 对较低。
国内发展现状
近年来，中国在基因工程领域取得了显著进展，包括基因编辑技术的研发、基因 治疗临床试验的开展、以及农业生物技术的广泛应用等。
国外发展现状
国际上，基因工程领域的研究和应用同样活跃，尤其在基因测序、合成生物学、 以及基于CRISPR-Cas9系统的基因编辑技术等方面取得了重要突破。
未来发展趋势与挑战
TALENs（转录激活因子样效应物核酸酶）

第2节
基因工程 及其应用
设想
能否让热带鱼 也能发光?
能发光的水母பைடு நூலகம்不能发光的热带斑马鱼
能产生人胰岛素的大肠杆菌
基因工程：又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。
通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某 种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种 生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
原 理： 基因重组
将合成的胰岛 素基因导入大肠杆 菌，每2000L培养液 就能产生100g胰岛 素！使其价格降低 了30%-50%!
3、环境污染治理
基因工程做成的“超级细菌”能吞食和 分解多种污染环境的物质。
通常一种假单孢 杆菌只能分解石油中 的一种烃类．用基因 工程培育成功的“超 级细菌”却能分解石 油中的多种烃类化合 物。 科学家还培育出能吞食转化汞、镉等重金属，分 解DDT等毒害物质的细菌。
Ａ．①② Ｂ．③④ Ｃ．①④ Ｄ．②③
2.基因工程的正确操作步骤是（ ） ①使目的基因与运载体结合 ②将目的基因导入受体细胞 ③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求 ④提取目的基因
Ａ． ③②④① Ｃ． ④①②③
Ｂ． ②④①③ Ｄ． ③④①②
细菌和人是差异非常大的两种 生物,为什么通过基因重组后,细菌 能够合成人体的某些蛋白质呢?
AATTCCCTAA GGGATT
２、基因的针线──DNA连接酶
连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末 端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
用同种限制酶切割
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G

（2）具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；
酶
酶
阻抑物与乳糖结合后构象发生了改变，因而不能与操纵基 因结合，使得结构基因进行转录。
基因工程 产品
抗虫害的玉米
转鱼抗寒基因 的番茄
转基因鲑
乳汁中含有人 生长激素的转 基因牛(阿根
廷)
转黄瓜抗青枯病基 因的甜椒
资料
位于费城托马斯· 杰斐逊大学的希拉里和她的同事成 功地将人体狂犬病抗体的DNA译码移入烟草作物中。
•
• 如：GAA GG GGG CCC
(2)切点： 磷酸二酯键
※与DNA酶有什么区别？
G
C
A
T
A
T
T
A
T
A
C
G
●实质：
限制酶： 能识别和切割双链DNA分子特异序列的核酸水解酶
DNA酶：不特异性识别序列水解DNA
●水解产物：
限制酶： DNA片段 DNA酶： 基本单位——脱氧核苷酸
BamH I
Bag II
5’ G G A T C C 3’
5’ A G A T C C 3’
3’ C C T A G G 5’
3’ C C T A G A 5’
5’ G
G A T C C 3’
3’ C C T A G
G 5’
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
同种限制酶切
原核细胞基因的结构
非编码区 编码区上游
编码区
非编码区 编码区下游
RNA聚合酶
结合位点
调控遗传信息的表达
③RNA聚合酶结合位点：RNA聚合酶能够识别调控序列中的结
合位点，并与其结合。转录开始后，RNA聚合酶沿DNA分子移 动，并与DNA分子的一条链为模板合成RNA。转录完毕后， RNA链释放出来，紧接着RNA聚合酶也从DNA模板链上脱落下 来。