1 基因工程的基本概念 2 基因工程的诞生 3 基因工程的研究内容 4 基因ppt课件

1、基 因 工 程生物工程专业中心课程授课教师:李京京.Genetic Engineering1.基因工程概述2.基因工程的根底知识与根本技术3.基因工程所需根本条件4.基因工程的操作过程5.目的基因的获取6.克隆基因的表达7.转基因生物技术.一、基因工程概述1 基因工程的根本概念2 基因工程的诞生3 基因工程的研讨内容4 基因工程的运用5 基因工程的平安性 .A 重组DNA技术的根本定义 重组DNA技术是指将一种生物体供体的基因与载体在体外进展拼接重组，然后转入另一种生物体受体内，使之按照人们的志愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的DNA体外操作程序，也称为分子克隆技术。 因此，供体、受体、载体是

2、重组DNA技术的三大根本元件。1 基因工程的根本概念.B 基因工程的根本定义 基因工程是指重组DNA技术的产业化设计与运用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建即重组DNA技术；而下游技术那么涉及到基因工程菌或细胞的大规模培育以及基因产物的分别纯化过程。.2 基因工程的诞生A 基因工程诞生的实际根底1 ) DNA是遗传物质肺炎双球菌转化实验, 1944年 Avery，确定了基因的分子载体是DNA，而不是蛋白质。噬菌体转染实验, 1952年Alfred Hershy和Marsha Chase进一步证明遗传物质是DNA。.2) DNA双螺旋构造1953

3、年James D. Watson和Francis H. C. Crick提示了DNA分子的双螺旋构造和半保管复制机制。.3 ) 中心法那么和遗传密码1957年Crick又提出了遗传信息传送的“中心法那么 DNA RNA protein1964年Marshall Nirenberg和Gobind Khorana等终于破译了64个遗传密码.B 基因工程诞生的技术突破1 ) 限制性内切酶restriction enzymes1970年H.O. Smith等分别出第一种限制性核酸内切酶。Werner Arber 实际预见限制酶Hamilton O. Smith 得到第一个限制酶Daniel Natha

4、ns 用限制酶切得SV40 DNA片断.2 ) DNA衔接酶ligase1967年5个实验室几乎同时发现了DNA衔接酶。3 ) 载体vector1972年前后运用小分子量的细菌质粒和噬菌体作载体。在细菌细胞里的大量扩增。4 ) 感受态体系1970年M. Mandel和A. Higa发现经过氯化钙处置的大肠杆菌容易吸收噬菌体DNA。1972年S. Cohen发现这种处置过的细菌同样能吸收质粒DNA。.5 逆转录酶1970年Baltimore等人和Temin等人同时各自发现了逆转录酶。6 琼脂糖凝胶电泳1960s发明了琼脂糖凝胶电泳，可将不同长度的DNA别分开。7 DNA测序技术1975年F. S

5、anger、A. Maxam和W. Gilbert发明了DNA快速测序技术。.C 基因工程的诞生1 Berg的开创性实验1972年斯坦福大学的Paul Berg小组完成了初次体外重组实验：将SV40的DNA片断与噬菌体的DNA片断衔接起来。.2 Boyer-Cohen实验1973年斯坦福大学的S. Cohen小组将含有卡那霉素抗性基因的大肠杆菌R6-5质粒与含有四环素抗性基因的另一种大肠杆菌质粒pSC101衔接成重组质粒，具有双重抗药性。后来又把非洲爪蟾核糖体基因片断同pSC101质粒重组，转化大肠杆菌，并在菌体内胜利转录出相应的mRNA。这是第一次胜利的基因克隆实验。.Boyer-Cohen

6、实验.3 基因工程的研讨内容1 目的基因的获取从复杂的生物基因组中，经过酶切消化或PCR扩增等步骤，分别出带有目的基因的DNA片断。2 重组体的制备将目的基因的DNA片断插入到能自我复制并带有选择性标志抗生素抗性的载体分子上。.3 重组体的转化将重组体载体转入适当的受体细胞中。4 克隆鉴定挑选转化胜利的细胞克隆含有目的基因。5 目的基因表达使导入寄主细胞的目的基因表达出我们所需求的基因产物。.基因工程根本过程.大鼠生长激素基因转入小鼠.4 基因工程的运用A 基因工程在医药上的运用1 基因制药 经过DNA重组技术将天然存在于人体内起着各种生理功能且含量甚少以致微量的活性多肽、蛋白质、糖肽所编码的

7、基因片断导入微生物或哺乳动物细胞中进展扩增和表达,经过纯化、提取制备出高纯度、高活性的生物有效物质.1976年，27岁的风险投资人Robert Swanson与 University of California的教授Herb Boyer共饮了几杯啤酒，讨论了基因工程技术的商业前景。讨论终了时，他们决议建立一个公司，并取名为GenentechGenetic Engineering Technology。Genentech1982年,初次同意重组动物疫苗-抗球虫病疫苗.1982年,第一个基因工程药物-人胰岛素消费上市.三大类基因药物产品:生物活性多肽单克隆抗体疫苗.2 ) 基因治疗 将正常的外源基

8、因导入靶细胞中以弥补靶细胞所缺失或突变的基因、或抑制异常表达的基因。仍在探求阶段.B 基因工程在农业消费中的运用1 ) 提高植物的光协作用效率1提高CO2的固定率改动与光协作用有关的酶的构造和组成如二磷酸核酮糖羧化酶。2提高光能吸收率和转化率改动光能交换系统的分子的基因构造。.2 ) 提高豆科植物的固氮效率使非固氮植物转变为固氮植物或能与根瘤菌共生固氮。3 ) 转基因植物是农业生物技术的主要内容。 是将克隆到的特殊基因导入受体植物，使之添加一些优质性状高产、稳定、优质、抗虫、抗病等。.转基因植物特性申请单位马铃薯抗病毒中科院抗病中国农科院抗逆北京大学高营养品质北京大学水稻抗虫中科院抗病毒北京大

9、学抗病农科院抗除草剂水稻所.棉花抗虫中科院 农科院 美国孟山都公司玉米抗虫美国孟山都公司等大豆抗除草剂农科院小麦抗除草剂北京农林科学院高营养品质北京农林科学院番茄抗病北京大学耐储存中科院 华中农大甜椒抗病北京大学.辣椒抗病毒中科院烟草抗病毒北京大学抗虫中科院 北京大学番木瓜抗病毒中国热带作物广藿香抗病农业科学学院矮牵牛改变花色北京大学杨树抗虫中科院微生物提高固氮效率中科院 农科院 华中农大 广东微生物所.4 ) 转基因动物将外源基因导入动物细胞，并在基因组内稳定整合，遗传给后代。改善子代特性;研讨遗传性疾病的动物模型; 使动物成为生物反响器消费有用的活性蛋白等。.C 基因工程在工业中的运用1

10、) 纤维素的开发利用克隆各种参与纤维素降解的酶的基因，导入酿酒酵母，就能够利用廉价的纤维素来消费葡萄糖，发酵成酒。2 ) 酿酒工业用外源基因改造酿酒酵母，产生优质的啤酒。或用酿酒酵母消费蛋白质等。.D 基因工程在环境维护中的运用1 ) 检测水污染用重组细菌或转基因鱼等检测水污染2 ) 生物降解用带有重组质粒的“超级菌分解油烷烃类、有机农药污染。.5 基因工程的平安性 A 基因工程的平安隐患1 ) 对环境的影响重新组合一种在自然见尚未发现的的生物性状有能够给现有的生态环境带来不良影响。2 ) 新型病毒的出现制造带有抗生素抗性基因或有产生病毒才干的基因的新型微生物有能够在人类或其它生物体内传播。.

11、3 ) 癌症分散将肿瘤病毒或其它动物病毒的DNA引入细菌有能够扩展癌症的发生范围。4 ) 人造生物分散新组成的重组DNA生物体的不测分散能够会出现不同程度的潜在危险。.B 重组DNA研讨的平安准那么1 ) 公众的担忧1973年美国的公众第一次公开表示担忧运用重组DNA技术能够会培育出具有潜在危险性的新型微生物，从而给人类带来难以预料的后果。.2 ) 专家的态度1974年美国国立卫生研讨院NIH思索到重组DNA的潜在危险，提请Paul Berg博士组成一个重组DNA咨询委员会。这个由11名分子生物学和重组DNA权威学者组成的委员会在同年7月发表公开信science,158,303)，要求在没有弄清楚重组DNA所涉及的危险性范围和程度，以及在采取必要的防护措施之前，暂停两类实验带抗生素抗性和肿瘤病毒及动物病毒。.3) 制定平安规那么1976年6月23日，NIH正式公布了“重组DNA研讨的平安准那么。规定了平安防护物理防护和生物防护规范以及制止假设干类型的实验。 1979年、1981年、1989年NIH又做了多次修正，放宽了许多限制。.1实验室的物理平安分4级：P1P4级。2实验室的生物平安分3 级大肠杆菌：EK1EK3级。3 载体的平安应该是失去了自我迁移的才干。.Genentech的骄人业绩1976Genentech创立1977首次在微生物中