理学基因工程基本概念与基本原理学习教案.pptx

会计学1理学理学(lxu)基因工程基本概念与基本原理基因工程基本概念与基本原理第一页，共39页。LuDong University一一、引引言言（一）历史（一）历史1917 1917：提出：提出19531953：基因的奠基人詹姆斯：基因的奠基人詹姆斯.沃森和弗朗西斯沃森和弗朗西斯.克里克，克里克，他们发现他们发现DNADNA的双螺旋结构。的双螺旋结构。DNADNA之父。之父。DNADNA之母：罗之母：罗莎琳德莎琳德.富兰克林，她用富兰克林，她用X X射线衍射射线衍射DNADNA晶体得到了影像，从而晶体得到了影像，从而分辨出这种分子的维度、角度和形状分辨出这种分子的维度、角度和形状(xngzhun)(xngzhun)；她发现；她发现DNADNA是螺旋结构，至少两股，其化学是螺旋结构，至少两股，其化学“信息信息”面向进里面。面向进里面。19731973：第一个成功的克隆转化实验，第一个有目的的基因：第一个成功的克隆转化实验，第一个有目的的基因重组实验，是现代生物技术的标志。重组实验，是现代生物技术的标志。19971997：英培育出世界上第一例体细胞克隆动物：英培育出世界上第一例体细胞克隆动物“多莉多莉”羊，羊，20032003年年2 2月月1414日去世。日去世。19981998：日本培育出体细胞克隆动物：日本培育出体细胞克隆动物8 8头牛犊。头牛犊。第1页/共39页第二页，共39页。LuDong University一一、引引言言20002000：果蝇的基因组图谱绘制完成；人类基因组图谱的：果蝇的基因组图谱绘制完成；人类基因组图谱的绘制工作完成。绘制工作完成。20022002：疟原虫、按蚊的基因组图谱完成；完成水稻、小：疟原虫、按蚊的基因组图谱完成；完成水稻、小鼠的基因组图谱。鼠的基因组图谱。20032003：意大利培育出第一匹克隆马，人类基因组序列：意大利培育出第一匹克隆马，人类基因组序列(xli)(xli)基本完成。基本完成。第2页/共39页第三页，共39页。LuDong University2005200520052005年：全球首只克隆狗在韩国年：全球首只克隆狗在韩国年：全球首只克隆狗在韩国年：全球首只克隆狗在韩国(hn u)(hn u)(hn u)(hn u)公开公开公开公开露面露面露面露面 一一、引引言言“斯纳皮斯纳皮”与与“父母父母(fm)”(fm)”第3页/共39页第四页，共39页。LuDong UniversityDNA的双螺旋结构世界首只克隆羊“多莉”一一、引引言言第4页/共39页第五页，共39页。LuDong University一、一、基因工程基因工程(jyn(jyn gngchng)gngchng)与医药卫生与医药卫生基因工程药品基因工程药品基因工程药品基因工程药品(yopn)(yopn)(yopn)(yopn)的生产的生产的生产的生产许多药品的生产是从生物组织中提取的。许多药品的生产是从生物组织中提取的。许多药品的生产是从生物组织中提取的。许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制受材料来源限制受材料来源限制受材料来源限制(xinzh)(xinzh)(xinzh)(xinzh)产量有限，其价格往产量有限，其价格往产量有限，其价格往产量有限，其价格往往十分昂贵。往十分昂贵。往十分昂贵。往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模微生物生长迅速，容易控制，适于大规模微生物生长迅速，容易控制，适于大规模微生物生长迅速，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工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基工业化生产。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，因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，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。不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。第5页/共39页第六页，共39页。LuDong University基因工程基因工程基因工程基因工程(jyn(jyn gngchng)gngchng)胰岛素（一）胰岛素（一）胰岛素（一）胰岛素（一）n n胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物牛等动物牛等动物牛等动物(dngw)(dngw)(dngw)(dngw)的胰腺中提取，的胰腺中提取，的胰腺中提取，的胰腺中提取，100Kg100Kg100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取胰腺只能提取胰腺只能提取4-5g4-5g4-5g4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。胰胰胰胰岛岛岛岛素素素素分分分分子子子子结结结结构构构构(f f n n z z j ji i u u)第6页/共39页第七页，共39页。LuDong University基因工程基因工程基因工程基因工程(jyn gngchng)(jyn gngchng)胰胰胰胰岛素（二）岛素（二）岛素（二）岛素（二）n n将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L2000L2000L2000L培培培培养液就能产生养液就能产生养液就能产生养液就能产生(chnshng)100g(chnshng)100g(chnshng)100g(chnshng)100g胰岛素！大规模胰岛素！大规模胰岛素！大规模胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了产量问题，还使其价格降低了产量问题，还使其价格降低了产量问题，还使其价格降低了30%-50%!30%-50%!30%-50%!30%-50%!胰胰胰胰岛岛岛岛素素素素生生生生产产产产(s sh h n ng gc ch h n n)车车车车间间间间第7页/共39页第八页，共39页。LuDong University基因工程基因工程(jyn gngchng)干扰素（一）干扰素（一）n n干扰素治疗病毒感染简直干扰素治疗病毒感染简直干扰素治疗病毒感染简直干扰素治疗病毒感染简直(jinzh)(jinzh)(jinzh)(jinzh)是是是是“万能灵药万能灵药万能灵药万能灵药”！过去从人血中提取，！过去从人血中提取，！过去从人血中提取，！过去从人血中提取，300L300L300L300L血才提取血才提取血才提取血才提取1mg1mg1mg1mg！其！其！其！其“珍贵珍贵珍贵珍贵”程度自不用多说。程度自不用多说。程度自不用多说。程度自不用多说。干扰素生产车间干扰素生产车间干扰素生产车间干扰素生产车间干扰素分子结构干扰素分子结构干扰素分子结构干扰素分子结构第8页/共39页第九页，共39页。LuDong University基因工程基因工程基因工程基因工程(jyn(jyn(jyn(jyn gngchng)gngchng)gngchng)gngchng)干扰素干扰素干扰素干扰素(二）二）二）二）n n基因工程人干扰素基因工程人干扰素基因工程人干扰素基因工程人干扰素-2b-2b-2b-2b（安达芬）（安达芬）（安达芬）（安达芬）是我国第一个全国是我国第一个全国是我国第一个全国是我国第一个全国产化基因工程人干扰素产化基因工程人干扰素产化基因工程人干扰素产化基因工程人干扰素-2b-2b-2b-2b，具有抗病毒，抑制肿瘤，具有抗病毒，抑制肿瘤，具有抗病毒，抑制肿瘤，具有抗病毒，抑制肿瘤细胞增生，调节人体免疫功能的作用，广泛用于病毒细胞增生，调节人体免疫功能的作用，广泛用于病毒细胞增生，调节人体免疫功能的作用，广泛用于病毒细胞增生，调节人体免疫功能的作用，广泛用于病毒性疾病治疗和多种肿瘤的治疗，是当前国际性疾病治疗和多种肿瘤的治疗，是当前国际性疾病治疗和多种肿瘤的治疗，是当前国际性疾病治疗和多种肿瘤的治疗，是当前国际(guj)(guj)(guj)(guj)公认公认公认公认的病毒性疾病治疗的首选药物和肿瘤生物治疗的主要的病毒性疾病治疗的首选药物和肿瘤生物治疗的主要的病毒性疾病治疗的首选药物和肿瘤生物治疗的主要的病毒性疾病治疗的首选药物和肿瘤生物治疗的主要药物。药物。药物。药物。第9页/共39页第十页，共39页。LuDong University其它基因工程其它基因工程其它基因工程其它基因工程(jyn gngchng)(jyn gngchng)药物药物药物药物n n人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产，均为解除人类实现工业化生产，均为解除人类实现工业化生产，均为解除人类实现工业化生产，均为解除人类(rnli)(rnli)(rnli)(rnli)的病苦，的病苦，的病苦，的病苦，提高人类提高人类提高人类提高人类(rnli)(rnli)(rnli)(rnli)的健康水平发挥了重大的作用。的健康水平发挥了重大的作用。的健康水平发挥了重大的作用。的健康水平发挥了重大的作用。人人人人造造造造(r r n nz z o o)血血血血液液液液及及及及其其其其生生生生产产产产第10页/共39页第十一页，共39页。LuDong University基因基因(jyn)(jyn)诊断与基诊断与基因因(jyn)(jyn)治疗治疗n n运用基因工程设计制造运用基因工程设计制造运用基因工程设计制造运用基因工程设计制造的的的的“DNA“DNA“DNA“DNA探针探针探针探针”检测肝炎检测肝炎检测肝炎检测肝炎病毒等病毒感染及遗传病毒等病毒感染及遗传病毒等病毒感染及遗传病毒等病毒感染及遗传缺陷，不但准确而且迅缺陷，不但准确而且迅缺陷，不但准确而且迅缺陷，不但准确而且迅速。通过基因工程给患速。通过基因工程给患速。通过基因工程给患速。通过基因工程给患有遗传病的人体内导入有遗传病的人体内导入有遗传病的人体内导入有遗传病的人体内导入正常正常正常正常(zhngchng)(zhngchng)(zhngchng)(zhngchng)基因基因基因基因可可可可“一次性一次性一次性一次性”解除病人解除病人解除病人解除病人的疾苦。的疾苦。的疾苦。的疾苦。我国研究我国研究我国研究我国研究(ynji)(ynji)(ynji)(ynji)人员正在人员正在人员正在人员正在制备用于基因治疗的基因工制备用于基因治疗的基因工制备用于基因治疗的基因工制备用于基因治疗的基因工程细胞程细胞程细胞程细胞第11页/共39页第十二页，共39页。LuDong UniversitySCID的基因工程的基因工程(jyn gngchng)治疗治疗n n重症联合免疫缺陷（重症联合免疫缺陷（重症联合免疫缺陷（重症联合免疫缺陷（SCIDSCID）患）患）患）患者者者者(hunzh)(hunzh)缺乏正常的人体免缺乏正常的人体免缺乏正常的人体免缺乏正常的人体免疫功能，只要稍被细菌或者病疫功能，只要稍被细菌或者病疫功能，只要稍被细菌或者病疫功能，只要稍被细菌或者病毒感染，就会发病死亡。这个毒感染，就会发病死亡。这个毒感染，就会发病死亡。这个毒感染，就会发病死亡。这个病的机理是细胞的一个常染色病的机理是细胞的一个常染色病的机理是细胞的一个常染色病的机理是细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶（简称体上编码腺苷酸脱氨酶（简称体上编码腺苷酸脱氨酶（简称体上编码腺苷酸脱氨酶（简称ADAADA）的基因（）的基因（）的基因（）的基因（adaada）发生了突）发生了突）发生了突）发生了突变。可以通过基因工程的方法变。可以通过基因工程的方法变。可以通过基因工程的方法变。可以通过基因工程的方法治疗。治疗。治疗。治疗。SCIDSCID患者生存患者生存(shngcn)(shngcn)在无在无菌环境中菌环境中第12页/共39页第十三页，共39页。LuDong University基因治疗基因治疗SCID的过程的过程(guchng)第13页/共39页第十四页，共39页。LuDong University二、二、二、二、基因工程基因工程基因工程基因工程(jyn gngchng)(jyn gngchng)与农牧与农牧与农牧与农牧业、食品工业业、食品工业业、食品工业业、食品工业运用基因工程技术运用基因工程技术运用基因工程技术运用基因工程技术(jsh)(jsh)，不但可以培，不但可以培，不但可以培，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。物。物。物。第14页/共39页第十五页，共39页。LuDong University转基因鱼转基因鱼 生长快、耐不良环境、肉质生长快、耐不良环境、肉质生长快、耐不良环境、肉质生长快、耐不良环境、肉质(ru zh)(ru zh)(ru zh)(ru zh)好的转基因好的转基因好的转基因好的转基因鱼鱼鱼鱼(中国中国中国中国)第15页/共39页第十六页，共39页。LuDong University转基因牛转基因牛 乳汁乳汁乳汁乳汁(rzh)(rzh)(rzh)(rzh)中含有人生长激素的转基因牛中含有人生长激素的转基因牛中含有人生长激素的转基因牛中含有人生长激素的转基因牛(阿阿阿阿根廷根廷根廷根廷)第16页/共39页第十七页，共39页。LuDong University转黄瓜转黄瓜(hung gu)抗青枯病抗青枯病基因的甜椒基因的甜椒第17页/共39页第十八页，共39页。LuDong University转鱼抗寒基因转鱼抗寒基因转鱼抗寒基因转鱼抗寒基因(jyn)(jyn)的番茄的番茄的番茄的番茄第18页/共39页第十九页，共39页。LuDong University转黄瓜转黄瓜转黄瓜转黄瓜(hung gu(hung gu)抗青枯病基因的马抗青枯病基因的马抗青枯病基因的马抗青枯病基因的马铃薯铃薯铃薯铃薯第19页/共39页第二十页，共39页。LuDong University不会不会不会不会(b hu)(b hu)引起过敏的转基因引起过敏的转基因引起过敏的转基因引起过敏的转基因大豆大豆大豆大豆第20页/共39页第二十一页，共39页。LuDong University超级超级(choj)动动物物 导入贮藏蛋白导入贮藏蛋白(dnbi)(dnbi)基因基因的超级羊和超级小鼠的超级羊和超级小鼠第21页/共39页第二十二页，共39页。LuDong University特殊特殊(tsh)动动物物 导入人基因导入人基因(jyn)(jyn)具特具特殊用途的猪和小鼠殊用途的猪和小鼠第22页/共39页第二十三页，共39页。LuDong University三、基因工程三、基因工程三、基因工程三、基因工程(jyn gngchng)(jyn gngchng)与环与环与环与环境保护境保护境保护境保护n n基因工程做成的基因工程做成的基因工程做成的基因工程做成的DNADNADNADNA探针探针探针探针(tn zhn)(tn zhn)(tn zhn)(tn zhn)能够十分灵敏地检测环能够十分灵敏地检测环能够十分灵敏地检测环能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。境中的病毒、细菌等污染。境中的病毒、细菌等污染。境中的病毒、细菌等污染。1t1t水中只有水中只有1010个病毒也能被个病毒也能被DNADNA探针检测探针检测(jin c)(jin c)出来出来基因工程在环境监测上的应用基因工程在环境监测上的应用第23页/共39页第二十四页，共39页。LuDong Universityn n利用基因工程利用基因工程利用基因工程利用基因工程(jyn gngchng)(jyn gngchng)(jyn gngchng)(jyn gngchng)培育的指示生物能十分培育的指示生物能十分培育的指示生物能十分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灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死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。亡，甚至还可以吸收和转化污染物。亡，甚至还可以吸收和转化污染物。亡，甚至还可以吸收和转化污染物。基因工程基因工程(jyn gngchng)在环境监测上的应用在环境监测上的应用地地衣衣(dy)苔苔藓藓第24页/共39页第二十五页，共39页。LuDong University基因工程基因工程基因工程基因工程(jyn gngchng)(jyn gngchng)(jyn gngchng)(jyn gngchng)与环境污染治理与环境污染治理与环境污染治理与环境污染治理n n基因工程做成的基因工程做成的基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌超级细菌超级细菌”能吞食能吞食能吞食能吞食(tnsh)(tnsh)(tnsh)(tnsh)和分解多种污染环和分解多种污染环和分解多种污染环和分解多种污染环境的物质。境的物质。境的物质。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成功成功成功(chnggng)(chnggng)(chnggng)(chnggng)的的的的“超级细菌超级细菌超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合却能分解石油中的多种烃类化合却能分解石油中的多种烃类化合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，分解物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDTDDTDDTDDT等毒害物质。等毒害物质。等毒害物质。等毒害物质。第25页/共39页第二十六页，共39页。LuDong University四、基因工程四、基因工程(jyn gngchng)的基本形式的基本形式第二节第二节第二节第二节 、基因工程、基因工程、基因工程、基因工程(jyn(jyn gngchng)gngchng)的基本概念的基本概念的基本概念的基本概念三、三、重组重组DNADNA技术与基因工程技术与基因工程(jyn(jyn gngchng)gngchng)的基本用途的基本用途二、二、基因工程的基本定义基因工程的基本定义一、一、重组重组DNADNA技术技术的基本定义的基本定义第26页/共39页第二十七页，共39页。LuDong University一、一、一、一、重组重组重组重组(zhn(zhn z z)DNA)DNA技术的基本定义技术的基本定义技术的基本定义技术的基本定义基因工程(jyn gngchng)的基本概念 重组重组重组重组DNADNA技术是指将一种生物体（供体）技术是指将一种生物体（供体）技术是指将一种生物体（供体）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，然后转入的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入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，使之按照人们的意另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意另一种生物体（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愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的DNADNA体体体体外操作程序，也称为分子外操作程序，也称为分子外操作程序，也称为分子外操作程序，也称为分子(fnz)(fnz)克隆技术。克隆技术。克隆技术。克隆技术。因此，供体、受体、载体是重组因此，供体、受体、载体是重组因此，供体、受体、载体是重组因此，供体、受体、载体是重组DNADNA技术技术技术技术的三大基本元件。的三大基本元件。的三大基本元件。的三大基本元件。第27页/共39页第二十八页，共39页。LuDong University二、二、二、二、基因工程的基本基因工程的基本基因工程的基本基因工程的基本(jbn)(jbn)定义定义定义定义基因工程(jyn gngchng)的基本概念 基因工程是指重组基因工程是指重组基因工程是指重组基因工程是指重组DNADNA技术的产业化设计与技术的产业化设计与技术的产业化设计与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。应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。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上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组构建（即重组构建（即重组构建（即重组DNADNA技术）；而下游技术则涉及到技术）；而下游技术则涉及到技术）；而下游技术则涉及到技术）；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基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物(chnw)(chnw)的分离纯化过程。的分离纯化过程。的分离纯化过程。的分离纯化过程。第28页/共39页第二十九页，共39页。LuDong University三、三、三、三、重组重组重组重组(zhn(zhn z z)DNA)DNA技术与基因工程的基本技术与基因工程的基本技术与基因工程的基本技术与基因工程的基本用途用途用途用途分离、扩增、鉴定、研究分离、扩增、鉴定、研究分离、扩增、鉴定、研究分离、扩增、鉴定、研究(ynji)(ynji)、整理生物信息资源整理生物信息资源整理生物信息资源整理生物信息资源大规模生产生物大规模生产生物大规模生产生物大规模生产生物(shngw)(shngw)活活活活性物质性物质性物质性物质设计、构建设计、构建设计、构建设计、构建生物的新性状甚至新物种生物的新性状甚至新物种生物的新性状甚至新物种生物的新性状甚至新物种基因工程的基本概念第29页/共39页第三十页，共39页。LuDong University大规模生产大规模生产大规模生产大规模生产(shngchn)(shngchn)生生生生物活性物质物活性物质物活性物质物活性物质工程细胞工程细胞工程细胞工程细胞基因工程基因工程基因工程基因工程(gngchng(gngchng)蛋白质工程蛋白质工程蛋白质工程蛋白质工程(gngchng(gngchng)途径工程途径工程途径工程途径工程(gngchng(gngchng)发酵发酵发酵发酵(f(f jio)jio)工程工程工程工程细胞工程细胞工程细胞工程细胞工程分离工程分离工程分离工程分离工程酶酶酶酶酶工程酶工程酶工程酶工程分分分分离离离离工工工工程程程程天然细胞天然细胞天然细胞天然细胞天然细胞天然细胞天然细胞天然细胞生物活性物质生物活性物质生物活性物质生物活性物质第30页/共39页第三十一页，共39页。LuDong University四、四、四、四、基因工程的基本基因工程的基本基因工程的基本基因工程的基本(jbn)(jbn)形式形式形式形式第一代基因工程第一代基因工程第一代基因工程第一代基因工程(jyn gngchng)(jyn gngchng)蛋白多肽基因的高效表蛋白多肽基因的高效表蛋白多肽基因的高效表蛋白多肽基因的高效表达达达达 经典基因工程经典基因工程经典基因工程经典基因工程(jyn(jyn gngchng)gngchng)第二代基因工程第二代基因工程第二代基因工程第二代基因工程(jyn gngchng)(jyn gngchng)蛋白编码基因的定蛋白编码基因的定蛋白编码基因的定蛋白编码基因的定向诱变向诱变向诱变向诱变 蛋白质工程蛋白质工程蛋白质工程蛋白质工程第三代基因工程第三代基因工程第三代基因工程第三代基因工程 代谢信息途径的修饰重构代谢信息途径的修饰重构代谢信息途径的修饰重构代谢信息途径的修饰重构 途径工程途径工程途径工程途径工程 第四代基因工程第四代基因工程第四代基因工程第四代基因工程 基因组或染色体的转移基因组或染色体的转移基因组或染色体的转移基因组或染色体的转移 基因组工程基因组工程基因组工程基因组工程基因工程的基本概念第31页/共39页第三十二页，共39页。LuDong University四、基因工程的支撑四、基因工程的支撑(zh chng)技术技术第三节第三节第三节第三节 、基因工程、基因工程、基因工程、基因工程(jyn(jyn gngchng)gngchng)的基本原理的基本原理的基本原理的基本原理 三、基因工程三、基因工程(jyn gngchng)(jyn gngchng)的基本原的基本原理理二、二、基因的分子生物学基因的分子生物学一、一、重组重组重组重组DNADNA技术的理论基础技术的理论基础技术的理论基础技术的理论基础第32页/共39页第三十三页，共39页。LuDong University一、一、重组重组(zhn z)DNA技术技术的理论基础的理论基础基因工程基因工程(jyn gngchng)(jyn gngchng)的的基本原理基本原理1919世纪世纪世纪世纪(shj)(shj)中中中中 孟德尔孟德尔孟德尔孟德尔 豌豆杂交试验豌豆杂交试验豌豆杂交试验豌豆杂交试验 遗传因子遗传因子遗传因子遗传因子 经典遗传学经典遗传学经典遗传学经典遗传学 2020世纪初世纪初世纪初世纪初 摩尔根摩尔根摩尔根摩尔根 果蝇杂交实验果蝇杂交实验果蝇杂交实验果蝇杂交实验 基因基因基因基因 基因学基因学基因学基因学19441944年年年年 艾弗瑞艾弗瑞艾弗瑞艾弗瑞 肺炎双球菌转化实验肺炎双球菌转化实验肺炎双球菌转化实验肺炎双球菌转化实验 遗传物质遗传物质遗传物质遗传物质DNADNA19731973年年年年 伯格伯格伯格伯格-杰克森杰克森杰克森杰克森-考恩考恩考恩考恩-鲍耶鲍耶鲍耶鲍耶 DNADNA分子体外拼接分子体外拼接分子体外拼接分子体外拼接分子遗传学分子遗传学分子遗传学分子遗传学19531953年年年年 沃森沃森沃森沃森-克瑞克克瑞克克瑞克克瑞克 DNADNA双螺旋结构双螺旋结构双螺旋结构双螺旋结构 分子生物学分子生物学分子生物学分子生物学基因工程基因工程基因工程基因工程第33页/共39页第三十四页，共39页。LuDong University基因工程基因工程(jyn gngchng)(jyn gngchng)的的基本原理基本原理二、二、基因基因(jyn)的分子生物学的分子生物学基因蛋白质机体构架功能效应生物催化调控元件mRNA转录翻译生物性状生物过程第34页/共39页第三十五页，共39页。LuDong University基因工程基因工程(jyn gngchng)(jyn gngchng)的基的基本原理本原理三、基因工程三、基因工程(jyn gngchng)的基本原理的基本原理 提高外源基因的剂量提高外源基因的剂量提高外源基因的剂量提高外源基因的剂量分子分子分子分子(fnz)(fnz)遗传学原理遗传学原理遗传学原理遗传学原理 筛选修饰重组基因表达的转录调控元件，如：筛选修饰重组基因表达的转录调控元件，如：筛选修饰重组基因表达的转录调控元件，如：筛选修饰重组基因表达的转录调控元件，如：启启启启动子、增强子、操作子、终止子、上游调控动子、增强子、操作子、终止子、上游调控动子、增强子、操作子、终止子、上游调控动子、增强子、操作子、终止子、上游调控序列序列序列序列等等等等分子生物学原理分子生物学原理分子生物学原理分子生物学原理 修饰构建蛋白质生物合成的翻译调控元件，如：修饰构建蛋白质生物合成的翻译调控元件，如：修饰构建蛋白质生物合成的翻译调控元件，如：修饰构建蛋白质生物合成的翻译调控元件，如：SDSD序列、序列、序列、序列、mRNAmRNA非编码区、密码子非编码区、密码子非编码区、密码子非编码区、密码子等等等等分子生物分子生物分子生物分子生物学原理学原理学原理学原理 基因工程菌（微型生物反应器）的增殖及稳定生产基因工程菌（微型生物反应器）的增殖及稳定生产基因工程菌（微型生物反应器）的增殖及稳定生产基因工程菌（微型生物反应器）的增殖及稳定生产生化工程学原理生化工程学原理生化工程学原理生化工程学原理 第35页/共39页第三十六页，共39页。LuDong University基因工程基因工程(jyn gngchng)(jyn gngchng)的的基本原理基本原理四、四、基因工程的支撑基因工程的支撑(zh chng)技术技术 核酸核酸核酸核酸(h sun)(h sun)凝胶凝胶凝胶凝胶电泳技术电泳技术电泳技术电泳技术 核酸分子杂交技术核酸分子杂交技术核酸分子杂交技术核酸分子杂交技术 细菌转化转染技术细菌转化转染技术细菌转化转染技术细菌转化转染技术 DNADNA序列分析技术序列分析技术序列分析技术序列分析技术 寡核苷酸合成技术寡核苷酸合成技术寡核苷酸合成技术寡核苷酸合成技术 基因定点突变技术基因定点突变技术基因定点突变技术基因定点突变技术 聚合酶链反应（聚合酶链反应（聚合酶链反应（聚合酶链反应（PCRPCR）技术）技术）技术）技术第36页/共39页第三十七页，共39页。LuDong University基因工程基因工程(jyn gngchng)的基的基本过程本过程1 1、提取目的基因、提取目的基因、提取目的基因、提取目的基因2 2、载体的选择和制备：质粒、载体的选择和制备：质粒、载体的选择和制备：质粒、载体的选择和制备：质粒3 3、目的基因与载体连接、目的基因与载体连接、目的基因与载体连接、目的基因与载体连接4 4、导入受体、导入受体、导入受体、导入受体5 5、筛选与检测、筛选与检测、筛选与检测、筛选与检测6 6、表达、表达、表达、表达基因操作基因操作基因操作基因操作(cozu)(cozu)的工具的工具的工具的工具 1 1 基因剪刀基因剪刀基因剪刀基因剪刀:限制性内切酶限制性内切酶限制性内切酶限制性内切酶 2 2 基因针线基因针线基因针线基因针线:DNA:DNA连接酶连接酶连接酶连接酶 3 3 基因运输工具基因运输工具基因运输工具基因运输工具:载体载体载体载体,借助运载体将外源的目标基因送入受体细胞借助运载体将外源的目标基因送入受体细胞借助运载体将外源的目标基因送入受体细胞借助运载体将外源的目标基因送入受体细胞从供体细胞的从供体细胞的DNADNA中分离中分离(fnl),(fnl),如鸟枪法如鸟枪法人工合成基因人工合成基因反转录法反转录法根据已知氨基酸序列合成根据已知氨基酸序列合成方法方法第37页/共39页第三十八页，共39页。LuDong UniversityFF基因工程生物会导致基因工程生物会导致“基基因污染吗因污染吗?”?”FF基因疗法的疗效基因疗法的疗效(lioxio)(lioxio)问题问题FF转基因食品的安全问题转基因食品的安全问题基因工程基因工程(jyn gngchng)生物的讨论生物的讨论第38页/共39页第三十九页，共39页。