绪论基因工程概况.ppt

1、1引言基因工程概况，如何理解基因工程有什么理论依据？ 如何达到目的？ 一、严格修订基因工程含义，通过体外DNA重组和基因重组等技术将外源基因导入接纳体细胞球，目的地改造生物，在短时间内创造更完美的新生物类型。 广义上指产业化建设和应用，包括上下游技术的大部分，趋向于工程科学范畴。 优点：打破常规物种之间的边界(原核与真核生物之间、动植物之间，以及人与其他生物之间)，重组了遗传信息并进行了转移。 二、基因工程理论基于基因化学基具有共同的物质基础：具有遗传功能的特定核酸序列： DNA片段或RNA。 基因可切断：存在间隔序列(也可以切出重叠序列的基因)。 基因可转移：染色体DNA或能在不同染色体之间

2、跳跃，染色体组也能重组。 多肽和基因之间有对应关系。 一个多肽对应一个基因。 从表达产物的性质可以检查基因的转移和重组。 遗传查询密码是共同的。 三联密码子(少数除外)对应氨基酸，所有生物都相同，有转录翻译条件可以翻译原来的氨基酸。 基因可以合成人造的。 基因可以复制和传递遗传信息。 重组基因可以传代，得到比较稳定的转基因生物。 三、基因工程的基本技术路线四、基因工程研究发展史、筹备阶段。 1944年美国Avery等人的细菌转化证明DNA是基因运载体。 1953年Watson和CrickDNA双螺旋模型。 19581971年确立了中心法则，解读了64种密码子，明确了遗传信息的流程和表达。 20

3、世纪六十年代末70年代初：发现限制性核酸内切离酶催化剂和DNA连接酶，实现了DNA体外切离和连接。 1972年首次建构了重组DNA分子。 基因工程诞生于1973年首次证实了重组质粒DNA向大肠菌群的转化，真实核基因可转移表达到原核生物细胞球。 基因工程的迅速发展阶段。 一系列新的操作技术建构了用于转化(或转化)原核生物和动植物细胞球的多种运载体，得到了大量的转基因菌株。 1980年：在显微注射培育第一批转基因动物转基因小鼠；1983年：通过农杆菌培育第一批转基因植物转基因烟草。 21世纪初进入基因工程应用研究的鼎盛时期，压电石英、农、牧、渔等产品使用了基因工程的标志。 五、基因工程研究内容、基

4、础研究1、爱沙尼亚克朗运载体：原核生物的爱沙尼亚克朗运载体： Ti质粒及其诱导运载体(植物基因工程)、动物病毒克隆载体(动物基因工程)。 核心环节：建构新的运载体(适合高等动植物转基因表达运载体和定位整合运载体)，需要大力发展。 2、接纳体系统：爱沙尼亚克朗运载体的宿主：外源目的基因发源地(单一细胞球、组织、器官、个体)。 真核单细胞球生物，如大肠菌群原核，早期蓝藻酵母菌。 人类和高等运动、植物复杂基因组文库的接纳体系统：小球藻和衣藻、高等植物接纳体(愈伤组织、细胞球和原生质体、部分组织和器官)、孪生子叶植物拟南芥、烟草、单子叶植物水稻、玉米等。 动物体细胞球再分化能力差，主要是生精细胞和胚细

5、胞接纳体，得到转基因小鼠、鱼等。 人类细胞球接纳体。 转基因细胞系进行病理研究，以异常生长细胞球为接纳体，通过转基因恢复正常生长状态(基因治疗)。 3、目的基因：研制出人们特殊需要的基因，即目的基因(优良性状的基因、致病基因)。 发达国家激烈竞争的焦点，有限的战略资源，可以申请新的基因专利。 检索方法：建构基因组文库或cDNA实况拉力赛的PCR可直接从某一生物染色体组扩增出一种可进行小人工化学合成的目的基因，大致种类：压电石英药物相关基因； 抗病害虫恶环境的基因查询密码特殊营养价值的蛋白质和多肽基因。某生物染色体组的全部基因：从1990年开始实施“人类基因组修订画”，2000年6月制作了“工作

6、信息帧图”。 意义：人的生长、发育、繁殖、遗传性疾病的病因(基因治疗)、优生优育。 水稻染色体组修订版:中国水稻(印度伊卡斯米)染色体组工作信息帧图和数据库完成。 中英两国正在协助猪染色体组修订计划。 工具酶催化剂：指体外DNA合成、剪接、修饰和连接等系列过程中所必需的酶催化剂(DNA多聚酶、限制性核酸内切酶催化剂、修饰酶催化剂和连接酶)。 限制性核酸内切酶催化剂：有规律地切断DNA，得到特定末端的DNA片段。 研究热点：耐热内切酶催化剂和长识别序列稀切酶催化剂。 大肠菌群DNA连接酶、T4 DNA连接酶两种DNA连接酶。 DNA多聚酶：将含有连接棒、引物等DNA小片段和基因的大DNA片段合成

7、人造的，制备DNA探针。 所发现的多种耐热性DNA多聚酶有Taq、Tth、Bst、Pwo、pfu等。 DNA修饰酶催化剂：修饰DNA分子的有甲基化酶催化剂，修饰末端的有碱性磷酸酶、转换酶、核酸外切核酸酶等。 5、新技术：用于不同类型接纳体细胞球的一系列DNA转化方法和细小病毒转化方法：基因枪、电子仪等克服了某些爱沙尼亚克朗运载体应用的局限性，提高了外源DNA转化的效率。 基因检测技术：放射性同位素元素体标识牌探针、非放射性标识牌DNA探针和荧光探针技术。 基因分离技术：凝胶电泳可分离数万盐化学基的DNA分子或DNA片段。 脉冲阳离子电泳可以分离出几百万盐化学基的DNA分子、片段和完整的染色体。

8、 应用研究：广泛应用于压电石英、农、牧、渔等产业乃至环境保护。 基因工程药物：最活跃、发展最快的领域。 欧、美、日等国激烈竞争，金融界和大企业家投资的无线热点，我国近年来势头强劲。 主要指基因工程活性肽、疫苗和DNA药物等，有些人体活性肽(如荷尔蒙激素、神经肽、淋巴因子、凝血因子等)被用于疾病的诊断、防治。 已生产、上市的人体活性肽有干扰素(IFN )、白细胞介素(IL )、生长因子等数十种。 转基因马铃薯、香蕉、蓝藻等转基因植物疫苗。 转基因植物：三种农杆菌介导的基因转移。 直接基因转移：以原生质体或细胞球为接纳体。 例如，用PEG、电子仪、基因枪、脂质体等将基因导入细胞球和原生质体，培养成转基因植株。 物种系统的基因转移。 用子房注射、花粉管通导等方法导入外源基因。 得到能改善抗细小病毒、细菌和真菌症、抗虫、抗除草剂、抗旱性、耐寒性、耐热和抗盐、植物质量、生产疫苗和活性肽药物的植物。 转基因动物：改良家畜、家禽和鱼的经济性状，生产某些药物和蛋白质等，生产转基因兔、羊、鱼等多种。 其他方面：酶制剂工业、食品工业、化学和能源工业及环境保护等。 相应的安全管理： 1980年代发达国家制定了一系列法则。 中国1993年颁布了基因工程安全管理办法1996年颁布了农业生物基因工程安全管理实施办法2001年颁布了农业转基因生物安全管理条例对基因