基因工程与转基因生物PPT课件.pptx

基因工程，又称重组DNA技术，是20世纪70年代遗传学的重要分支，涉及对不同来源的DNA进行体外剪切、重组，并将其导入宿主细胞，以改变宿主细胞的遗传特性，产生新的基因产物。这个过程的核心是理解基因、DNA以及它们与染色体之间的关系。 基因是遗传信息的基本单位，它包含了一段特定的DNA序列，决定了一个特定的蛋白质或RNA分子的合成。DNA是基因的物理载体，存在于染色体上，负责存储和传递遗传信息。染色体是由DNA和蛋白质组成的复杂结构，负责在细胞分裂时维持遗传信息的完整性和有序性。 基因工程的操作过程中，首先需要基因的剪刀——限制性内切酶，这些酶能特异性识别DNA序列并在特定位置切割，产生具有互补黏性末端的DNA片段。接着，基因的针线——DNA连接酶将这些互补的末端连接起来，恢复DNA分子的完整性。为了将外源基因送入宿主细胞，需要基因的运输工具——运载体，如质粒、噬菌体和病毒。这些运载体需要具备一定的条件，例如能够与目的基因结合，能进入宿主细胞并自我复制，且常常带有标志基因以便筛选。 基因工程的基本步骤包括：通过直接分离或人工合成方法获取目的基因；选择合适的运载体，用相同的限制酶切割运载体和目的基因，使两者产生相同的黏性末端，然后在DNA连接酶的帮助下形成重组DNA；再者，通过转化、转染等方式将重组DNA导入宿主细胞，如细菌，有时需要使用CaCl2处理来提高细胞的通透性；通过筛选含有目的基因的细胞，鉴定并扩增那些成功表达了目的基因的细胞。 基因工程的发展史与生物学的多个重大发现密切相关，如DNA作为遗传物质的确证、DNA的双螺旋结构、半保留复制机制、中心法则的提出和密码子系统的建立。此外，限制性内切酶、DNA连接酶和载体的使用，以及逆转录酶的发现，都是推动基因工程发展的关键里程碑。自1973年首次成功实现基因重组以来，基因工程已经取得了显著的进步，包括在动物和植物中的应用，如将大鼠生长激素基因转入小鼠，以及将Ti质粒用于植物细胞的转化，开启了基因改良的新时代。