中国海洋大学生物工程概论课件—基因工程

既安全又不安全，在多大程度上安全？大学里遇到的很多问题不是简单的“是”和“否”,有关转基因食品的安全性：,（1）社会问题不是靠简单地讲道理可以解决的。首先人，种族，宗教，国家对问题看法不同，有时候截然相反。科技的发展是需要高投入的，投入到哪个方向更合适，是需要慎重考虑和精挑细选的，也是需要根据国家和社会发展的阶段而调整的。科技永远是超前发展的，但超前多少？是由经济条件限制等决定的。况且存在克隆人等高科技容易被坏人和极端分子利用，转基因食品会带来极大的潜在危险。科技发展永远是战略问题。（2）科学与科技不同。科学是认识世界和社会的本质，可以脱离道德和政治等。而科技是满足社会需求的，需按近期，中期，长期等分类规划和发展。（3）社会资金是属于国家的，属于每一位公民的。必须按一定的程序使用，必须平衡各方面的需求，不能忽视争议。（4）对于转基因，大家担心生物安全性。因此在保障安全性的条件下开展研究，是几乎所有国家都鼓励的，是一直在发展的技术。只是能具体投入多少的问题。（5）克隆人是伦理问题。从人身上克隆出自己，那这两个人是什么关系？社会上克隆人增多会产生各种社会问题。所以绝大多数国家禁止研究。总之，科技是社会问题，必须综合考虑，集体决定。希望大家能多深入思考这类问题。,从应用行业角度看：正是生物工程的多学科渗透特性，使其在医药、食品、农业、畜牧业、化工、林业、能源等各种领域具有广泛的应用。对学习的要求。,2,涉及学科间的关系,问题：生物工程引发的问题，用生物工程立刻解决？王丹支持克隆人吗？陈挥颖生物产品创业？尹子豪多种酶之间干扰？武天智早发现转基因危害？徐嘉昊改造蛋白质更复杂？何茂枢知识与方法的问题？胡纪元克隆器官的免疫排斥？孙浩知识与方法的问题？胡纪元叶绿体转到人身上？郭林飞知寿命延长的问题？胡纪元,大家提的问题,抗生素问题？朱江禹生物工程与生物制药苏童食品生物工程行业发展前景？知识点？哪些工作？哪些素质？那么多学科？魏天予停止研发新药？巩晓菡年幼时青霉素过敏？刘雅琳,问题：社会需求日新月异，如何培养人才？,国家如何持续发展，保持足够的竞争力！,原因分析（思考下中国足球）：1）父母掠夺了孩子锻炼和“吃苦”的机会，孩子的世界脱离生活。只求稳定，逃避困难，缺乏挑战的勇气。2）成年人只“关心”自己的孩子，漠视社会孩子，集体缺乏社会责任感。3）社会教育体制体系扼杀具有突出才能的人才。提供的教育和人才评价方法单一化。4）缺乏兴趣和对工作的热爱。个人、单位、地方都是索取多付出少；只讲需求，不讲奉献；把挣钱而不是服务放在第一位；只求稳定，缺乏挑战的勇气。5）目光短浅，缺乏长期的准备，包括教育、职业规划、企业发展、国家建设等方面。浮躁气氛像雾霾一样弥漫着。6）政府、领导人、社会中坚在做本职工作方面，不够辛苦，不够投入，模范作用不足。,现状：很多企业公司招不到想要的人，许多大学生待业或失业。,问题：社会需求日新月异，如何培养人才？,国家如何持续发展，保持足够的竞争力！,解决办法（想想郭川，不怕麻烦！）：1）全社会去做好家庭、学校和社会教育。下功夫去学习、影响周围的人进步。多帮帮孩子们！2）政府、领导人、社会中坚、成年人做好模范，在科普、人生观、心理健康、社会实践和普及生活常识等方面为学生们做好服务。（以教育后代（整体）为己任）3）每一个成年人都要引导学生去认知社会（需求）、结合实际（实际问题）、做“难事”，解决“难题”。4）增加教育投入，让更多优秀的人从事教育事业。5）逐渐建立起良好的社会氛围，社会逐渐进步。,现状：很多企业公司招不到想要的人，许多大学生待业或失业。,第二章基因工程,诱发根瘤,农杆菌质粒,基因（核酸）水平上的操作及技术,主要内容,基础知识基本概念基本过程四大要素,2-1基因工程的历史背景,DNA重组技术之前DNA重组技术之后基因组计划,理论上的三大发现第一：40年代发现了生物的遗传物质是DNA（而不是蛋白质）。早在1928年，F.Grifth发现在肺炎球菌中存在着转化作用（transformation）：1）S品系小鼠死（感染）2）R品系小鼠活（不感染）3）S加热杀死蛋白小鼠活（DNA）4）将2）+3）小鼠死（DNA+Protein）利用R的蛋白和S的DNA，小鼠死亡。,正确的预测与思考非常重要！,第二：50年代弄清了DNA的双螺旋结构和半保守复制机理。,Watson和Crick在1953年提出了双螺旋模型，认为基因是DNA分子的一个区段，这一发现标志着分子遗传学的真正开始。,用纸片或金属分子模型“摆”出来的！,第三：60年代确定遗传信息的递方式-中心法则。1961年，Monod和Jacob提出了乳糖操纵子学说，揭示了原核生物的基因调控机制。以Nireberg等为代表的一批科学家，确定了遗传信息是以密码方式传递的，每三个核苷酸组成一个密码子，代表一个氨基酸。到1965年，全部破译了20种天然氨基酸的64个密码，提出了遗传信息从DNARNA蛋白质的中心法则，神秘的遗传现象在分子水平上得到了揭示。,简单与复杂的逻辑关系！,技术上的四大发明第一：在细胞中发现了染色体外能自主复制的质粒。载体第二：在大肠杆菌中发现了质粒转化系统（基因扩增、表达）。受体第三：核酸序列分析技术。目的基因第四：发现了工具酶。（1970年）限制性核酸内切酶（手术刀）（1967年）DNA连接酶：参与DNA裂口的修复（缝纫针）（1970年）逆转录酶：mRNADNA，打破传统的中心法则，使真核基因制备成为可能。,Berg和Cohen“助产”，将基因工程接到人间。1972年，美国斯坦福大学的P.Berg等，成功地实现了DNA体外重组，获得了包含猿猴病毒SV40和DNA重组的杂种DNA分子。,基因工程的产生,1973年斯坦福大学的S.Cohen等人，也成功地进行了一个体外重组实验，并实现了细胞间性状的转移。PSC101质粒（抗四环素TCr）R6-3质粒（抗新霉素Ner和抗磺胺Sr)这是基因工程发展史上第一次实现重组体转化成功的例子。1973年被定义为基因工程诞生的元年。,DNA重组技术之后，基因工程获得了长足发展。人类基因组计划？人类基因组计划（humangenomeproject,HGP）由美国科学家于1985年提出，1990年启动。美、英、法、德、日和我国科学家共同参与,预算30亿美元。其宗旨在于测定组成人类染色体（指单倍体）的30亿个碱基的核苷酸序列，绘制人类基因组图谱，辨识其载有的基因及其序列，达到破译人类遗传信息的最终目的。2001年工作草图发表；2005年测序工作完成。（私人企业塞雷拉基因组公司也独立完成。,基因工程的产生,2-2基因工程的基本原理,基础知识基本概念基本过程四大要素,基础知识,（脱氧）核糖+碱基（脱氧）核苷+磷酸（脱氧）核苷酸（脱氧）核酸,DNA和RNA有何不同？,形状互补，电性互补，规则排列！,规则的双螺旋结构！碱基不同细微结构有差别！,DNA空间结构,U,阴阳理论与遗传密码：,阴阳,23=8,3碱基对应一个氨基酸64种组合对应20种氨基酸,无中生有有无组合千变万化,六爻八卦,基本概念,基因工程，指在分子水平上对基因进行操作的复杂技术及其使用过程。具体讲，是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使其在受体细胞内复制、转录、翻译、表达的操作。注意区分遗传工程、基因工程、DNA重组,（1）取得目的基因。（切）（2）在体外将带目的基因的DNA片段连接到可自我复制且有选择标记的载体分子上，得重组DNA。（接）（3）将重组DNA分子引入受体细胞。（转）（4）扩增带重组体的细胞，获得大量繁殖群体。（增）（5）从大量携带重组体DNA分子的宿主细胞中分离出携带目的基因的细胞。（筛）（6）进一步研究分析选出的细胞克隆的目的基因进行（亚克隆），并设法使之实现功能蛋白的表达。（检）,基本过程,四大要素,目的基因（切）载体（连）受体（宿主细胞）（转，增）工具酶（几个过程需要）“筛”和“检”防止变异，产品合格。,主要内容,基础知识基本概念基本过程四大要素,2-3基因工程的具体过程,工具酶载体目的基因受体细胞筛选检验方法及克隆基因的表达,工具酶位点识别与切割,识别结构形式切割方式,识别回文结构，切断双链。,载体,质粒：概念、特性、举例-pBR322病毒：概念、特性、举例-噬菌体人工载体：黏粒、YAC、BAC应用选择,根据不同生物受体（界、门、纲）选择。,天然载体1,pBR322：环状，有启动子、抗性基因，携带能力有限,环形短DNA双链，“感染”细胞！,天然载体2,噬菌体：有粘性双端（COS区）侵入方式,环形短DNA双链（病毒），感染细胞！,细菌病毒（噬菌体，Phage）,病毒（噬菌体）的生长繁殖,动物病毒,单纯疱疹病毒,艾滋病病毒,植物病毒,HIV结构,入侵，破坏人体免疫细胞（系统）,SARS(重症急性呼吸综合症)病毒,性质60-220nm有被膜正链RNA,单链RNA飞沫传播,人类呼吸道和消化道最易传染！,人工载体,Cosmid（柯斯质粒，黏粒）：综合天然载体优点。,人工“剪接”成质粒或病毒,目的基因,一、获取途径化学合成DNA文库法（注意两种文库的区别）PCR技术,目的基因转入载体,二、连接粘性端的退火连接酶,受体细胞,微生物转化、转染、转导动植物物理方法：显微注射、基因枪、脉冲电化学方法：共沉淀、脂质体、转染生物方法：病毒、原生质体,根据受体和产品选择。,筛选与表达,筛