基因工程概述.ppt

基因工程考核方式 闭卷总学时数 42分数结构 期末70 平时30 授课教师 李然红 409 2010 2011第三学期 参考书 刘祥林等主编 基因工程 科学出版社 2005楼士林等编著 基因工程 科学出版社 2002陈宏主编 基因工程原理与应用 中国农业出版社 2005孙明主编 基因工程 高教出版社 2005 本学期主要授课内容 第一章基因工程概述第二章基因克隆所需的工具酶第三章基因的克隆载体第四章目的基因的获取第五章基因的体外重组和转化第六章重组体的选择和鉴定第七章克隆基因的表达第八章植物基因工程第九章动物基因工程 我们知道 青霉菌能够产生对人类有用的抗生素 青霉素 豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮 家蚕能够吐丝 这些都是由 决定的 我们能不能通过改造生物体的基因 定向改变生物的遗传性状呢 比如让水稻 玉米能够固定空气中的氮 让微生物产生人的胰岛素 干扰素等珍贵的药物 这就要用到定向改造生物的新技术 基因工程 Geneengineering 2008年12月18日 西南大学召开家蚕基因组研究重大进展汇报会 宣布西南大学家蚕基因组研究团队已成功开发出转基因新型有色茧品种 这是我国首次获得的转基因新型有色蚕丝 白细胞介素1 荧光素酶基因表达的转基因小鼠活体化学发光成像技术可使转基因动物在活体状态下即时显示特定基因的表达范围和水平 中心建立的白细胞介素1 启动子驱动荧光素酶基因表达的转基因小鼠显示细菌脂多糖 LPS 刺激后 白细胞介素1 的表达水平显著升高 是研究炎症反应规律和抗炎药物筛选的良好动物模型 第一章基因工程概述 一 基因工程的诞生及发展史 1 基因工程产生的基础 1 理论上的三大发现证实了DNA是遗传物质 明确了DNA的双螺旋结构和半保留复制机制 遗传密码子的破译和遗传信息传递方式的确定 2 技术上的三大发明限制性核酸内切酶的发现与DNA的切割 DNA连接酶的发现与DNA片段的连接 基因工程载体的研究与应用 1953年 沃森 克里克提出的DNA双螺旋结构模型 1958年 MatthewMeselon和FranklinStahl证明了DNA半保留式的复制机制 1968年 日本生化学家R T Okazki则发现DNA有一股是 不连续 复制的 DNA的半保留复制和蛋白质合成的中心法则从分子水平上揭示了神秘的遗传现象 为遗传和变异提供了理论依据 1966年 科学家全部破译了64个密码 编排了一本密码字典 除线粒体 叶绿体存在个别例外 遗传密码在所有生命中具有通用性 为基因的可操作性奠定了理论基础 EcolRI 只能够识别GAATTC序列 并且只能在G和A之间将这段序列切开 为了使DNA片断能够在受体细胞内繁殖 必须将获得的DNA片断连接到一种能自我复制的特定DNA分子上 这种DNA分子就是基因工程的载体 2 基因工程的诞生 SV40 噬菌体DNA 1972 美国斯坦福大学医学中心P Berg世界上第一位操作基因重组DNA分子的科学家1980 诺贝尔化学奖 DNA重组分子 1973年 Cohen将大肠杆菌体内的两个不同的质粒提取出来 拼接成一个杂合的质粒 当杂合质粒被导入大肠杆菌后 它能在大肠杆菌内复制并表达双亲质粒的遗传信息 这是基因工程的第一个成功的克隆转化实验 1973年被公认为基因工程元年 3 基因工程的快速发展 70 80年代年代 试验证明真核基因可以在原核细胞中表达 2001年6月 人类基因组计划DNA测序草图完成 2002年12月 中国科学家绘制出籼稻基因组的精细图 是第一张农作物的基因组精细图 1 1977年 Itakara等在大肠杆菌中产生出含激素抑制素的嵌合型蛋白质 2 1978年 Goedd等使化学合成的人胰岛素基因在大肠杆菌中表达 3 1979年 Gooddel等使人生长激素基因在大肠杆菌中表达成功 4 1980年 Nagata等使干扰素基因在大肠杆菌中表达成功 5 1981年 动物口蹄疫疫苗 乙型肝炎病毒表面抗原和核心抗原以及牛生长激素等 二 基因工程的研究内容及基本流程 1 基因工程的定义 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 使这种外源基因在受体细胞内进行复制和表达 按照人们的需要繁殖扩增基因或生产不同产物或定向地创造生物新性状 并能稳定地遗传给下代 目的基因的获得 方法 直接提取法化学合成法PCR技术获取筛选基因文库 2 基因工程的步骤 目的基因与载体的结合 重组DNA 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测和表达 将目的基因克隆到合适的表达载体中 导入受体细胞实现重组表达 基因工程技术策略 分 基因载体目的基因质粒噬菌体其它直接分离cDNA化学合成基因组文库切 限制性内切酶有缺口的载体目的基因接 连接酶粘端连接平端连接修饰黏末端连接重组体转 转化 转染转导其他带重组体的宿主筛 表型筛选电泳法杂交法 三 基因工程的应用 1 基因工程在工业领域的应用 生产乙醇 丙酮 甘油等有机物 2 基因工程在农业领域的应用 转基因农作物高产 抗虫 抗逆 能杀死棉铃虫的棉花 转鱼抗冻基因的耐寒番茄 胰岛素 1000磅牛胰10克胰岛素 200升发酵液10克胰岛素 干扰素 1200升人血1升发酵液 2 3万美元 病人200 300美元 病人 3 基因工程在医药领域的应用 四 基因工程的安全性 问题 转基因微生物的逃逸生态方面 超级杂草 转基因食品安全性 转基因食品 安全吗 法国绿色和平组织摧毁5个