基因工程原理(王金发).ppt

第1，3章基因工程原理，王金发lsswjf ，2，基因工程是20世纪70年代发展的遗传学分支，第3，基因克隆工作，4，基因工程的应用，5，6，因为基因工程的对象是基因，所以如果是获得了商品，就是基因的产品或遗传性细胞和个体的变形。要得到优惠，除了经济利益外，还有巨大的社会优惠。基因工程需要基因活，才能工作。也就是说，基因必须在宿主细胞中工作，因此基因工程和一般土木工程的根本区别在于，基因必须在体外操作，然后导出到细胞中进行表达。3.1基因工程的特点，7，3.1.1基因工程和基因工程，基因工程一词起源于20世纪20年代，是遗传学和工程相结合的一门技术科学。借用工程学的设计理念，通过体外设计的遗传操作，使生物的遗传性发生定向变形，例如生物细胞、细胞器官、染色体或DNA分子。基因工程的概念广泛而狭隘。大范围遗传工程在传统遗传操作中包括杂交技术和现代遗传操作中的遗传工程和细胞工程，狭义遗传工程仅指遗传工程。8，3.1.2生物技术，也称为生物技术。根据生物学、化学、工程原理，经营和开发微生物、动植物细胞及其小细胞成分，是利用生物体所具有的功能成分(如基因、蛋白质)提供商品或社会服务的综合科学技术。遗传工程、细胞工程、酶工程及发酵工程等是生物技术的主要内容。基因工程，也称为DNA重组(recombinant DNA)，9，基因工程。基因工程是基于分子生物学和微生物学的现代方法，根据预先设计多种来源的基因(DNA分子)的蓝图，构建混合DNA分子，然后导入活细胞，改变生物的原始遗传特性，获得新品种，生产新产品，或研究基因的结构和功能。10，体外操作和细胞内表达，11，应用细胞生物学的原理和方法，结合工程技术手段，根据人的预先设计改变或制造细胞遗传性的技术，在体外大量培养和增殖细胞，获得细胞产品，或利用细胞体本身的技术领域。主要内容包括细胞融合、细胞分解、染色体转移、基因转移、细胞或组织培养等。根据所用细胞的起源，细胞工程分为微生物细胞工程、植物细胞工程、动物细胞工程等。12、植物细胞工程，13、细胞分泌工程根据细胞内蛋白质合成及运输理论发展起来的新细胞工程技术，主要通过基因缺失、多效果分泌突变、朱质泄漏突变或添加信号肽等基因操作促进基因产物分泌的技术。14，又称为酶工程酶技术。结合现代技术手段，以酶固有的生化催化特性为中心，在体内模拟酶，或使用常温常压下产生酶反应的产品和重组DNA技术，直接改变酶，或进行酶修饰或全人工合成。其主要内容包括酶的化学修饰、酶的固定化、酶反应器等。15，蛋白质工程包括更广泛的酶工程在内的蛋白质修改工作，通过蛋白质和酶的化学修饰和基因改造获得具有特殊功能的非天然蛋白质的技术。主要根据蛋白质的结构和功能之间的相互关系，使用基因工程技术，用化学方法合成基因，合成新蛋白质，或改变蛋白质的活性、功能和溶解性等的基因。16、发酵工程也称为微生物工程、微生物发酵工程。利用生物。主要利用微生物的特定功能，通过现代工程技术手段生产有用的物质，或将微生物直接用作一种产业化生产的技术体系。主要内容包括菌种选育、微生物发酵、植物细胞代谢产物、微生物细菌生产、最佳培养条件的最佳组合等。17，3.2基因工程技术的诞生，3.2.1基因工程技术的诞生，取决于基因分子生物学理论的发展，以及一些重要的分子生物学研究方法的建立。最重要的技术准备是限制性酶的分离纯化、DNA连接酶的分离、大肠杆菌转化技术的突破。到了1970年，这三种技术都确立为“万事俱备，只欠东风”。从1972年到1973年，两个科学助产士伯格和科恩向人类传达了遗传工程。18，3.2.2基因工程技术的诞生，19，第一个重组体的构建，1972年，美国斯坦福大学P.Berg等在PNAS发表了“biochemicalcmethodeforinsertingnewgeneticinformationaintdnaoo，20，构建第一个重组体，21，SV40病毒是类人猿病毒，直径为450的球形病毒，分子量为281066道尔顿。SV40的DNA由环状的双链结构构成，长度为5243个碱基对。SV40DNA有限制性内切酶EcoR触点。22，SV40病毒，23，获得二聚体SV40DNA时，Berg等证明环DNA可以被酶切成线性DNA，然后再循环，与其他分子重组。因此，他们通过第二次实验，从dvgalDNA制造出含有E.coli的反乳糖操纵子DNA，并以上述方法重组，成功了。24，首次构建功能重组体Berg的工作具有划时代的意义，但他们没有证明外部重组的DNA分子具有生物学功能。1973年，s.n .科恩等人在美国PNAS上发表了“constructionofbiological bacterial plamidinvitro”(S . n . Cohen，a.c.y. Chang，h .)，25，BoyerandCohen，26，获得质粒PSC 101in 1972，coenconstructedanewplamidbeginninghdnaisolatdfrome . Cohen nnothenewplamidhadoeimportantfeatures : ithadoyanglerecognonsitewhereecoriwould cutthemoleule，thusidentifyingthespotwherethethes(2)ithadsequisetidescalledanoriginosoft replication，whichisneededtoinitiated nareplication；suchasequencstimultural idstomultiplyinahostorganism；(3)itcontinedageneforresistantointexttracycline；Thus，bacteriahavingtheplamidcouldresisttheeffectsoftetracycline，whereas bacterial ackingtheplamidwouldbkilledbythettracyclineCohen对DNA重组技术做出了卓越贡献，27，pSC101质粒DNA，28，质粒pSC101大肠杆菌转化技术突破anotherkeycharactericsicon plamidwasteofasteofi，科恩对DNA重组技术的卓越贡献，29，科恩与Boyer合作生成重组DNA分子Tosomehistorians，thedisciplineofdnatechnologycameintbeingoverpasmisandwandwerpasmisandwersithappenedthatherbertboyeerwastean tificconferenceinhawaispeakingabouttheecorl restrictionenzyme . staleycohenwaintrheaudiencethe two researcherssatandconsideredtheexperiementshatwuldbsendnatechn Ologyintoanewera。Cohen对DNA重组技术做出了卓越贡献，30，Cohen与Boyer合作制造了重组DNA分子。Cohen been nconductingfruitfulexperimentswithplamids，Buthewas experieencingdifficultycuttingopentheplamids。boyersecorienzymeseemedtobetheidalsolution，Socohensuggestetheyjoinforces。theywoulusehispasmidsandboyersenzymetorecombinetheplamiddna。firsttheywoultrtorecombinewoplamidstoformasinglepla Smid。 if successful，theywould attempttobringdfromaforeignspeciiesintotheplamidtoproducearecombinantdnamoecule . boyer agreed科恩对DNA重组技术的重大贡献是31，boyerand Cohen的战略，32，pSC102，构建在体内的重组体他们首先检查了ecor 质粒ps101和R6-5的切割，ecor 质粒pSC101只有一个接触点，33，他们分别用ecor 处理的和未处理的质粒pSC101和R6-5DNA进行了实验：表：环和线性质粒DNA的转化，34，ecor处理的R6-5的卡那霉素耐药胎盘中选择了克隆，并检查了其电阻接着从克隆体中分离出环质粒DNA，其名称为pSC102，分子量约为1706。35，然后分别切下ecor pSC102和R6-5质粒DNA进行电泳检查，结果显示pSC102根据质粒R6-5的ecor 酶切片段，切成3片。这些结果表明，向大肠杆菌转化的各种酶片段可以形成细胞内重组结合作用的重组质粒。这一结果也表明，如果能在体外成功重组，将重组体引入细胞内，则具有生物学功能。36，pSC105，体外重组体作者为获得体外构建的重组体，分别切割EcoR质粒pSC101和pSC102，放入DNA连接酶，转化为大肠杆菌，在四环素和卡那霉素双阻板上检查重组情况，设计了一些合理的对照实验。，37，表：质粒pSC101和pSC102混合DNA的大肠杆菌C600转化，38，pSC101和RSF1010集成3360pSC109的构建PSC 101中所示这种重组显示两个复制体可以重组，在细胞内表达。39，3.2.3基因操作的基本过程和特性，与基因操作的基本过程相关的过程可以用分割/合成、切割、