基因工程的发展与应用

第三章 基因工程的发展与应用 Date1 三大理论发现 20世纪四十年代，证明了DNA是生物的遗 传物质，是遗传信息的携带者。 20世纪五十年代，提出了DNA的双螺旋 结构模型学说。 20世纪六十年代，确定了遗传信息的传递 方式，即遗传学的中心法则。破译了 64个遗传密码。 Date2 Date3 三大技术发现 1970年，发现DNA限制性内切酶： 为DNA体外重组提供剪刀 1970年，发现逆转录酶，为制备真 核基因奠定了基础 载体技术 1973年质粒作为基因工程 的载体 Date4 Stanley N. Cohen Herbert W. Boyer 1973年， Stanley N. Cohen与Herbert W. Boyer合作，把非洲爪蟾的编码核糖 体基因的DNA片断，同pSC101质粒重 组，并导入大肠杆菌细胞。转化子细 胞分析结果表明 动物的基因的确进入到大肠杆菌细胞， 并转录出相应的mRNA产物。 Date5 基因工程的发展与应用 基因工程药物 基因工程疫苗 基因诊断 基因治疗 基因工程新技术的开发与应用 Date6 1990年，美国首次施行人体基因治疗获得 成功。 1991年，美国倡导人类基因组计划。 Date9 人类基因组计划 人类基因组包括分布于46条染色体的 30亿余核苷酸对。 人类基因组可能含30,000-35,000个基因 。 Date10 人类基因组计划最终目的是测定 基因组的全部序列，弄清整个基因 组的结构、功能及其表达产物，彻 底了解人类生命活动本质。 Date11 人类基因组计划的发展 1999年12月1日，人类第22号染色体DNA全 序列测定完成。 2000年4月6日，美国Celera遗传信息公司宣 布，该公司已破译出一名实验者的完整遗 传密码。 2000年5月，科学家聚集美国冷泉港，宣布 人类基因组草图的完成。 Date12 6国科学家组成的人类基因组 中心主要研究比例 美国：WASHMIT等7家研究中心，贡献率为54。 英国：SANGER一家研究中心，贡献率为33。 日本：RIKEN等两家研究中心，贡献率为7。 法国：GENOSCOPE研究中心，贡献率为2.8。 德国：IMB等3家研究中心，贡献率为2.2。 中国：北京华大研究中心、国家南、北方基因研究 中心等三家，贡献率为1。 Date13 二000年六月二十六日克林顿宣布 人类基因组草图绘制完成 Date14 这是人类基因组计划首席科学家 美国国家人类基因组研究所所长 弗朗西斯柯林斯在介绍情况。 Date15 人类基因组草图基本信息 由31.65亿bp组成 含33.5万个基因 基因在染色体上不是均匀分布的，有些区域有 很多的基因，有些区域（约1/4）则象“荒漠 ”。 不同种族有99.99%的相同基因，并不比同一种 族不同个体之间的差异大。 Date16 1 tgctgagaaa acatcaagctg tgtttctcct tccccaaag acacttcgca gcccctcttg 61 ggatccagcg cagcgcaagg taagccagat gcctctgctg ttgccctccc tgtgggcctg 121 ctctcctcac gccggccccc acctgggcca cctgtggcac ctgccaggag gctgagctgc 181 aaaccccaat gaggggcagg tgctcccgga gacctgcttc ccacacgccc atcgttctgc 241 ccccggcttt gagttctccc aggcccctct gtgcacccct ccctagcagg aacatgccgt 301 ctgccccctt gagctttgca aggtctcggt gataatagga aggtctttgc cttgcaggga 361 gaatgagtca tccgtgctcc ctccgagggg gattctggag tccacagtaa ttgcagggct 421 gacactctgc cctgcaccgg gcgccccagc tcctccccac ctccctcctc catccctgtc 481 tccggctatt aagacggggc gctcaggggc ctgtaactgg ggaaggtata cccgccctgc 541 agaggtggac cctgtctgtt ttgatttctg ttccatgtcc aaggcaggac atgaccctgt 601 tttggaatgc tgatttatgg attttccagg ccactgtgcc ccagatacaa ttttctctga 661 cattaagaat acgtagagaa ctaaatgcat tttcttctta aaaaaaaaaa aaaccaaaaa 721 aaaaaaaaaa aaaccaaaaa actgtactta ataagatcca tgcctataag acaaaggaac 781 acctcttgtc atatatgtgg gacctcgggc agcgtgtgaa agtttacttg cagtttgcag 841 taaaatgaca aagctaacac ctggcgtgga caatcttacc tagctatgct ctccaaaatg 901 tattttttct aatctgggca acaatggtgc catctcggtt cactgcaacc tccgcttccc 961 aggttcaagc gattctccgg cctcagcctc ccaagtagct gggaggacag gcacccgcca 1021 tgatgcccgg ttaatttttg tatttttagc agagatgggt tttcgccatg ttggccaggc 1081 tggtctcgaa ctcctgacct caggtgatcc gcctgccttg gcctcccaaa gtgctgggat 1141 gacaggcgtg agccaccgcg cccagccagg aatctatgca tttgcctttg aatattagcc 1201 tccactgccc catcagcaaa aggcaaaaca ggttaccagc ctcccgccac ccctgaagaa 1261 taattgtgaa aaaatgtgga attagcaaca tgttggcagg atttttgctg aggttataag 1321 ccacttcctt catctgggtc tgagcttttt tgtattcggt cttaccattc gttggttctg 1381 tagttcatgt ttcaaaaatg cagcctcaga gactgcaagc cgctgagtca aatacaaata 1441 gatttttaaa gtgtatttat tttaaacaaa aaataaaatc acacataaga taaaacaaaa 1501 cgaaactgac tttatacagt aaaataaacg atgcctgggc acagtggctc acgcctgtca A stretch of genome from the X chromo- some of Homo sapien http:/ / entrez/viewer.fcgi?val =2276452&db =Nucleotide &dopt =GenBank The complete genome has 2,000,000 such Pages 基因組 非常巨大 Date17 Date18 中国人类基因组计划 1993年，中国人类基因组计划（CHGP）启 动，首先开展了“中华民族基因组中若干 位点基因结构的研究”。 1997年，我国启动了“重大疾病相关基因的 定位、克隆、结构与功能研究”项目。 之后，在上海和北京相继成立了国家人类 基因组南、北两个中心。 Date19 中国人类基因组计划研究成果 1. 1%测序任务， 2. 第三条染色体3000万bp 2. 精确度99.99% 3. 发现142个基因， 其中80个为预测基因 Date20 人类基因组计划1%测序中国实验室 Date21 水稻基因组破译大事记 我国科学家成功绘制出水稻基因组图谱，得到 相关科学家的高度评价，被誉为“里程碑”和“世 界级”的成就。 1999年10月起，科学家开始酝酿杂交水稻基因 组计划。 2000年5月11日，中科院基因组信息学中心暨 北京华大基因研究中心、国家杂交水稻工程技 术研究中心和中科院遗传所家单位联合宣布 实施“中国超级杂交水稻基因组计划”。 Date22 2000年5月16日，顶级杂志科学详细报 道了这一计划 2001年7月，SUN10000大型计算机到位， 杂交水稻父本全方面采用“鸟枪法”测序。 2001年9月20日， “工作框架图”基本完成。 2001年10月12日，中科院、国家计委、科 技部联合宣布完成了水稻基因组的“工作框 架图” Date23 2002年4月4日，中国科学院和美国科 学杂志在京联合举行通报会宣布，中 国科学家成功绘制出水稻基因组图谱。 月日在美国出版的科学杂志以 封面文章的形式发表了中国科学家有关 水稻基因组的论文，获得国际同行的高 度评价，引起全世界的关注。 Date24 Date25 Date26 Date27 后基因组时代序幕拉开 人类基因组测序完成后，更加繁重艰 巨的工作还在前面。蛋白质扮演着构筑 生命大厦的“砖块”角色，其中可能隐 藏着开发疾病诊断新方法和新药物的“ 钥匙”。 Date28 基因数是3万、4万还是10万 人类遗传基因数量比原先估 计的少很多。目前研究表明，人 类基因组中约有3万至4万个蛋白 编码基因，仅仅是果蝇基因数目 的两倍，人有而鼠没有的基因只 有300个。现在两大科研小组的 数据是从DNA水平上得出的； 而“人类有10万个基因”则是从 RNA水平上得出的结论。 Date29 基因工程如日中天 仅举几例 利用基因工程构建新的微生物，分解纤维 素，生产葡萄糖； 利用基因工程构建新的微生物，处理三废 ； 新型植物固氮菌的构建；将固氮基因转移 到非豆科植物中； Date30 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。如吞食转化汞、镉等重 金属，分解DDT等毒害物质。 Date 31 科学家研究出可预防心脏病的 转基因大豆 新华网伦敦2008年11月3日电：据英国泰 晤士报网站3日报道，美国科学家研究出 一种能预防心脏病的转基因大豆，这是第 一种能对人体健康产生直接作用的转基因 食品。如果接下来的试验获得成功，这种 大豆有望于四年内投入市场。 Date32 据报道，美国南达科他大学进行的试验 表明，从这种转基因大豆中提炼出的豆油