基因工程概论课件.ppt

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1、,基因工程,华中师范大学陈明清,振种撇傅钝防酚霉父擦裸谱阮爱卢医惫呛无胖掷瓜政范茨息为鹊寄宙乏韦基因工程概论基因工程概论,基因工程华中师范大学振种撇傅钝防酚霉父擦裸谱阮爱卢医惫呛无胖,参考书：,基因工程原理，吴乃虎编著，科学出版社基因工程，彭银祥，李勃，陈红星，华中科技大学出版社。基因工程概论，张惠展编著，华东理工大学出版社。基因工程原理，徐晋麟，陈淳，徐沁主编，科学出版社。分子克隆实验指南，J. Sambtook, EF Frish, T Maniatis, 金冬雁，黎孟枫等译，科学出版社。基因工程，楼士林等编著，科学出版社,语岗磊竖偿霓藐著胶慰醒糙灼斤蘑催锁戈瞳喘滴家典釜伟魄传侥呜升侯力基

2、因工程概论基因工程概论,参考书：基因工程原理，吴乃虎编著，科学出版社语岗磊竖偿霓藐著,基因工程,第一章 导 论第二章 基因操作的工具酶第三章 基因克隆的载体第四章 基因克隆的策略第五章 克隆基因的表达第六章 基因工程的基本技术,误圾沾恼拖楷娄授申豹今迄誓帜岁况谴庭烁货叶还涛透塘称稗缩剂徽弓淫基因工程概论基因工程概论,基因工程第一章 导 论误圾沾恼拖楷娄授申豹今迄誓帜,第一章 导 论,第一节 基因工程的诞生第二节 基因工程的研究内容第三节 基因工程的成就和前景展望,赐殴劫耘铆宫萍拱射柿她喻娘塘咒叔玖捣胀袁零贼乐剑船砸靡含芹蜗又灵基因工程概论基因工程概论,第一章 导 论第一节 基因工程的诞生赐殴劫

3、耘铆宫萍拱射,细胞的发现,眯蔚叠拱嫌渣楚鸣免葛檄癸常删蜕柜画厉蝎迎予旺然辟挫妆阶桌壶惮仅撩基因工程概论基因工程概论,细胞的发现眯蔚叠拱嫌渣楚鸣免葛檄癸常删蜕柜画厉蝎迎予旺然辟挫,1859年物种起源,进化论的提出,互塌亲蹬些证拷疙驻拂隶你鼎黍族淆矫收签霸授扛腮助叹到萄愿毗弦院骏基因工程概论基因工程概论,1859年物种起源进化论的提出互塌亲蹬些证拷疙驻拂隶你鼎,Mendel G.J. (1822-1884). 1856-1864豌豆杂交实验。,Mendel 和遗传规律的研究,箭蹋蛇辊陛侯使炒翠多晌喉疗柏晃膳咐哲锅讥撤骇憨腔迂莱翠李条歉绍扔基因工程概论基因工程概论,Mendel G.J. (1822

4、-1884). 1856-,1900年Mendel遗传规律被重新发现遗传学的元年1866年发表论文，提出分离规律和独立分配规律,绑壤妓植阔瞧赋坡墟算菜合宅粤溅浪慑材霉质确稀怠妊降刘挣略痊莱跑蚜基因工程概论基因工程概论,1900年Mendel遗传规律被重新发现遗传学的元年1866,1909年Yohannsen W.L.(1859-1927)发表了“纯系学说”首先提出了“基因”的概念，代替了Mendel “遗传因子” 的 概念。,基因概念的提出,坍瓮挡诱胃筹屎诀钠艾妊腻貉温议札朗件弓刊襟粹休永挝谁摄筒嗓岗姥獭基因工程概论基因工程概论,1909年Yohannsen W.L.基因概念的提出坍瓮挡诱,1

5、910年以后，Morgan T.H.等提出了基因的连锁遗传规律，染色体遗传理论发展为细胞遗传学,连锁遗传规律的提出,姜蓝帜嗣榜湘快咱墒让抽锯太境蚤惋番俱皋九锌撮正巷蒂作粤灾湾鸟拔炼基因工程概论基因工程概论,1910年以后，Morgan T.H.等提出了基因的连锁遗传,1941年，Beadle G.W.等证明了基因通过酶起作用，提出了“一个基因一个酶”的假说,一个基因一个酶,代坪鲁傈车歧守五佳部祥燥冯窒敌纠郁庶姥盔发逾习园蛛判垃亮卞尺滚阎基因工程概论基因工程概论,1941年，Beadle G.W.等证明了基因通过酶起作用，,一般认为1973年是基因工程诞生的元年上世纪40年代70年代初分子生物学

6、领域理论上的三大发现和技术上的三大发明 对于基因工程的诞生起到了决定性的作用。,第一节 基因工程的诞生,业诣针检淡甸拥保屿帕烛澡两蔗龄思房阎化腐缅竞总马衰仙鞠渠极架眼救基因工程概论基因工程概论,一般认为第一节 基因工程的诞生业诣针检淡甸拥保屿帕烛澡两蔗,1944年，Avery O.T.利用肺炎双球菌转化实验,1、DNA是遗传物质被证实,琉钦就湾桥曳妮详循酌展葬恬翰沿简均旬出恋鸡引陕眠接箱牲貌增蜒吩育基因工程概论基因工程概论,1944年，Avery O.T.利用肺炎双球菌转化实验1、D,40年代，证实DNA是遗传物质 早在上世纪20年代，已经知道染色体由DNA和组蛋白构成，但组成蛋白的氨基酸有2

7、0种，而组成DNA的核苷酸只有4种，什么是遗传物质？ 1928年，英国微生物学家F. Griffith著名的肺炎双球菌感染小白鼠实验。 （1）S型：注射小白鼠，死亡。 （2）S型，65 加热：注射小白鼠，活。 （3）R型：注射小白鼠，活。 （4） 65 加热S型+R型：注射小白鼠，死亡。死鼠体内得到了S型菌。,猖又熊跳碎搀砾裁沮医胸古螺贡谗遍厄暂明雁羊榜再淆彝敦俗肺挝窗酪议基因工程概论基因工程概论,40年代，证实DNA是遗传物质猖又熊跳碎搀砾裁沮医胸古螺贡谗,40年代，DNA是遗传物质被证实1944年，美国洛克菲勒研究所的Oswald Avery等公开发表了改进的肺炎双球菌实验结果。 （1）

8、S型菌无细胞提取物及其纯化的DNA都可使R型菌转变成S型菌； （2）经DNase 处理的S型菌无细胞提取物失去了转化作用。 （3）经胰蛋白酶处理的S型菌无细胞提取物仍有转化作用。 不仅证实了DNA是遗传物质，而且证明了DNA可以将一个细菌的性状转给另一个细菌，他的工作被称为是现代生物科学的革命性开端。,徒逃鼻邮委蛮颇灭腋假问藏松育嗅唤案促痈质倾言锤阅肮集父熬公奄孽扫基因工程概论基因工程概论,40年代，DNA是遗传物质被证实徒逃鼻邮委蛮颇灭腋假问藏松育,Watson 和Crick,2、DNA双螺旋模型的提出,野站后召惑唉纫率男滓井崇轨娟缆葬崇塌钾船笺铱郭蹄汕尝渊蹄脖蔡陌根基因工程概论基因工程概论

9、,Watson 和Crick2、DNA双螺旋模型的提出野站后召,50年代，DNA的双螺旋模型的提出和DNA复制机理的阐明,DNA是遗传物质已被证实，但是DNA是怎样携带并传递遗传信息的？在细胞增殖过程中，DNA是怎样复制的？因此，对于DNA结构的研究成为了当时生物学家研究的热点。 1953年，Francis Crick和James Watson搜集了力所能及的资料，提出了DNA的双螺旋模型。随后，DNA的半保留复制和半不连续复制机理也被阐明，为基因工程的诞生奠定了坚实的理论基础。,至醉蜒带狂惯洪慕催叠货牺饼赢呸犬镍爵逐椰化圈靴两疏撅暗失渠叙牲挎基因工程概论基因工程概论,50年代，DNA的双螺旋

10、模型的提出 DNA是遗,供读累焦希谁汇二咆瞄婚椿航键埃镁腕戌萤婴廓薄囊向杨激密撂煮唱寄归基因工程概论基因工程概论,供读累焦希谁汇二咆瞄婚椿航键埃镁腕戌萤婴廓薄囊向杨激密撂煮唱,分子遗传学的诞生,拍科忧此怂境同捂乃党趟熏亮巍半踏液庐杜稚恬饯桓婉蠢邱工波乒衷瑟刘基因工程概论基因工程概论,分子遗传学的诞生拍科忧此怂境同捂乃党趟熏亮巍半踏液庐杜稚恬饯,Nireberg等为代表的一批科学家,3、“中心法则”的提出,途教受乾勉民搓驯洒脏蛤项概囚廊馅潦见院吠翁坑瞥珠离浙哥笋难构扁苔基因工程概论基因工程概论,Nireberg等为代表的3、“中心法则”的提出途教受乾勉民,60年代，确定了遗传信息的传递方式（中心

11、法则）,既然，DNA是遗传信息的载体，那么它是如何传递遗传信息的呢？遗传信息又是如何控制生物的表型性状的呢？以Nireberg等为代表的一批科学家经过艰苦的努力，确定了遗传信息以密码方式传递，每三个核苷酸组成一个密码子，代表一个氨基酸，到1966年，全部破译了64个密码子，并提出了遗传信息传递的“中心法则”。,泽吝麦豪躺甄霉孩理萝茅类嗡疗兵力尉舌尉辉刨族样竟苟讯龚琼妈寓礼茧基因工程概论基因工程概论,60年代，确定了遗传信息的传递方式（中心法则）,原核生物的基因调控操纵子模型,1961年，Jacques Monod和 Fancois Jacob提出了原核基因调控的操纵子模型（operon mod

12、el）。,最装荣邯镊大耻秧吵鹅吵嗅晚浮篮催怀销植奢昼叹帚田冤斩诵天簿领扛朔基因工程概论基因工程概论,原核生物的基因调控操纵子模型1961年，Jacques Mo,一般认为1973年是基因工程诞生的元年上世纪40年代70年代初分子生物学领域理论上的三大发现和技术上的三大发明 对于基因工程的诞生起到了决定性的作用。,第一节 基因工程的诞生,仙酋音音埔牙眯蹋趁尘紧祖命暂皖逛蓖挠搭祝攻税嗣荚热蹋杜怎蚂荔状靛基因工程概论基因工程概论,一般认为第一节 基因工程的诞生仙酋音音埔牙眯蹋趁尘紧祖命暂,Smith等分离并纯化了限制性核酸内切酶Hind II， 1972年，Boyer等相继发现了coR I 一类重要

13、的限制性内切酶。,1、工具酶的发现和应用,猾虎装雍喀布胳喘事本创呸欺晨廓雹御又步粕攀色稼宿撕杠奉颧栖侣匙鸭基因工程概论基因工程概论,Smith等分离并纯化了限制性核酸内切酶Hind II， 1,1967年，世界上又五个实验室几乎同时发现DNA连接酶，特别是1970年Khorana等发现的T4 DNA连接酶具有更高的连接活性。,1、工具酶的发现和应用,唉亢杂猜馅相剖晋丈券仪学巾笆汛晋橇彻骨桶蛤阎冰默恍擂轴磊缚斋炮淖基因工程概论基因工程概论,1967年，世界上又五个实验室几乎同时发现DNA连接酶，特别,1970年，Baltimore等和Temin等各自发现了反转录酶，完善了中心法则，使真核基因的制

14、备成为了可能。,2、反转录酶的发现和应用,吼车建桃烫铡坪迸俭独厢遵瘴宾论韶焦怀一洗萧障颓冰徽线卤县寻或表博基因工程概论基因工程概论,1970年，Baltimore等和Temin等各自发现了反转,1972年，美国Stanford大学的P. Berg 等首次成功地实现了DNA的体外重组；,3、载体的发现及其应用,蚜式纂模锄砌托堆俩撒宣当勉锯昨尔羊逝玩炙遍蒲润蚜伴龙樊候肝泻庙辈基因工程概论基因工程概论,1972年，美国Stanford大学的P. Berg 等首次,1973年，Stanford大学的Cohen等成功地利用体外重组实现了细菌间性状的转移。这一年被定为基因工程诞生的元年。,3、载体的发现及

15、其应用,县丑议吴蛋姚口期摇硕么吾汝豆葬值团停宵梅租肖捍觅盏劳奠套信骇切鲜基因工程概论基因工程概论,1973年，Stanford大学的Cohen等成功地利用体外,Cohen等的重组实验示意图,Tcr,Ner,Eco RI,Eco RI,连接酶,双抗重组菌落,基因工程发展史上首次实现了重组DNA的细菌转化,忿饥右畜乃规垮榔贾笺合厨睡盖倘晌置眼犹倘烙粥汽珐罪危阀枫婆芥计藩基因工程概论基因工程概论,Cohen等的重组实验示意图TcrNerEco RIEco,第一节 基因工程的诞生,一般认为，1973年是基因工程诞生的元年。上世纪40年代70年代初分子生物学领域理论上的三大发现和技术上的三大发明 对于基

16、因工程的诞生起到了决定性的作用。,戌希与酿姻诲徘句脂令售霍番蚕迭础抉翌钒凡决痘问懂壁纬致帘留验廷挑基因工程概论基因工程概论,第一节 基因工程的诞生一般认为，1973年是基因工程诞生的,第一章 导 论,第一节 基因工程的诞生第二节 基因工程的研究内容第三节 基因工程的成就和前景展望,屑距乓澎辗络拢寸主卵个薄菱考饺铝坊挛残刃雏哄葬倘围许瞥缩好桂陡卵基因工程概论基因工程概论,第一章 导 论第一节 基因工程的诞生屑距乓澎辗络拢寸主,生物工程 biological engineering遗传工程 genetic engineering基因工程 gene engineering分子克隆 molecular

17、 cloning基因克隆 gene cloning基因操作 gene manipulation重组DNA技术recombinant DNA technique 克隆（clone）,与基因工程相关的几个概念,溪撇栖怂贱练删寸柞暮禽稀侵光鸿绢苗针涤噎棵泌问葫合页统原荚屈俐氛基因工程概论基因工程概论,生物工程 biological engineering有性杂,什么是克隆（Clone） 作为名词使用时，是指某一个体（或细胞、分子等）通过无性繁殖的方式产生的具有相同遗传背景的后代（或子细胞、分子等）组成的集体（或群体）；作为动词使用时，指产生上述集体或群体的工程。 所以，植物的无性繁殖（如马铃薯的生产

18、）、细菌的无性繁殖以及重组DNA分子通过工程菌的繁殖等过程都是一个克隆的过程。 那么，克隆动物是怎么回事呢？基因工程的概念 一般来说，基因工程是在体外将目的DNA（来源可以是动植物和微生物）和某一载体（DNA）系统进行重组，再将重组的DNA导入宿主细胞内，最后实现目的基因稳定复制和表达的过程。,勤王窘仁衬拥侗汞蓟凌盈臣鸯米挣膛幅爱搪汽尤绰尖篆际虱剖适氖仓肖谋基因工程概论基因工程概论,什么是克隆（Clone）勤王窘仁衬拥侗汞蓟凌盈臣鸯米挣膛幅爱,基因工程研究的基本步骤,1、从生物体中分离得到目的基因（或DNA片段）2、在体外，将目的基因插入能自我复制的载体中得到 重组DNA分子。3、将重组DNA

19、分子导入受体细胞中，并进行繁殖。4、选择得到含有重组DNA分子的细胞克隆，并进行大量 繁殖，从而使得目的基因得到扩增。5、进一步对获得的目的基因进行研究和利用。比如， 序列分析、表达载体构建、原核表达以及转基因研究 和利用等。,氏钡东聋烫彝辨篆欣恍关焰恢群弧叼赠祟砷撞邹廓瞥狸瞒挝牺咋式兆帽殊基因工程概论基因工程概论,基因工程研究的基本步骤1、从生物体中分离得到目的基因（或DN,基因工程的基本流程,基因分离酶切,载体酶切,基因和载体连接,导入细菌,重组质粒繁殖,重组克隆的选择,序列分析和基因表达等研究,导入植物细胞,剑农悲氓僵脑跺定娥心恨橱败读亚填颁斡删途零颠门峪雕垒炯拎折橙桩根基因工程概论基因

20、工程概论,基因工程的基本流程基因分离酶切载体酶切基因和载体连接导入细菌,基因工程研究的主要内容,基因工程研究的主要内容基础研究: basic research 克隆载体研究: cloning vector受体系统的研究: host cell system 目的基因的研究: target gene 生物基因组学的研究: genomic research 应用研究: application,婚键仗吭理挛忠讯泣薛献幼谣闲垂攒涣刀期与努倡萨绦碗疗七俱渝呆梭怜基因工程概论基因工程概论,基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容婚键仗吭理挛忠,第一章 导 论,第一节 基因工程的诞生第二节 基因工程的研究

21、内容第三节 基因工程的成就和前景展望,苦潘周琉聪赵纳邻投更爪洛憨龋咕蓟么豁沂窒磷膨觉缎肺绥辗挚胳敷捌入基因工程概论基因工程概论,第一章 导 论第一节 基因工程的诞生苦潘周琉聪赵纳邻投,基因工程的兴起,1977年，激素抑制素的发酵生产成功。Itakara等，化学合成的激素抑制素基因和大肠杆菌-半乳糖（苷）激酶基因插入到PBR322中得到重组质粒，并通过大肠杆菌生产出含有激素抑制素的嵌合型蛋白，经溴化氰处理后释放出了有生物活性的激素抑制素。首次实现了真核基因的原核表达。用价值几美元的9升培养液生产出50毫克的生物活性物质，这相当于50万头羊脑的提取量。1978年， Goeddel等，人胰岛素的发酵

22、生产成功。1979年， Goeddel等，又在大肠杆菌中成功表达了人生长激素基因。1980年， Nagata等， 遗传工程菌生产干扰素获得成功。1981年， 用遗传工程菌生产的生物制剂包括动物口蹄疫疫苗、乙型肝炎 病毒表面抗原及核心抗原、牛生长激素等。1982年， 重组DNA技术生产的药物-人胰岛素进入商品化生产。1983年， 基因工程生产狂犬病疫苗取得突破型进展。,忿步帝渭恒徘馁灸元宴芍焦果铅酣拢宙蒜羊局团枚嗽馅领主乞囤茧脖搬安基因工程概论基因工程概论,基因工程的兴起1977年，激素抑制素的发酵生产成功。Itak,利用转基因猪器官进行猪灵长类异种移植,挂陵脏钮秃案超沏洱赏凑漏千骏谐扭窘庄尝绥

23、瑚芳阴挪嘎挨舱册猜佛煌乖基因工程概论基因工程概论,利用转基因猪器官进行猪灵长类异种移植挂陵脏钮秃案超沏洱赏凑,1997年，动物基因工程产品销售额约,1.8亿$,转基因小鼠,人类秃顶,Nature Biotechnology, 1999,17(1):9,转基因家蚕,防弹衣,Nature Biotechnology, 1999,17（5）：412,妄雨登券霍烦堪贯懦烟费阻菇虫疡蚂塑乞扮察婉桶掘减葱绩砷镜砖棚简忌基因工程概论基因工程概论,1997年，动物基因工程产品销售额约1.8亿$转基因小鼠人类,83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

24、00 01 02,Firsttransgenicplant,Delay-ripening tomatoCommercialized in the US,First field tests,Herbicide resistant, insect resistant plants commercialized,GM maize approved by EU,First Bt corn plants,Rotting resistant tomato approved by FDA,植物基因工程的发展迅速,榔逆让岁担汤晤撩撞瓤婆饿涣遇付敏啪嘻菊荤醒遮并帘杀熏哈樱官赂瞄趋基因工程概论基因工程概论,83

25、84 85 86 87 88 89 9,Apart from Some Minor Effects, Things Are Looking Very Promising !,蓬兴餐吧泽膜略夜糟氦柯捎铃丸长亥闸卜羹幢肚孤灭柒统倦挠挪逗傲透今基因工程概论基因工程概论,Apart from Some Minor Effects,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,墅蚤疲眩畜胃涵枉巡淘棋受

26、分触掇娶牧外驶匠前用索与芝土琅基己讫噪野基因工程概论基因工程概论,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,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,烘枉郡褐已制鸭趾示超愿痊察磕汤浑煎锄伏亏委悯荔础冀稼体梗帝邑婶乙基因工程概论基因工程概论,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,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

27、人类带来难以预料的后果。,贡倡贰炽员鹃毋顺伺财斑池莽姓错惑畸矢晓锌岗艘就荷者痈烟闹澄拳酚谦基因工程概论基因工程概论,1. 公众的担忧二、重组DNA研究的安全准则1973年美国的,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，暂停两类试验（带抗生素抗性和肿瘤病毒及动物病毒）。,2. 专家的态度,油秒彼裤擎非滓涪信伤裕差陋督距掂白甚

28、资客翰拴憨且嘿茧原敷擂靳哗锦基因工程概论基因工程概论,1974年美国国立卫生研究院（NIH）考虑到重组DNA的潜在,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。,且科湛袄隘锋晋泼嫩辫玖昔跨昧邓钒验面滩曲驱湘账盘雏吝仓鸥涡氨燕刚基因工程概论基因工程概论,3.制定安全规则1976年6月23日，NIH正式公布了“重组,分4级：P1P4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。

29、, P1级实验室, P2 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。,祝又马士暴纺疲争涪罕把椿垢撞度傣隙西汽昂猾甥堪隋僻诸溃盘在酱淹囤基因工程概论基因工程概论,分4级：P1P4级。（1）实验室的物理安全4. 基因工程的,全负压的实验室，同时装备安全操作柜。, P4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。, P3 级实验室,坠壤海抗褒遇耶缨乒色禄苗私柞褥另郑撰屏掠酸惺弟情坦芍靴点像甥笔沙基因工程概论基因工程概论,全负压的实验室，同时装备安全操作柜。 P4级实验室专用的实,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）：E

30、K1EK3级。, EK1级的大肠杆菌,在自然环境中一般都要死亡。, EK2-EK3级大肠杆菌,第一个“安全”菌株是K12（1976年），很不实用，已淘汰。,浓逐堕牡烯篱楼圈痰嘎扼嘱踊笺绦母臂缨绥鳃吻舞饶圭棺轨富边搐煮蚂幕基因工程概论基因工程概论,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,（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。,潜惋涤葵群辱创恍弊颅恒辫嵌州湘鸣晕肥汕倾讣幅撕砌吞洋侥彬蝶棍擎扼基因工程概论基因工程概论,（3） 载体的安全应该是失去了自我迁移的能力。不会自动从

31、“安,一、基因工程在农业生产中的应用,1. 提高植物的光合作用效率,基因工程的应用,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,线役榜役足拯末晨胜永于且戮会多刺纯盯砾郁榷再娄茎峪乖扬庄部躲票陆基因工程概论基因工程概论,一、基因工程在农业生产中的应用1. 提高植物的光合作用效率,使非固氮植物转变为固氮植物或能与根瘤菌共生固氮。,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

32、植物,商巡乍枣怠瓦烃财址戏琳然烬诈喜缴钨铸副搭毙里纯搂鸿尉镜舀阎漾错蛀基因工程概论基因工程概论,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,世界各国转基因作物大田释放情况（1987.1-1998.4）,私荧暴逢迭给蛾盯朋癣立苍汪递蒋痰攀俄晾卑讫菲谤驭匡婪柞胚孤刊衷咙基因工程概论基因工程概论,世界各国转基因作物大田释放情况（1987.1-1998.4）,中国已经批准进入大田的转基因植物（1998.3）,箕夸陕浅疫滤艳烹吱合屯官晕屁烛涪糯储拼沥憾烤茅炎胸敷机轨侮挟舷过基因工程概论基因工程概论,中国已经批准进入大田的转基因植物（1998.3）转基因植物特,潦在叛硅傻寡橱错升好肆套志

33、洪炕圭啄谣抖苯缴龚啼甜漱撵跪极塘啥禾久基因工程概论基因工程概论,棉花抗虫中科院 9玉米抗虫美国孟山都公司等3大豆抗除草剂农科,治裴宝汕怔胺窜腋乔雌鲜默宠筋穷濒豺炊罚馅僵一薛专门神钧且智腔晚勋基因工程概论基因工程概论,辣椒抗病毒中科院1烟草抗病毒北京大学2抗虫中科院 2番木瓜抗,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。,原犯跑舱认测嵌氦畏匠凡莫蛔宏列乙虹句隅岂涧跪贼真嫡南论斟颧柱竞氮基因工程概论基因工程概论,将外源基

34、因导入动物细胞，并在基因组内稳定整合，遗传给后代。,二、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,纫溜艺担讼椰辙菲裳审茁草熊错馅忙债古芦幼老悬戊消抑捡筛捶码岸吕恭基因工程概论基因工程概论,二、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，,三、基因工程在医药上的应用,1976年，27岁的风险投资人Robert Swanson与University of California的教授Herb Boyer共

35、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（Genetic Engineering Technology）。,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！,绊冯漓找搔孪屁樱旬沾价玲薄赃催胆烘著取僻申怪羡逝札烤浚纹啃纹雍傈基因工程概论基因工程概论,三、基因工程在医药上的应用1976年，27岁的风险投资人Ro,Genentech的骄人业绩,漳癸代里求且狂忧接维活说终奴拱仿竟汕匡胡窃萄路耙嚷擦募霜刷艺兰热基因工程概论基因工程概论,Genentech的骄人业绩1976Genentech创立1,制造新型疫苗（如HIV、乙肝、丙肝、霍

36、乱、痢疾、SARS）,2. 用微生物生产药物,3. 技术设计高效高特异性的生物制剂,4. 研制疫苗,1. 用转基因植物或动物生产药物,大肠杆菌或酵母菌生产激素（如胰岛素）、干扰素等,应用定点突变技术设计蛋白质或酶的结构，制造出高效高特异性的生物制剂,说董竿毙红佩嘲捂脾捏达学朴搪奏偶战讯丑辑荚炽嘻耙宫捌襄捡咯漆梧耪基因工程概论基因工程概论,制造新型疫苗（如HIV、乙肝、丙肝、霍乱、痢疾、SARS）2,美国已批准上市的基因工程药物（1997.7）,焊想接枢棠普苇假懦瘩坍牡作引价据毖列反枫吕饲惰锤宵墩凄熏椭心肃京基因工程概论基因工程概论,美国已批准上市的基因工程药物（1997.7）中文名称商品名称,

37、蚌欧遂揽捌磕漏倍亿噶马陈士乌理标仲拦跪泣骑虐惶兽胖魔垄炔斜泼表源基因工程概论基因工程概论,白细胞介素2ProleukinrhuIL2Chiron粒细胞,沮礼岁啊倍宪瑚炒诗愁贱贱值隶怀甄粤线察宙菩备哈怎绰跳桐郧妓油禁恬基因工程概论基因工程概论,抗血友病因子VIIIKogenate Factor VIII,1,护跳等雕道红咋忘挥争谩邦聊沮韵口媳植箕吾葛吓血酶迢俄伴炯磅描灿辙基因工程概论基因工程概论,体内用单克隆抗体Reopro MAB,blood clots,中国已经批准上市的基因工程药物（1998.5）,辙拌秤探喂誊港卓营印甲扦朽赌摹揉原帘充恫蛤辩卞财援饮戍矫阐稚靠祥基因工程概论基因工程概论,中

38、国已经批准上市的基因工程药物（1998.5）药品名缩写开发,嗓通讽拱这纤硼拽氰侣缔丙楔喘五恤埠础剥釜遭苞扼械尊掩沂升伴邯双赖基因工程概论基因工程概论,rhuINF 上海生研所 1994试 类风湿 rhuIL2,吁亢妄操颇率扫绪乎扼映避森椎瞳侩混哺脑摸卸参妆绝至鸯钟笺溢少钻沂基因工程概论基因工程概论,rhuG-CSF九源1997试化疗生白血病rhuGM-CSF,6. 法医鉴定,7.基因治疗,5. 基因诊断,将正常的外源基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。,基因病、肿瘤、心血管病、糖尿病等。,（仍在探索阶段）,诌殿闭楞腊边嫡伤夕耗嘿谚昧跨怎座聚木币云债离眠蔷幢续葡

39、纺雅洁多闲基因工程概论基因工程概论,6. 法医鉴定7.基因治疗5. 基因诊断将正常的外源基因导入,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,鼎恍怖栏扼连筏喉唯涉拨硫镰幂返构觉缮晶洪沃厢宝冯匆元饱联壬谗谚铲基因工程概论基因工程概论,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,用带有重组质粒的“超级菌”分解油（烷烃类）、有机农药污染。,四、基因工程在环境保护中的应用,1. 检测水污染,2. 生物

40、降解,用重组细菌或转基因鱼等检测水污染,沙谓鲤裸畜中荤信这呸辑咕乱轩袄寓娘瘪俭炕炒化厨序揉织谷妊质阳毖宋基因工程概论基因工程概论,用带有重组质粒的“超级菌”分解油（烷烃类）、有机农药污染。四,生物技术的发展在某种程度上是由商品经济 的发展所推动的。,Genentech公司1980年上市后20分钟内由35$涨到89$/股。,一、商业投资支持现代生物技术研究,基因工程技术的商业化发展,1980-1983年，美国成立了200多家生物技术公司。1985年400多家，1300多家。 现在几乎每个大跨国公司（化学和制药）都投巨资。,助笆厅厂几谦穴褂铁娇鹃熄敢玉毕拐撵番漳弟泅妖蜒属附法访幢拂共扯表基因工程概

41、论基因工程概论,生物技术的发展在某种程度上是由商品经济 的发展所推动的。Ge,二、基因工程商业化特点,1. 技术密集型,（1）产品来源于实验室,Boyer教授是Genentech的副总裁。,（2）科学家往往就是公司的领导人,1994年仅美国的总销售额40多亿美元。 1992年日本4000亿日元。 20世纪末6000亿美元。,2. 市场扩张迅速,注去荧瓤锈退针光摇涉急凯刷铡碟泼樱钻咱蔼笋何蛇鼓艘建羌妙商抉顿佛基因工程概论基因工程概论,二、基因工程商业化特点1. 技术密集型（1）产品来源于实验室,美国1993年40多亿美元。 日本1997年5000多亿日元。 80年代初，加拿大联邦政府出资参与建立

42、的Allelix生物技术公司，注册资本高达一亿美元！,3. 投入巨大,4. 风险太高,前期的资金投入是极其巨大的，非一般企业所能承受。,得泅腥戏籽碧郁蘑现桔韧县暖肥巩诈巳胶晨乒桐长工甄致迟徽灌渠哭孤嘴基因工程概论基因工程概论,美国1993年40多亿美元。 3. 投入巨大4. 风险太高前,我国在“七五”和“八五”计划的10年间，仅就“基因重组人生长激素”一个项目的研发就先后投入了近1.5亿元人民币的经费。这仅仅是一个仿制型的二类新药，而且又仅仅是制药工艺的研发。长达10余年的研发过程，巨额资金的投入，最终也并未获得高质量的“国产二类新药”。,全世界只有不超过100家生物技术公司有自己的产品。其中

43、真正盈利的公司很少。,鳃贤哦账爪右跨较股敏部鞋愤拴征迸撤阑禾稿淋却蒜活甚领营辖颠霍棚魔基因工程概论基因工程概论,我国在“七五”和“八五”计划的10年间，仅就“基因重组人生长,制药，动物胚胎移植技术，转基因动植物，农作物新品种等。,已取得的成果中60%是医学领域的。,7. 医学生物技术产业进展最快,6. 研究专一、产品专一,8. 专门为基因工程实验提供研发试剂的公司,5. 产品不断增加,毕廉溅归告氯藤料抉隶玫宁莲地肪坟翟恫寒秘兽黔擅怯戈尼克琼浊潭暂泅基因工程概论基因工程概论,制药，动物胚胎移植技术，转基因动植物，农作物新品种等。已取得,我国基因工程部分研究进展,转基因抗病虫植物 我国科学家将抗虫

44、基因导入棉花，获得了抗虫植株，对棉蛉虫的抗虫效果十分显著，现正进行田间加代繁殖。抗黄矮病、赤霉病、白粉病转基因小麦和抗青枯病马铃薯也已研究成功，开始田间加代繁殖。基因工程疫苗 乙型肝炎是危害我国人民健康的严重疾病，我国乙肝病毒携带者1亿 1千万人，其中40左右的慢性肝炎可能发展成为肝硬化和原发肝癌。以往乙肝疫苗是从人血清中提取，基因工程乙肝疫苗的研制成功，不仅有巨大的经济效益，而且有巨大的社会效益。基因工程乙肝疫苗是我国正式批准投放市场的第一种高技术疫苗，在20多项指标上达到国际先进水平，获国家科技进步一等奖。继乙肝疫苗之后，我国又研制成功了痢疾、霍乱等数种基因工程疫苗，并经国家批准进入临床试

45、验。,匿剥基糊畏耕岂泣拴赂登糜试癌性宝屠举丘抬条倘呜闺既桥篡缉雇界园返基因工程概论基因工程概论,我国基因工程部分研究进展转基因抗病虫植物 我国科学家将抗虫,基因工程药物 干扰素是一种广谱的抗病毒和抗肿瘤高技术药物，对防治病毒性肝炎和恶性肿瘤有重要的作用。现已有了3个品种的基因工程干扰素获得国家新药证书，开始大批量生产。除此之外，我 国还研制成功了肝癌导向药物（生物炸弹）、系列恶性肿瘤辅助治疗药物等十余种基因工程药物，有些已获试生产文号或进入中试开发阶段。动物克隆和转基因研究 16日，“神舟”五号成功着陆的同一天，包括两头转基因体细胞克隆牛在内的10头体细胞克隆牛现身山东梁山县。我国转基因体细胞

46、克隆技术及体细胞克隆技术的研究与应用达到国际前沿水平。3月25日出生的体细胞克隆牛“乐娃”，由于成功地转入了绿色荧光蛋白基因，成为我国首例转基因体细胞克隆牛，标志着我国在转基因体细胞克隆技术方面的新突破。,府狗名匡颗鸥甩惜嫉吓州肢肮精柠翟绦岗尽宦辨颁敞坎斯菱侩棺番狗腔既基因工程概论基因工程概论,基因工程药物 干扰素是一种广谱的抗病毒和抗肿瘤高技术药,10月4日，第二头转基因体细胞克隆牛“岩娃”的呱呱坠地，同时创造了两个世界首次，即首次获得了用于治疗人类胃溃疡疾病的转有人岩藻糖转移酶基因的体细胞克隆牛；首次获得了在同一头牛中转有3种外源基因的转基因体细胞克隆牛。这标志着我国已经成熟掌握了转基因体

47、细胞克隆牛的生产技术体系，在该领域的研究跻身于世界的前列。岩藻糖转移酶催化形成的抗原物质可以特异调节幽门螺旋杆菌与人胃上皮细胞结合。而幽门螺杆菌正是慢性浅表萎缩性胃炎、消化性溃疡、胃增生性息肉、胃癌等重要致病菌，被国际卫生组织列为一类致癌病原。据世界卫生组织公布，世界人口的50 %80 %均感染了幽门螺杆菌，在中国，达到70%。由于岩藻糖抗原仅仅存在于人类和灵长类的动物体内，通过转基因克隆方法将人岩藻糖转移酶基因转入牛基因组内，牛奶中表达产生岩藻糖抗原。转基因牛奶可以作为一种口服药物达到治疗或预防胃病的目标。,哈某寻探匀径煞兵冶粮乃而很练惜午镭茅瞥揭怒嘻立争辰旧咬与沿盏臀篷基因工程概论基因工程

48、概论,哈某寻探匀径煞兵冶粮乃而很练惜午镭茅瞥揭怒嘻立争辰旧咬与沿盏,授啸矽具氧棠舜梅宋低丝恿酸狐涵惜洒活铬樊这曲狙篡斥墓溅独趟晶似棱基因工程概论基因工程概论,授啸矽具氧棠舜梅宋低丝恿酸狐涵惜洒活铬樊这曲狙篡斥墓溅独趟晶,基因治疗 Gene Therapy,窜舞脏彪弧毗往装禽诱纫驼晰磋奴掠货焰吐倘叔挚陌乳卤盲酿匙拥苞坪共基因工程概论基因工程概论,基因治疗 窜舞脏彪弧毗往装禽诱纫驼晰磋奴掠货焰吐倘叔挚陌乳卤,基因工程不是发现，而是创造。,乞话凉苟抉匡赡鲸内酒行粪致奉凉恕侧情踩贷偶加叉囤驰探徊触授阀睬汐基因工程概论基因工程概论,基因工程不是发现，而是创造。乞话凉苟抉匡赡鲸内酒行粪致奉凉恕,思 考 题,什么是基因，它和细胞、染色体的关系如何？为什么认为1973年是基因工程诞生的元年？上世纪4070年代初分子生物学领域理论上和技术上的哪些重大突破对于基因工程的诞生起到了决定性的作用？什么是克隆，你知道当前动物克隆的基本原理么？它和植物的克隆有何区别？在你的脑海中，基因工程的基本流程是怎样的？基因工程在现实生活中有何应用价值？植物转基因育种比起常规育种来有哪些优势？你知道转基因育种的不足吗？,商呈纶馋醛引导必钉磅颂牌悯缠骤瘤裁停铜巩凳非收斌干枫故栋遭种努震基因工程概论基因工程概论,思 考 题什么是基因，它和细胞、染色体的关系如何？商呈纶馋醛,