《gene绪论》PPT课件.ppt

基因工程第1 章 绪论 生长快、肉质好的转基 因鱼(中国) 乳汁中含有人胰岛素的 转基因牛(阿根廷) 转基因鳟鱼(拥有“六块腹肌” ) 转黄瓜抗青枯病基因的甜椒 转鱼抗寒基因的番茄 彩 棉 彩棉又称贵族纤维，植物羊绒，是一种采用现代 高科技生物基因工程培育出来的，在成熟吐絮时 可直接开出红、黄、棕、绿等多种颜色纤维的棉 花，洗涤后纤维色彩逐渐加深。 金米 (将水仙花的两个基因和一种细菌的一 个基因一起植入一种名为T309的水稻 中，获得一种水稻新品种。这样获得 的新水稻富含铁元素、锌元素和可转 化为维生素A的胡萝卜素，能防止贫血 和维生素A缺乏症，且大米呈金黄色) 利用种子生物反应器，获得了高效表达植酸酶的玉米种子。 植酸酶是一种新型的饲料添加剂, 其应用可降低饲料成本、提高动物生产性能及 减轻动物高磷粪便造成的环境污染。 无籽的转基因茄子 英国和意大利的研究人员将提取自金鱼草的两种特殊基因植入了 西红柿的基因中，并令其具有了产生花青素的能力。植物中的花 青素是一种类黄酮类抗氧化剂，此前的研究已经证实，它能够对 抗癌症、心血管疾病和身体机能退化，对于炎症、肥胖和糖尿病 也有预防作用。在基因改造的过程中，西红柿也从我们常见的红 色变成了紫色。 紫色西红柿 一种能发红色荧光的转基因斑马鱼 漂亮的转基因荧光鱼 （红色的是转入了红珊瑚的红色荧光蛋白基因 ,而绿色的是转入了水母的绿色荧光蛋白基因 ） 转基因绿色荧光猪 转基因绿色荧光鼠 3只具有荧光蛋白基因的克隆猫 （上图为普通光线照射下，下图为 紫外线照射下） 能发光的转基因烟草 （萤火虫的荧光素酶基因） 蓝色荧光 发光的水母 “for their discovery and development of the green fluorescent protein, GFP ” 2008 Nobel Prize in chemistry 为什么要学习基因工程课程？ 基因工程第1 章 绪论 概念：对基因进行分离、分析、改造、检测、表达、重 组和转移等操作的总称。 特点：基因能够进行大量的、可操作性的扩增 一、基因工程的基本内容与应用 一）基因操作 基因工程是通过对基因的操作并实现基因重组来完成。 基因工程第1 章 绪论 1.基因操作原理 基因工程是通过基因操作，将目的基因或DNA片段与 合适的载体连接转入目标生物细胞，通过复制、转录、翻 译外源目的基因以及蛋白质的活性表达，是转基因生物获 得新的遗传性状的操作。 基因工程的目标是实现受体生物性状的定向改造与改良。 基因工程又称为：gene manipulation, gene cloning, recombinant DNA technology, genetic modification 广义基因工程：DNA重组技术的产业化设计与应用。 分为上游和下游技术。 上游技术：外源基因重组、克隆和表达的设计与构 建（狭义基因工程） 下游技术：含有外源基因的生物细胞（基因工程菌 或细胞）的大规模培养以及外源基因的表达、分离、纯 化过程。 例：基因工程培育抗虫棉的简要过程 苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌 提取提取 抗虫基因抗虫基因 与载体与载体DNADNA连接连接 棉花植株棉花植株 导入导入 要解决的问题： 1、如何从苏云金芽孢杆菌中 辨别出所需基因并把它切割 下来； 2、如何将切割下来的抗虫基 因与棉的DNA“缝合”起来。 2. 基因操作的工具 基因的剪刀限制性内切酶 基因的针线DNA连接酶 基因的运输工具载体（如质粒、噬菌体 和动植物病毒等） 宿主细胞能够摄取外源重组DNA并使其 稳定维持和表达，或有待于 实施遗传改良的受体细胞 3.基因操作的基本步骤 二）基因工程的应用 基因工程可以绕过远缘有性杂交的困难，使基因在 微生物、植物、动物之间交流，迅速并定向的获得人类 需要的新的生物类型 。 概括地讲，其意义体现在以下三个方面： 大规模生产生物分子； 设计构建新物种； 搜集、分离、鉴定生物信息资源。 1、在工业领域的应用（第四次工业大革命） 1）医学：抗病毒、抗癌因子、新型抗生素、疫苗、抗衰 老保健品、心脏血管药物、生长因子诊断剂 2）轻工食品：氨基酸、助鲜剂、甜味剂、淀粉酶、纤维 素酶、脂肪酶、蛋白酶 3）能源：石油二次开采、纤维素分解 4）环保：基因工程指示生物、超级细菌等 5）信息：蛋白芯片、基因芯片 1）蛋白类杀虫剂（生物农药）、抗广谱虫害植物； 2）农作物品种改良；高营养、长保存、抗环境压力、花 卉颜色与形状； 3）畜牧业：高蛋白乳汁、鱼生长激素、饲料利用率 4）固氮农业 2、在农业领域的应用 1）分子病 ：遗传病、心脑 血管病、糖尿病、癌症过度 肥胖综合症、老年痴呆症、骨质疏松症 2）抗衰老：端粒酶编码基因 基因诊断 动物疾病模型的建立 基因治疗(补充突变基因原始产物、更换突变基因） 器官移植 3、在医药领域的应用 二、 基因工程的发展历程 理论上的三大发现： 证明了生物的遗传物质是DNA（基因工程的先导） DNA的双螺旋结构和半保留复制机理 遗传信息的传递方式（中心法则）和三联体密码子系统的建立 1. 基因工程的诞生： 基因工程第1 章 绪论 技术上的三大贡献： 限制性内切酶和DNA连接酶的发现 载体的使用 大肠杆菌转化体系的建立 基因工程诞生的标志 l1972年， P.Berg领导的研究小组，在世界上第一次成功地实现 了DNA的体外重组。他们使用限制性核酸内切酶Eco RI，在体外对 猿猴病毒SV40的DNA和噬菌体的DNA分别进行酶切，然后再用T4 DNA连接酶把两种酶切的DNA片段连接起来，从而获得了世界上第 一个体外重组的杂种DNA分子。他们因此获得1980年诺贝尔化学奖 (同Sanger、Gilbert分享)。 l1973年， S.Cohen等人将E.coli 的抗四环素的质粒pSC101和鼠伤 寒沙门氏菌的抗链霉素和磺胺的质粒RSF1010，在体外用限制性核 酸内切酶EcoRI切割，连接成新的重组质粒，然后转化到E.coli中 ，在含Tet和链霉素的平板培养中，选出了抗Tet和链霉素的重组 菌落。这是基因工程发展史上第一次实现重组体转化成功的实验 ，基因工程从此诞生了。 2. 基因工程的发展 1981年，美国人，大鼠生长激素基因转入小鼠（超级鼠） 1982年，美国食品卫生和医药管理局批准，用基因工程 在细菌中生产的人胰岛素投放市场。 1983年，美国人，Ti质粒导入植物细胞（转基因烟草） 1986年，首批转基因植物抗虫和抗除草剂棉花进入 田间试验。 1990年9月14日是基因治疗的诞生日。 在美国马里兰州的一个医疗中心进行第一例基因 治疗临床试验。一个4岁的小女孩戴斯瓦 (A.DeSilva)，患有严重综合免疫缺失症（SCID）。 将腺苷酸脱氨酶（ADA）基因转入骨髓细胞，再送 回病人体内，基因治疗SCID获得初步效果。 1997年，威尔穆特小组报道用胎儿细胞为核供体，获 得了表达治疗人血友病的凝血因子IX转基因克隆 羊“Poly（波莉）” 2003年，全球转基因作物的种植面积达6770 万hm2。 据国际农业生物工程应用机构ISAAA （ International Service for the Acquisition of Agri- Biotech Application- s ) 统计和预测，在全球范围内 ，1998 年转基因农作物的销售额为12 15 亿美元， 2005 年达到80亿美元，2010年达到280亿美元。 1. 基因工程（何水林） 2. 基因工程（孙明） 3. 基因工程及其分子生物学基础（ 静国忠) 4. 基因工程（陆德如） 5. 分子生物学与基因工程习题集 （王金发） 教材与教学参考书 ？思 考 1、基因克隆、基因操作、基因重组、基因工程的概念 及其相互关系？ 2、试述基因工程技术的发展给人类带来的影响？