基因工程E1v.ppt

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式基因工程 Gene Engineering【部分参考资料】 基因工程，楼士林等编著，科学出版社，2002年 基因工程概论，张惠展，华东理工大学出版社，2005年 基因工程，李立家、肖庚富编著，科学出版社，2004年 基因操作原理，瞿礼嘉、顾红雅译，高等教育出版社，2003年 基因克隆和DNA分析，魏群等译，高等教育出版社，2003年 当今世界重大问题：当今世界重大问题： 人口膨胀人口膨胀 食物短缺食物短缺 能源匮乏能源匮乏 疾病猖獗疾病猖獗 环境污染环境污染 生态失衡生态失衡 生物物种消亡生物物种消亡问题的解决依赖于现代生物技术! 饥饿和肥胖是一个全球性的问题，目前地球上仍有超过10%，全世界约有8亿人处于饥饿状态，与此同时，有10亿人处于超肥胖状态，这一对数字的对比是如此鲜明在世界上所有国家，肥胖与饥饿、贫困与富有之间的矛盾正变得日益尖锐 拉吉帕特尔曾经为世界银行工作，在世界贸易组织实习，为联合国提供咨询;但现在他投身于反对他的这些前雇主的国际运动中去 目前，他受聘为南非夸祖鲁-纳塔尔大学研究员，是加州大学伯克利分校非洲研究中心的访问学者。

他先后获得牛津大学文学学士学位和伦敦经济学院硕士学位，最后在康奈尔大学获得发展社会学博士学位 2008年7月18日，在美国纽约联合国总部，联合国秘书长潘基文（左）在联大全会上与联大主席克里姆交谈第62届联合国大会18日就全球粮食和能源危机问题举行特别会议，讨论如何加强国际合作与协调，以应对粮食和能源价格上涨所带来的挑战 生物燃料战略是一个错误? 德国民间机构“粮食监督委员会”干事长蒂罗博德认为，“生物燃料战略是一个威胁人类生存的错误”，主张停止生产生物燃料专家指出，一方面，全球粮食储备已从2010年的1.75亿吨下降到目前的1亿吨另一方面，生物燃料每年却要“吃掉”1.5亿吨粮食如果停止其生产，全球就有足够的粮食储备，粮价也不会暴涨光明日报维也纳2012年9月5日电 美国汽车从人畜嘴里抢粮！ 基因工程是现代生物技术的核心动植物改良生物制药蛋白质工程组织工程代谢工程细胞工程基因工程美科学家首次提出: 人类智商和基因有关智商天赋与基因检测美科学家培育出首个转基因人类胚胎第一章 绪论 -基因工程概况教学目的和要求： 掌握基因工程的基本概念 熟悉基因工程的基本原理和过程 了解基因工程的发展历史和重要成就 第一章 绪论 -基因工程概况 第一节 基因工程的诞生 第二节 基因工程的成就 第三节 基因工程研究的内容 第一节 基因工程的诞生 -理论与技术支持 理论上的三大发现：证明了生物的遗传物质是DNA DNA的双螺旋结构和半保留复制机理 中心法则和三联体密码子系统的建立（1）肺炎双球菌转化实验（2）噬菌体转染实验DNA是遗传物质DNA双螺旋结构DNA半保留复制机理中心法则则DNA RNA protein三联体密码子系统 第一节 基因工程的诞生 -理论与技术支持 技术上的三大发现：限制性内切酶和DNA连接酶的发现载体的使用逆转录酶的发现限制性内切酶的发现DNA连接酶的发现载体的使用 逆转录酶的发现 第一节 基因工程的诞生 -发展简史 第一个实现DNA重组的实验 1972年，美国斯坦福大学医学中心的P.Berg在世界上第一次成功地实现了DNA的体外重组 对猿猴病毒SV40的DNA和噬菌体的DNA进行重组 “在任何时候，创新性的思维都是最宝贵的。

P.Berg 1980年，获Nobel化学奖第一节 基因工程的诞生 -发展简史 第一次实现重组体转化成功的实验 1973年，科恩（Coher）和博耶（Boyer）建立的基因工程基本模式 对猿大肠杆菌的抗四环素的质粒PSC101和来自鼠伤寒沙门氏菌的抗链霉素和磺胺的质粒RSF1010进行重组表达标志着基因工程的诞生 CohenCohen和和BoyerBoyer的实验的实验Stanley Cohen 1986年，获Nobel生理或医学奖Herb Boyer 世界上第一家利用重组DNA技术制造蛋白质用于治疗人体疾病的公司（Genentech）全球十大生物技术公司 全球生物技术公司的领头羊美国安进公司（Amgen） 丹麦诺和诺德公司（Novo Nordisk）生物技术产业领域的探路先锋美国基因技术公司（Genentech） Serono公司意大利罗马 Biogen公司瑞士日内瓦 Chiron公司美国 Genzyme公司美国 Immunex公司美国 MedImmune公司美国 CSL公司澳大利亚第二节 基因工程的成就 1972-1976年，日本，somatostatin（生长抑素） 1978年，美国，生长激素基因（HGH） 1980年，美国/瑞士，a干扰素基因 1984年，日本，白细胞介素2（IL-2） 1982年，美国，大鼠生长激素基因转入小鼠 1983年，美国，Ti质粒导入植物细胞 1990年，美国，腺苷脱氨酶（ADA）基因治疗，重度联合免疫缺陷症（SDID） 1991年，美国倡导，人类基因组计划 1997年，美国人，威尔英特克隆多利绵羊 第三节 基因工程研究的内容 -1、什么是基因工程？ 按照人们事先设计的蓝图，在体外将不同来源的DNA分子进行剪切重组，与载体DNA形成镶嵌DNA分子（即重组DNA分子），然后将之导入宿主细胞，使之在宿主细胞中扩增表达，从而使宿主或宿主细胞获得新的遗传特性，或形成新的基因产物（刘祖洞，遗传学）。

第三节 基因工程研究的内容 -1、什么是基因工程？ 专指用生物化学的方法，在体外将各种来源的遗传物质（同源的或异源的、原核的或真核的、天然的或人工合成的DNA片段）与载体系统（病毒、细菌质粒和噬菌体等）的DNA结合成一个重组的复制子这样形成的杂合分子可以在复制子所在的宿主生物或细胞中复制，继而通过转化或转染宿主细胞，生长和筛选转化子，无性繁殖使之成为克隆然后直接利用转化子，或者将克隆的分子自转化子分离后再导入适当的表达体系，使重组基因在细胞内表达，产生特定的基因产物（贺淹才，简明基因工程原理） 第三节 基因工程研究的内容 -1、什么是基因工程？ 在分子水平上，提取（或合成）不同生物的遗传物质，在体外切割，再和一定的载体拼接重组，然后把重组的DNA分子引入细胞或生物体内，使这种外源DNA（基因）在受体细胞中进行复制与表达，按人们的需要繁殖扩增基因或生产不同的产物或定向地创造生物地新性状，并能稳定地遗传给后代李立家，肖庚富，基因工程) 第三节 基因工程研究的内容 -1、什么是基因工程？ 按人们的需要，用类似工程设计的方法将不同来源的基因（DNA分子），在体外构建成杂种分子，然后导入受体细胞，并在受体细胞内复制、转录、表达的操作。

因此，人类利用基因工程技术，就有可能根据需要，通过体外重组，跨越生物种属间的屏障，改变生物原有的遗传特性，定向培养或创造新的生物品种（程备久，现代生物技术概论） 第三节 基因工程研究的内容 -2、相关名词术语 遗传工程（Genetic engineering） 基因工程（Gene engineering） 基因操作（Gene manipulation） 重组DNA技术（Recombinant DNA technique） 基因克隆（Gene cloning） 基因修饰（Genetic modification） 分子克隆（Molecular cloning）遗传工程和基因工程的差别 遗传工程是指以改变生物有机体性状特征为目标的遗传信息量的操作（the manipulation of the information content），它既包括常规的选择育种，也包括相对复杂的基因克隆等不同技术层次第三节 基因工程研究的内容 -3、理论依据 不同基因具有相同的物质基础 基因是可以切割的 基因是可以转移的 多肽与基因之间存在对应关系 遗传密码是通用的 基因可以通过复制把遗传信息传递给下一代第三节 基因工程研究的内容 -4、基本技术路线第三节 基因工程研究的内容 -5、主要内容从供体细胞中分离出基因组DNA，用限制性核酸内切酶分别将外源DNA（包括外源基因或目的基因）和载体分子切开（简称切）；用DNA连接酶将含有外源基因的DNA片段接到载体分子上，形成DNA重组分子（简称接）；借助于细胞转化手段将DNA重组分子导入受体细胞中（简称转）；短时间培养转化细胞，以扩增DNA重组分子或使其整合到受体细胞的基因组中（简称增）；筛选和鉴定转化细胞，获得使外源基因高效稳定表达的基因工程菌或细胞（简称检）。

第三节 基因工程研究的内容 -6、基本要素 基因 工具酶 载体 受体细胞第二章 基因克隆所需的工具酶 教学目的和要求： 掌握各种工具酶的基本特性 熟悉工具酶的使用方法和注意事项 酶是DNA 重组技术中必不可少的工具 基因工程中所用的酶统称为工具酶 工具酶就其用途而言可分为三大类：限制性内切酶、连接酶和修饰酶 第一节 限制性核酸内切酶（restriction endonuclease） 核酸酶=核酸外切酶（exonuclease） + 核酸内切酶（endonuclease）限制性核酸内切酶的定义 又简称限制酶或内切酶，一类能从DNA分子中间水解磷酸二酯键，从而切断双链DNA的核酸水解酶第一节 限制性核酸内切酶（restriction endonuclease）一、限制性核酸内切酶的发现 细菌细胞的限制修饰体系 1978年，W.Arber 、H.O.Smith & D.Nathans获诺贝尔生理学或医学奖 首批被发现的包括来源于大肠杆菌的EcoR I和EcoR II，以及来源于Heamophilus influenzae的Hind II和Hind III “带剪刀的仆人”的故事瑞士微生物遗传学家W阿尔伯（1929）的女儿西尔维娅 讲述 第一节 限制性核酸内切酶（restriction endonuclease）二、限制性核酸内切酶的类型 按功能特性、大小及反应时所需的辅助因子，分成三类：I、II、III类 无用 广泛应用 用处不大通常提到的限制性核酸内切酶主要指类酶而言第一节 限制性核酸内切酶（restriction endonuclease）三、限制性核酸内切酶的命名法 分布极广，几乎在所有细菌的属、种中都发现至少一种限制性内切酶 HOSmith和DNathans（1973年）提议的命名系统，已被广大学者所接受 一般是以微生物属名的第一个字母和种名的前两个字母组成，第四个字母表示菌株（品系） 属名+种名+株名Bacillus amylolique faciens H Haemophilus influenzae d Bam H Hind第一节 限制性核酸内切酶（restriction endonuclease）四、型限制性内切酶的基本特性1、识别特定的核苷酸序列 识别长度一般为48 bp 具有回文序列(palindrome) 6个（大多数）：如EcoR 5-GAATTC-36个：如Not 5-GCGGCCGC-3（8个）识别序列有的限制酶识别序列包含在另一种限制酶内 如：Sau3A识别 ： GATC BamH识别 ： GGATCC有的限制酶识别多种核苷酸序列如：Hind识别 4种核苷酸序列： 5-CTPyPuAC-3（Py嘧啶碱基C或T；Pu 嘌呤碱基A或G ）各种限制酶的识别序列一般都具有回文结构限制酶：BamH GGGGA AT TCCCCCCCCT TA AGGGG5353正读与反读都相同以识别序列的中线为对称轴，左右两侧碱基互补为便于书写，识别序列可以以5 3走向的单链DNA表示第一节 限制性核酸内切酶（restriction endonuclease）四、型限制性内切酶的基本特性2、具有特定的酶切位点第一节 限制性核酸内切酶（restriction endonuclease）四、型限制性内切酶的基本特性3、切割类型 两条链上的断裂位置是交错地、但又是对称地围绕着一个对称轴排列 两条链上的断裂位置是处在一个对称结构的中心第一节 限制性核酸内。