基因工程的基本概念

基因工程的基本概念第1页/共96页在猴子的未受精卵中加入附加基因，并利用它成功培育出健康活泼的小猴“安迪”。

通过对“安迪”的研究我们可以简单地引进如老年性痴呆病的基因、帕金森病基因等，加快针对这类疾病疫苗的开发研究。在生物体外对DNA分子进行人工剪切、拼接，对基因进行改造和重新组合，再导入生物体内使导入的基因得以表达。基因工程第2页/共96页甲生物乙生物取出优秀基因“剪切”

“拼接”

新类型表达新的生物产品基因敲除技术转基因技术生物新类型敲除不利基因新的生物产品第3页/共96页definitionTheformationofnewcombinationsofheritablematerialbytheinsertionofnucleicacidmolecules，producedbywhatevermeansoutsidethecell，

intoanyvirus,bacterialplasmidorothervectorsystemsoastoallowtheirincorporationintoahostorganisminwhichtheydonotnaturallyoccurbutinwhichtheyarecapableofcontinuedpropagation.第4页/共96页基因工程5

2

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基因工程的基本概念基因工程的基本原理基因工程所需的基本条件基因工程的操作过程目的基因的克隆与基因文库的构建大肠杆菌基因工程酵母基因工程哺乳动物基因工程高等植物基因工程第5页/共96页D基因工程的基本形式1基因工程的基本概念C重组DNA技术与基因工程的基本用途B基因工程的基本定义A重组DNA技术的基本定义第6页/共96页A重组DNA技术的基本定义1基因工程的基本概念

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行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意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、载体是重组DNA技术的三大基本元件。第7页/共96页基因重组：不同的DNA分子间发生共价连接形成重组DNA分子。重组DNA质粒DNA基因片段第8页/共96页制造带有抗生素抗性基因或有产生病毒能力的基因的新型微生物有可能在人类或其它生物体内传播。1.对环境的影响2.新型病毒的出现重新组合一种在自然见尚未发现的的生物性状有可能给现有的生态环境带来不良影响。一、基因工程的安全隐患基因工程的安全性第9页/共96页将肿瘤病毒或其它动物病毒的DNA引入细菌有可能扩大癌症的发生范围。4.人造生物扩散新组成的重组DNA生物体的意外扩散可能会出现不同程度的潜在危险。3.癌症扩散第10页/共96页1.公众的担忧二、重组DNA研究的安全准则1973年美国的公众第一次公开表示担心应用重组DNA技术可能会培养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。第11页/共96页1974年美国国立卫生研究院（NIH）考虑到重组DNA的潜在危险，提请PaulBerg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，暂停两类试验（带抗生素抗性和肿瘤病毒及动物病毒）。2.专家的态度第12页/共96页3.制定安全规则1976年6月23日，NIH正式公布了“重组DNA研究的安全准则”。规定了安全防护（物理防护和生物防护）标准以及禁止若干类型的实验。1979年、1981年、1989年NIH又做了多次修改，放宽了许多限制。第13页/共96页分4级：P1—P4级。（1）实验室的物理安全4.基因工程的安全措施一般装备良好的普通微生物实验室。①P1级实验室②P2级实验室在P1级实验室的基础上还装备有负压的安全操作柜。第14页/共96页全负压的实验室，同时装备安全操作柜。④P4级实验室专用的实验大楼，周围与其它建筑物应有隔离带。具有最高安全防护措施。③P3级实验室第15页/共96页在自然环境中无法存活。（2）实验室的生物安全分3级（大肠杆菌）：EK1—EK3级。①EK1级的大肠杆菌在自然环境中一般都要死亡。②EK2-EK3级大肠杆菌第一个“安全”菌株是K12（1976年），很不实用，已淘汰。第16页/共96页（3）

载体的安全应该是失去了自我迁移的能力。不会自动从“安全”的菌株转移到“不安全”的菌株中。（容易构建）。如pMB9，pBR322等。第17页/共96页B基因工程的基本定义1基因工程的基本概念

基因工程是指重组DNA技术的产业化设计与应用，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）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。第18页/共96页genemanipulation,

genecloning,

recombinantDNAtechnology,

geneticmodification,

newgenetics,

molecularagriculture第19页/共96页基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切→拼接→导入→表达结果人类需要的基因产物第20页/共96页重组DNA技术相关概念克隆(clone)来自同一始祖的相同副本或拷贝的集合。获取同一拷贝的过程称为克隆化(cloning)，即无性繁殖。（一）DNA克隆第21页/共96页技术水平：分子克隆(molecularclone)即DNA克隆

细胞克隆个体克隆（动物或植物）第22页/共96页DNA克隆应用酶学的方法，在体外将各种来源的遗传物质（同源的或异源的、原核的或真核的、天然的或人工的DNA）与载体DNA接合成一具有自我复制能力的DNA分子——复制子(replicon)，继而通过转化或转染宿主细胞，筛选出含有目的基因的转化子细胞，再进行扩增提取获得大量同一DNA分子，也称基因克隆或重组DNA(recombinantDNA)。第23页/共96页(二)目的基因需要克隆的DNA片段。编码某种蛋白质研究某基因结构和功能的关系研究某基因与疾病的关系第24页/共96页

按照人的愿望设计和建造非天然的基因表达体系。某功能蛋白宿主细胞基因工程产品重组体目的基因第25页/共96页

cDNA：

经反转录合成的、与mRNA互补的DNA链。

基因组DNA：

代表一个细胞或生物体整套遗传信息的所有DNA序列。第26页/共96页基因工程细胞工程发酵工程酶工程生物工程1、概念：也叫生物技术，是生物科学与工程技术有机结合而兴起的一门综合性科学技术。2、特点：以生物科学为基础，运用先进的科学原理和工程技术手段来加工或改造生物材料，如DNA、蛋白质、染色体、细胞等，从而生产出人类所需要的生物或生物制品。3、内容：第27页/共96页地位：现代科技革命高新技术生物技术基因工程基因克隆第28页/共96页⒈概念：一般指利用分子生物学的手段，在体外操纵、改造、重建细胞的基因组，从而使生物体的遗传性状发生定向变异，获得人们所需的性状。⒉特点：基因工程能够打破种属的界限，在基因水平上改变生物遗传性，并通过工程化手段为人类提供有用的产品及服务。基因工程第29页/共96页由于基因工程是在分子水平上进行操作，最终是为了创造出人们所需要的新品种，因而它可以突破物种间的遗传障碍，大跨度的超越物种间的不亲和性。比如在基因工程中最常使用的大肠杆菌，它是一种原核生物，但它却能大量表达来自于人类的某些基因。例如各种人的多肽生长因子基因就可用大肠杆菌来生产。如果用常规的育种技术来做同一项工作，那么成功的机会应为零。因此，科学家们可以利用基因工程实现人类的各种物种改良的愿望。第30页/共96页因为现在生活在地球上的各种生物都是经过长期的生物进化演变而来，虽然不能说它们都很能适应现在的生态环境，但至少可以说它们基本上都能适应当前的生态环境。这也就是说，每种生物体内或细胞内都处于精巧的调节控制和平衡之中。当用基因工程方法引入一段外源基因片段后，原有的平衡可能被打破，有可能导致细胞内的生物学功能发生紊乱，最后有可能导致细胞生长缓慢乃至细胞死亡。很显然，开展基因工程研究的目的既要使细胞象往常一样正常生长，又要使细胞产生甚至大量产生人类所需要的外源基因表达产物。第31页/共96页

1.什么叫基因？思考讨论？3.遗传信息是如何表达的？

第32页/共96页非编码区非编码区编码区编码区下游编码区上游

RNA聚合酶结合位点调控遗传信息的表达核糖体基因的结构（原核细胞）

RNA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点，并与其结合。转录开始后，RNA聚合酶沿DNA分子移动，并与DNA分子的一条链为模板合成RNA。转录完毕后，RNA链释放出来，紧接着RNA聚合酶也从DNA模板链上脱落下来。第33页/共96页能够转录为相应的信使RNA，进而指导蛋白质的合成，也就是说能够编码蛋白质不能转录为信使RNA，不能编码蛋白质非编码区：编码区第34页/共96页编码区非编码区非编码区与RNA聚酶结合位点内含子外显子启动子终止子编码区上游编码区上游真核细胞的基因结构能够编码蛋白质的序列叫做外显子不能够编码蛋白质的序列叫做内含子，内含子能转录为信使RNA

内含子:外显子:第35页/共96页人的血红蛋白中，有一种蛋白质叫做β－珠蛋白，它的基因有1700个碱基对，其中有3个外显子和2个内含子，能够编码146个氨基酸，其外显子的碱基对在整个基因碱基对中所占的比例是多少人的一种凝血因子的基因，在它的186000个碱基对中，有26个外显子和25个内含子，能够编码2552个氨基酸，其外显子的碱基对在整个基因碱基对中所占的比例是多少146×3÷1700×100%=26%2552×3÷186000×100%=4%第36页/共96页原核生物基因表达的调控乳糖代谢基因表达调控图解：(没有乳糖时)

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lacA调节基因启动子操纵基因结构基因RNA聚合酶信使RNA转录翻译阻抑物与操纵基因结合，结构基因转录受阻．阻抑物第37页/共96页原核生物基因表达的调控乳糖代谢基因表达调控图解：(有乳糖时)ＲＰＯ

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lacA调节基因启动子操纵基因结构基因RNA聚合酶信使RNA转录翻译阻抑物与乳糖结合后构象发生了改变，因而不能与操纵基因结合，使得结构基因进行转录。阻抑物乳糖转录半乳糖苷酶酶酶第38页/共96页第39页/共96页C重组DNA技术与基因工程的基本用途1基因工程的基本概念分离、扩增、鉴定、研究、整理生物信息资源大规模生产生物活性物质设计、构建生物的新性状甚至新物种第40页/共96页大规模生产生物活性物质工程细胞基因工程蛋白质工程途径工程发酵工程细胞工程分离工程酶酶工程分离工程野生细胞野生细胞生物活性物质第41页/共96页１、基因工程与医药卫生我国生产的部分基因

工程疫苗和药物⑴基因工程药品的生产许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。第42页/共96页第43页/共96页1976年，27岁的风险投资人RobertSwanson与UniversityofCalifornia的教授HerbBoyer共饮了几杯啤酒，讨论了基因工程技术的商业前景。讨论结束时，他们决定建立一个公司，并取名为Genentech（GeneticEngineeringTechnology）。第一个基因工程公司在学术界和商业界的满腹怀疑中诞生了！第44页/共96页Genentech的骄人业绩1976Genentech创立1977首次在微生物里生产了人蛋白生长激素抑制素1978克隆了人胰岛素基因1979克隆了人生长激素素基因1980公司上市，募集$35million1982第一个基因重组药（人胰岛素）上市（转让给Lilly公司）1984第一个VIII因子，转让给CutterBiological1985第一个自己生产的产品（人生长激素）1987生产组织纤溶酶原激活剂（TPA）1990生产interferon1

1990与瑞士Roche医药公司合并（$2.1billion）第45页/共96页胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!第46页/共96页干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。人造血液及其生产第47页/共96页重组DNA医药产品产品功能组织胞浆素原激活剂抗凝血液因子VIII促进凝血颗粒细胞-巨噬细胞集落剌激因子剌激白细胞生成促红细胞生成素剌激白细胞生成生长因子(bFGF,EGF)刺激细胞生长与分化生长素治疗侏儒症胰岛素治疗糖尿病干扰素(1b,2a,2b,)抗病毒感染及某些肿瘤白细胞介素激活、剌激各类白细胞超氧化物歧化酶抗组织损伤单克隆抗体利用其结合特异性进行诊断试验、肿瘤导向治疗乙肝疫苗(CHO,酵母)预防乙肝口服重组B亚单位菌体霍乱菌苗预防霍乱第48页/共96页美国已批准上市的基因工程药物（1997.7）中文名称商品名称英文名缩写开发公司胰岛素HumulinNovolinHumalogInsulinlispoinsulinLillyNovoNordiskLilly人生长激素ProtropinHumatropeNutropinAQrhuGHGenentechLillyGenentech干扰素IntronAReferonAAvonixBetaseronActimmuneAlferon-NrhuIFNa2brhuIFNa2arhuIFN

rhuIFN1brhuIFN1brhuIFNa3ScheringRocheBiogenChironGenentechInterferonScience第49页/共96页白细胞介素2ProleukinrhuIL2Chiron粒细胞集落刺激因子NeupogenrhuG-CSFAmgen粒细胞巨噬细胞集落刺激因子LeukinerhuGM-GSFImmunex红细胞生成素EpogenProcritrhuEPOAmgenOrtho组织溶纤原激活剂ActivaserhuTPAGenentech生长激素SerostinsomatotropinSerono促生长素NutropinSaizenGenotropinNorditropinBio-TropinsomatopinGenentechSeronoPharma/UpjohnNovoNordiskBiotechGeneral第50页/共96页抗血友病因子VIIIKogenateRecombinateFactorVIIIBayerBaxter葡萄脑苷脂酶CerezymeglucocerebrosidaseGenzyml脱氧核糖核酸酶PulmozymedomaseGenentech乙型肝炎疫苗RecombivaxHBEngerixBComraxHepatitisBvaccineMerckSmithKlineMerck甲型肝炎疫苗HavrixHepatitisBvaccineSmithKline第51页/共96页体内用单克隆抗体ReoproOrthoOKT-3OncoScintCR/OVOncoScintOC103OncoScintCR103ProstascintMAB,bloodclotsMAB,KidneysupMAB,diaginjectCentocorOrthoBiotechCytogenCytogenCytogenCytogen鼠单克隆抗体PanorexMurineMABGlaxoWelcome第52页/共96页中国已经批准上市的基因工程药物（1998.5）药品名缩写开发生产公司批准时间适应症rhuINFa1b(外用）rhuINFa1brhuINFa2a长春生研所上海生研所深圳兴科长春生研所长生药业三生药业1989试1996正1996正1996正1997正1997正病毒性角膜炎HBV,HCVHBV,HCV尖锐湿疣，疱疹等HBV,HCVHBV,HCVrhuIFNa2b新大洲药业里亚哈尔华立达安科华新1997正1996正1997正1997试1997试HBV,HCVHBV,HCVHBV,HCVHBV,HCVHBV,HCV第53页/共96页rhuINF

上海生研所克隆丽珠生物工程1994试1995试1995试类风湿类风湿类风湿rhuIL2长春生研所长春药业四环制药华新三生药业深圳兴科中华合通金丝利康利制药1997正1997正1997正1997正1997正1997正1995试1995试1995试癌辅助治疗癌辅助治疗癌辅助治疗癌辅助治疗癌辅助治疗癌辅助治疗癌辅助治疗癌辅助治疗癌辅助治疗第54页/共96页rhuG-CSF九源1997试化疗生白血病rhuGM-CSF特宝1997试化疗生白血病rSK医大实业1996试心梗溶栓rhuEPO华欣永铭维沃1997试1997试再生障碍性贫血再生障碍性贫血bFGF（外用）珠海东大1996试创伤，烧伤第55页/共96页⑵基因诊断与基因治疗运用基因工程设计制造的“DNA探针”检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，不但准确而且迅速。我国研究人员正在制备用于基因治疗的基因工程细胞通过基因工程给患有遗传病的人体内导入正常基因可“一次性”解除病人的疾苦。第56页/共96页基因诊断(geneticdiagnosis)是利用分子生物学及分子遗传的技术和原理，在DNA水平分析、鉴定遗传疾病所涉及基因的置换、缺失或插入等突变。基因诊断基本过程区分或鉴定DNA的异常分离、扩增待测的DNA片断第57页/共96页标准.能正确扩增靶基因；.能准确区分单个碱基的差别；.本底或噪声低，不干扰DNA的鉴定;.便于完全自动化操作，适合大面积、大人群普查。第58页/共96页基因诊断的技术和方法1.核酸分子杂交

实质上是用已知序列的DNA或RNA片段作为探针与待测样品的DNA或RNA序列进行核酸分子杂交。是基因诊断最基本的技术之一。2.PCR法3.分子探针：分子探针是指特定的已知核酸片段，能与互补核酸序列退火杂交，用于对待测核酸样品中特定基因顺序的探测。满足：（1）必须是单链核酸，（2）带有容易被检测出来的标记物。第59页/共96页生物芯片从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱。从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。

基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。第60页/共96页基因治疗定义基因治疗(genetherapy)是向有功能缺陷的细胞补充相应功能的基因，以纠正或补偿其基因的缺陷，从而达到治疗的目的。方式体细胞基因治疗(somaticcellgenetherapy)性细胞基因治疗(germlinegenetherapy)第61页/共96页1.产前诊断2.携带者测试3.症候前诊断4.遗传病易感性遗传疾病的预防第62页/共96页医药药物基因组学人工设计克隆P450s疾病的动物模型治疗性小分子植物微生物诊断用蛋白治疗性蛋白微生物动物疫苗植物微生物治疗性核酸基因治疗基因修复反义药物DNA疫苗诊断性核酸遗传病传染病第63页/共96页1.提高植物的光合作用效率改变与光合作用有关的酶的结构和组成（如二磷酸核酮糖羧化酶）。（1）提高CO2的固定率改变光能交换系统的分子的基因结构。（2）提高光能吸收率和转化率２、基因工程与农牧业、食品工业第64页/共96页使非固氮植物转变为固氮植物或能与根瘤菌共生固氮。2.提高豆科植物的固氮效率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，使之增加一些优质性状（高产、稳定、优质、抗虫、抗病等）。3.转基因植物第65页/共96页世界各国转基因作物大田释放情况（1987.1-1998.4）转基因作物特性批准项数所占比例抗除草剂129729.6%抗虫104623.8%产品质量高88620.2%抗病毒4369.9%农学性状好2114.8%抗真菌2084.7%其它3036.9%第66页/共96页中国已经批准进入大田的转基因植物（1998.3）转基因植物特性申请单位获批准数马铃薯抗病毒中科院4抗病中国农科院1抗逆北京大学1高营养品质北京大学1水稻抗虫中科院1抗病毒北京大学2抗病农科院2抗除草剂水稻所1第67页/共96页棉花抗虫中科院农科院美国孟山都公司9玉米抗虫美国孟山都公司等3大豆抗除草剂农科院1小麦抗除草剂北京农林科学院1高营养品质北京农林科学院1番茄抗病北京大学1耐储存中科院华中农大3甜椒抗病北京大学1第68页/共96页辣椒抗病毒中科院1烟草抗病毒北京大学2抗虫中科院北京大学2番木瓜抗病毒中国热带作物1广藿香抗病农业科学学院1矮牵牛改变花色北京大学1杨树抗虫中科院1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6第69页/共96页转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基因的番茄转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯不会引起过敏的转基因大豆第70页/共96页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。使动物成为生物反应器生产有用的活性蛋白等。4.转基因动物在乳汁中分泌人组织纤溶酶源激活物（TPA）和尿激酶的转基因小鼠；分泌a1抗胰蛋白酶的转基因山羊等。第71页/共96页生长快、肉质好的转基因鱼(中国)乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)第72页/共96页导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠超级动物特殊动物第73页/共96页3、基因工程与环境保护⑴环境监测：

基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来第74页/共96页

利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。第75页/共96页⑵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。

通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。第76页/共96页4、基因工程在工业中的应用克隆各种参与纤维素降解的酶的基因，导入酿酒酵母，就可能利用廉价的纤维素来生产葡萄糖，发酵成酒。用外源基因改造酿酒酵母，产生优质的啤酒。或用酿酒酵母生产蛋白质等。1.纤维素的开发利用2.酿酒工业第77页/共96页D基因工程的基本形式1基因工程的基本概念第一代基因工程蛋白多肽基因的高效表达经典基因工程第二代基因工程蛋白编码基因的定向诱变蛋白质工程第三代基因工程代谢信息途径的修饰重构途径工程

第四代基因工程基因组或染色体的转移基因组工程第78页/共96页蛋白质工程与基因工程的区别蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构与功能之间的关系，利用基因工程的手段，按照人类自身的需要，定向地改造天然的蛋白质，甚至创造新的、自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。蛋白质工程自诞生之日起，就与基因工程密不可分。基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内，并在其中进行表达，它的产品还是该基因编码的天然存在的蛋白质。蛋白质工程则更进一步。它可以根据对分子预先设计的方案，通过对天然蛋白质的基因进行改造，来实现对它所编码的蛋白质进行改造。因此，它的产品已不再是天然的蛋白质，而是经过改造的、具有了人类所需要的优点的蛋白质。天然蛋白质都是通过漫长的进化过程而形成的，而蛋白质工程对天然蛋白质的改造，好比是在实验室里加快了进化的过程。第79页/共96页对天然蛋白质改造的几个层次

对天然蛋白质的改造，可以笼统地分为3个层次：小改、中改和大改。小改

是对天然蛋白质的一个或几个氨基酸残基进行修改。它往往利用点突变的技术，在维持蛋白质原有功能的基础上，改进某一些性质特点。例如，在核糖核酸酶内部引入二硫键以增强其热稳定性。又如，修改与胰岛素分子间聚合作用有关的表面残基，使其更容易解离成有活性的单体分子，从而使这种胰岛素成为速效型药物。第80页/共96页对天然蛋白质改造的几个层次

中改

则是对蛋白质分子中某些结构单元或肽段进行分子裁剪，在不同的蛋白质分子之间替换结构单元，以期得到新的功能组合。一个成功的例子是将小鼠的抗体蛋白分子上识别抗原的部分，与人抗体分子上引起免疫反应的功能部分，通过基因拼接的办法结合在一起，得到的嵌合分子既具有鼠的抗体抗原专一性，能引起人的免疫反应、同时又不会引起人体排异反应。这个实验有重要的医学价值，可能提供一条途径，即利用鼠的抗体，通过蛋白质工程来生产能为人体所用的抗体。第81页/共96页对天然蛋白质改造的几个层次

大改

更确切地说是重新设计与合成自然界本不存在的蛋白质分子。即从蛋白质的氨基酸组成和顺序出发，设计并制造出一个全新的蛋白质，并使之具有特定的空间结构和相应的功能。第82页/共96页“基因专家”请不要制造基因的神话不久的几年内，可以得到一个完整的人类基因组序列。这是没有疑问的。但是，得到完整的序列虽相当容易，而要读懂它却是极其困难的。人类基因组中究竟有多少个基因？这些基因是如何调控的？这些基因都编码什么样的蛋白质？这些蛋白质又有什么样的结构和功能？彼此之间如何相互反应？只有完整地回答了这些问题，才可以说有了“一本完整地讲述人体构造和运转情况的指南”，而这些工作的难度，比用仪器自动测定基因序列不知要难上多少倍，许多技术问题都还有待解决（比如我们就还无法根据DNA序列百分之百地确定基因，而这是人类基因组计划不能不做的），绝对不是“不久的几年内”就能完成的，甚至在我们的有生之年也未必能见到其完成。而要完整地了解蛋白质、基因的多态性，了解遗传的个体多样性，更是遥遥无期的事。第83页/共96页天生的不都是基因决定的从事分子遗传学研究的人，往往有基因决定一切的印象，在小试管加入己知的基因，就可以预料会得到其结果，屡试不爽。但是，任何合格的研究者也都清楚，体外的实验结果不能简单地推广到体内，在试管中由基因决定的结果，在细胞中未必就如此。原因之一，是因为试管中的化学分子数目都是大大过量。均匀分布的，而细胞中的化学分子数目则是有限的（比如体外一次实验所用的DNA数目多得难以数计，而每个细胞却只有两份DNA），局部的分子浓度不同，从而导致了细胞内的化学反应带有很大程度的随机性。第84页/共96页天生的不都是基因决定的同一个细胞的后代属性各不相同（比如分裂期不同），主要是由于分子过程的随机性，而不是罕见的基因突变（同样是随机的）引起的。这种随机性，使得不论是基因决定论，还是环境决定论，甚至是基因加环境决定论，统而言之，一切的决定论，都无法成立。基因完全相同的细胞克隆，在完全相同的环境下发育，也会得到不尽相同的结果，这种现象在遗传学上，被称为“发育噪音”（developmentalnoisy）。第85页/共96页天生的不都是基因决定的目前关于大脑发育的前沿理论，是“选择理论”，其要点是，在大脑发育过程中，神经元随机地生长形成，随机地连接，在外界刺激下，有的连接被加强，有的则消失。这种以随机性为基础的选择性发育的结果，导致了一个人天生的性格和天赋，但是它既非决定于基因，也非决定于环境，发育过程的随机因素在其中占了相当大的比重。操纵基因是可能的，控制环境也是可能的，但是要控制细胞内分子反应的随机因素，却是不可能的。因此，要随心所欲地控制发育结