高三生物二輪復(fù)習(xí)課件：9-17基因工程與細(xì)胞工程

高三生物二輪復(fù)習(xí)課件：9-17基因工程與細(xì)胞工程基因技術(shù)和細(xì)胞工程是現(xiàn)代生物學(xué)的兩個分支，對人類社會的進(jìn)步和發(fā)展產(chǎn)生了舉足輕重的影響。本課件將為大家系統(tǒng)講解基因工程和細(xì)胞工程的相關(guān)知識，為即將進(jìn)行高考的同學(xué)們提供幫助?；蚬こ谈攀龌蚬こ淌侵咐矛F(xiàn)代生物技術(shù)對目標(biāo)細(xì)胞的基因進(jìn)行人工改造和修飾，從而使其具有某種特定的性狀或功能。這一技術(shù)已廣泛運(yùn)用在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)和工業(yè)等領(lǐng)域。起源基因工程技術(shù)起源于1970年代。應(yīng)用基因工程技術(shù)可用于基因療法、生產(chǎn)高效特種酶和改良農(nóng)作物等眾多領(lǐng)域。局限基因工程技術(shù)也存在著一些不確定風(fēng)險(xiǎn)和倫理問題。DNA重組技術(shù)利用DNA分子的重組技術(shù)，可以在分子水平上對物種進(jìn)行改良和進(jìn)化。其中最常用的重組技術(shù)是基于DNA重組酶的操作。1發(fā)現(xiàn)人們從大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)了第一種限制酶，為DNA重組技術(shù)打下了基礎(chǔ)。2概念重組技術(shù)是指將不同的DNA片段組合到一起，從而形成一個新的、功能完整的基因。3應(yīng)用利用重組技術(shù)，不僅可以生產(chǎn)新型基因藥，還可以用于改良農(nóng)作物品種，以及利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)對植物進(jìn)行農(nóng)藝性狀改良。限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶是指在特定的核酸序列上切割DNA或RNA分子。其主要作用是幫助分離并定位目標(biāo)基因，從而可實(shí)現(xiàn)基因工程。結(jié)構(gòu)限制性內(nèi)切酶含有兩種剪切酶，分別是外切型和內(nèi)切型剪切酶。應(yīng)用限制性內(nèi)切酶在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中得到了廣泛的應(yīng)用。工作原理限制性內(nèi)切酶會在特定的核酸序列上切割DNA，當(dāng)兩個粘性端口結(jié)合時，就會形成一個連續(xù)的DNA鏈。DNA聚合酶鏈反應(yīng)聚合酶鏈反應(yīng)是一種基于DNA合成的技術(shù)，可以通過模擬DNA的自然復(fù)制過程來擴(kuò)增DNA樣本。這一技術(shù)已成為現(xiàn)代分子生物學(xué)研究的重要工具。1原理聚合酶鏈反應(yīng)的復(fù)制過程可以被分為三個步驟：變性、退火和延伸。2應(yīng)用聚合酶鏈反應(yīng)已成為許多現(xiàn)代分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要工具，例如基因組測序和DNA指紋鑒定。3革命性聚合酶鏈反應(yīng)的發(fā)明，不僅極大提高了實(shí)驗(yàn)效率，也加速了生物學(xué)研究的發(fā)展?；驇旎驇焓侵甘占蛢Υ娓黝惿锏幕蛐畔ⅲ瑸樯茖W(xué)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。目前，國際上已建立了許多基因庫，如人類基因組庫、動物基因庫和植物基因庫等。意義基因庫的建立和使用，可以為許多領(lǐng)域的研究提供重要的資源。操作基因庫的操作方式有兩種：第一種是文獻(xiàn)法，即通過分析文獻(xiàn)中提到的基因信息；第二種是實(shí)驗(yàn)法，通過實(shí)驗(yàn)采集到生物材料并進(jìn)行DNA提取和測序。應(yīng)用基因庫技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保和工業(yè)等領(lǐng)域。質(zhì)粒載體質(zhì)粒載體是指可以把外源DNA插入到其中，然后把這個新的組合體轉(zhuǎn)移到細(xì)胞中，進(jìn)而產(chǎn)生新的生物功能的DNA分子。質(zhì)粒載體的發(fā)現(xiàn)與使用，為基因工程的發(fā)展提供了關(guān)鍵性的技術(shù)保障。功能質(zhì)粒載體具有可以編碼附加功能的能力。例如可以編碼對抗抗生素的抗性基因，從而在細(xì)菌中檢測到特定的DNA。結(jié)構(gòu)質(zhì)粒載體通常由DNA雙鏈環(huán)序列構(gòu)成，這些序列既可以自主復(fù)制，也可以插入宿主DNA中。應(yīng)用質(zhì)粒載體在基因工程實(shí)驗(yàn)中，被廣泛用于基因的表達(dá)、選擇、不定性、轉(zhuǎn)移和植入等方面。基因轉(zhuǎn)移技術(shù)基因轉(zhuǎn)移技術(shù)是指將特定基因從一種生物體內(nèi)轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)的技術(shù)手段。利用這一技術(shù)，可以在其它物種中表達(dá)出某些目標(biāo)基因，并產(chǎn)生一些具有特殊性質(zhì)的生物。1方法基因轉(zhuǎn)移技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法主要有三種：微射、過氧乙酸鈣沉淀法和蛋白質(zhì)包膜法。2應(yīng)用基因轉(zhuǎn)移技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域等方面有廣泛的應(yīng)用。3前途隨著技術(shù)日益成熟，基因轉(zhuǎn)移技術(shù)在未來的生物工程學(xué)研究中將發(fā)揮越來越重要的作用?；蚯贸c基因靶向編輯技術(shù)基因敲除技術(shù)是指通過RNA干擾、氫化酶結(jié)合酶切割體和鎖核酸的方式，來改變目標(biāo)基因的表達(dá)或產(chǎn)生不活性蛋白質(zhì)的一種技術(shù)。而基因靶向編輯技術(shù)則是指通過特殊的酶切割體，對基因產(chǎn)生點(diǎn)突變，從而改變基因信息的技術(shù)。敲除技術(shù)敲除技術(shù)可用于檢測特定基因與特定性狀之間的聯(lián)系。靶向編輯技術(shù)靶向編輯技術(shù)對基因進(jìn)行位置特異性修飾，具有精準(zhǔn)、高效的特點(diǎn)。應(yīng)用敲除和靶向編輯技術(shù)正在為生命科學(xué)的研究提供前所未有的機(jī)遇，將為醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域帶來深遠(yuǎn)的影響。遺傳工程遺傳工程是指通過基因?qū)μ囟ㄎ锓N進(jìn)行改造的技術(shù)。這一技術(shù)可以使物種之間的遺傳差異迅速擴(kuò)大，從而達(dá)到改良生物性狀的目的，同時也充分展示了人類智慧和創(chuàng)造力。意義遺傳工程技術(shù)對于研究物種基因組、生命起源和進(jìn)化、分子逆向設(shè)計(jì)等方面都具有廣泛的意義。應(yīng)用遺傳工程技術(shù)在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等各個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。挑戰(zhàn)遺傳工程技術(shù)所帶來的問題包括倫理道德問題、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)隱患等。轉(zhuǎn)基因生物轉(zhuǎn)基因生物是指利用生物技術(shù)人為地進(jìn)行基因組改造，從而人為地使生物體產(chǎn)生某種特定性狀或功能的生物。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)廣泛，同時也引發(fā)了一些質(zhì)疑和擔(dān)憂。1種類轉(zhuǎn)基因生物包括植物、動物和微生物。2應(yīng)用由于其具有廉價、快速、高產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，轉(zhuǎn)基因生物被廣泛應(yīng)用于成人醫(yī)療、畜牧養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)等方面。3風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)基因生物對人體和環(huán)境可能存在一定的潛在危害和風(fēng)險(xiǎn)?；蚬こ淘卺t(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用基因工程技術(shù)的應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中得到了廣泛關(guān)注和研究，包括基因診斷、基因治療、抗體工程等方面?；蛑委熁蛑委煴徽J(rèn)為是未來治療多種疾病的一種有效手段。癌癥治療基因工程技術(shù)在癌癥治療中尤其受到重視，已經(jīng)成為新型腫瘤治療的研究熱點(diǎn)。發(fā)展前景隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，基因工程技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用前景將會更加廣闊。人類基因組計(jì)劃人類基因組計(jì)劃是20世紀(jì)末期至21世紀(jì)初，針對人類基因組進(jìn)行的一項(xiàng)浩大的科學(xué)計(jì)劃，被認(rèn)為是生命科學(xué)的一次重大突破。1啟動人類基因組計(jì)劃于1990年啟動，歷經(jīng)15年的艱苦努力，于2003年完成了對人類基因組的測序。2意義人類基因組計(jì)劃的完成，使我們對人類體內(nèi)所有基因的組成和構(gòu)造有了更加詳盡的了解，同時也將為生命科學(xué)的研究打下更牢固的基礎(chǔ)。3應(yīng)用人類基因組計(jì)劃的應(yīng)用前景十分廣泛，不僅有望推動醫(yī)學(xué)研究和治療的發(fā)展，還有望引領(lǐng)生命科學(xué)的新一輪變革。細(xì)胞工程的概述細(xì)胞工程是一門研究人工干預(yù)細(xì)胞分子流程的科學(xué)，主要包括細(xì)胞工程原理、細(xì)胞代謝控制、細(xì)胞耦合和分子傳遞等方面。意義細(xì)胞工程技術(shù)的研究對現(xiàn)代生物科技的發(fā)展具有戰(zhàn)略性意義。應(yīng)用細(xì)胞工程技術(shù)在生命科學(xué)、醫(yī)藥、食品工業(yè)、環(huán)保等各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。發(fā)展隨著技術(shù)的進(jìn)步和研究的深入，細(xì)胞工程在未來的發(fā)展前景將會更加廣闊。細(xì)胞培養(yǎng)與細(xì)胞分離技術(shù)細(xì)胞培養(yǎng)和細(xì)胞分離技術(shù)是細(xì)胞工程中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一，主要是利用人工手段幫助分離具有特定生存和生長屬性的細(xì)胞種類。細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)是指利用生物反應(yīng)器模擬生物環(huán)境的方法，對細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)的一種技術(shù)。細(xì)胞分離技術(shù)細(xì)胞分離技術(shù)是指根據(jù)細(xì)胞大小、密度、形態(tài)、透光性和表面電荷等不同特性將細(xì)胞分離、純化的過程。應(yīng)用細(xì)胞培養(yǎng)和細(xì)胞分離技術(shù)在細(xì)胞工程研究中扮演著重要角色，具有廣泛的應(yīng)用前景。克隆技術(shù)克隆技術(shù)是利用細(xì)胞分裂和再生生物體的能力實(shí)現(xiàn)有規(guī)律的繁殖或復(fù)制的技術(shù)?？寺〖夹g(shù)已成為現(xiàn)代科學(xué)研究中的一項(xiàng)重要工具。1方法克隆技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法主要有三種：環(huán)狀繁殖、細(xì)胞核移植和基因克隆技術(shù)。2應(yīng)用克隆技術(shù)在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)和環(huán)保等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。3爭議克隆技術(shù)所帶來的倫理問題及安全風(fēng)險(xiǎn)，也引發(fā)了人們的關(guān)注和討論。再生醫(yī)學(xué)再生醫(yī)學(xué)是利用生物技術(shù)手段修復(fù)、替代、再生人體和其他生物器官，從而治療疾病的一種新型醫(yī)療模式。組織再生技術(shù)組織再生技術(shù)可促進(jìn)受傷的組織再生。干細(xì)胞治療利用干細(xì)胞技術(shù)可以培育出不同的細(xì)胞，以達(dá)到治療和研究的目的。器官工程器官工程是指利用再生醫(yī)學(xué)技術(shù)，通過實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)新的人工器官。細(xì)胞生物治療細(xì)胞生物治療是指通過細(xì)胞移植或基于細(xì)胞的基因治療等方法，對患者進(jìn)行治療的一種新型醫(yī)療模式。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，細(xì)胞治療技術(shù)在臨床應(yīng)用中越來越受到重視。1治療范圍細(xì)胞生物治療可用于心血管、神經(jīng)等領(lǐng)域的疾病治療。2應(yīng)用生物治療技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)被證明對某些疾病有著顯著的療效。3技術(shù)進(jìn)展隨著生命科學(xué)研究和技術(shù)的發(fā)展，細(xì)胞生物治療的發(fā)展前景將越來越廣闊。干細(xì)胞技術(shù)干細(xì)胞技術(shù)是一項(xiàng)細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)，可通過干細(xì)胞定向再分化，培育出不同組織和器官等。干細(xì)胞技術(shù)的研究和應(yīng)用，將會在未來醫(yī)療領(lǐng)域帶來很大的變革。定義干細(xì)胞是具有自我更新和分化為多種功能細(xì)胞的能力的細(xì)胞類型。優(yōu)勢干細(xì)胞技術(shù)具有許多傳統(tǒng)醫(yī)療無法比擬的優(yōu)越性，如可以針對特殊疾病靶向治療，減少手術(shù)的創(chuàng)傷，縮短患者的康復(fù)時間。前景隨著干細(xì)胞技術(shù)研究的持續(xù)深入，未來醫(yī)療領(lǐng)域?qū)闹惺芤娣藴\。細(xì)胞工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用細(xì)胞工程技術(shù)在食品工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用日益普及，可以對食品質(zhì)量、營養(yǎng)和健康等方面進(jìn)行改良和提升。1擴(kuò)展性細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)可擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，從而滿足消費(fèi)者的需求。2功能性生物技術(shù)可以根據(jù)特點(diǎn)需求，生產(chǎn)具備特定功能的食品。3創(chuàng)新性生物技術(shù)對食品品種、口感、顏色等方面進(jìn)行改良，可以帶來新的食品創(chuàng)新。細(xì)胞工程在環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用隨著環(huán)保