基因工程序言.ppt

基因工程概论,一、基因工程的定义：,基因工程技术是指将重组对象的目的基因插入插入病毒,质粒或其它载体系统中，拼接后转入新的宿主细胞，构建成工程菌（或细胞），实现遗传物质的重新组合，并使目的基因再工程菌内进行复制和表达。,有关术语解释：,DNA嵌合体（DNAchimera）：内、外源DNA插入载体分子所形成的杂合分子（嵌合DNA）重组（recombination）：构建DNA嵌合体分子的过程,克隆(Clone)从一个共同祖先无性繁殖下来的一群同一DNA分子,细胞或个体所组成的特殊的生命群体,克隆(Cloning)指上述的过程,相关术语,遗传工程（Geneticengineering）基因工程(Geneengineering)基因操作(Genemanipulation)重组DNA技术(RecombinantDNAtechnology)基因克隆(Genecloning)分子克隆(Molecularcloning),基因工程的主要研究内容:获得具有遗传信息的目的基因;选择基因载体获得重组DNA;将重组DNA分子导入宿主细胞;鉴定带有目的基因的克隆;目的基因的扩增及获得目的产物.,基因克隆的核心-DNA体外重组(Recombination):人工将一段目的DNA插入一个载体的过程。DNA的扩增(Amplification),基因克隆示意图,基因工程大事记,1973Cohen第一例成功的克隆实验1978Genentech公司人胰岛素世界上第一种基因工程蛋白药物1982第一个基因工程药物-重组人胰岛素在英、美获准使用1985第一批转基因家畜（兔、猪和羊），中国转基因鱼,1993基因工程西红柿在美国上市2019英国罗斯林研究所多莉羊2019.9中国获准加入人类基因组计划.负责测定人类基因组全部序列的1%2000.6.26科学家公布人类基因组工作草图2019.2.11公布人类基因组基本信息生物技术工程：基因工程、蛋白质工程、酶工程、细胞工程,胰岛素人生长激素干扰素白细胞介素2粒细胞集落刺激因子粒细胞巨噬细胞集落刺激因子红细胞生成素EPO组织纤溶酶原激活剂生长激素促生长素抗血友病因子脱氧核糖核酸酶葡糖脑苷脂酶鼠单克隆抗体,自然界的基因转移和重组,基因重组(geneticrecombination)整段DNA在细胞内或细胞间,甚至不同物种间进行交换,并能在新的位置上复制,转录和翻译自然界的基因转移和重组是无目的基因工程有目的,接合作用质粒DNA从一个细胞（细菌）转移至另一个细胞（细菌）转化作用transformation通过自动获取或人为地供给外源DNA，使细胞或培养的受体细胞获得新的遗传表型的过程,转导作用transduction,病毒、噬菌体介导溶菌途径；溶原菌途径,二、基因的基本概念,基因的分子定义：DNA分子中含有特定遗传信息的核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。合成有功能的蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核酸序列（通常是DNA序列）。故一个基因应包含不仅是编码蛋白质肽链或RNA的核酸序列，还包括为保证转录所必需的调控序列、5非翻译序列、内含子以及3非翻译序列等所有的核酸序列（蛋白质基因和RNA基因）。基因组：携带生物体全部遗传信息的核酸量。,基因及其产物的共线性,基因及其产物的非共线性,基因的重叠与可变性,一个基因的核苷酸序列与其产物的氨基酸序列一一对应,interruptedgene,intron,1、转录：在细胞核内，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成RNA的过程。,基因控制蛋白质的合成,T,C,A,T,G,A,T,T,A,A,G,T,A,C,A,A,A,T,DNA的平面结构图,A,G,T,A,C,A,A,A,T,A,G,C,U,G,A,C,G,G,U,U,U,DNA,游离的核糖核苷酸,以DNA的一条链为模板合成RNA,A,G,T,A,C,A,A,A,T,U,DNA与RNA的碱基互补配对：AU；GC；CG；TA,组成RNA的核糖核苷酸一个个连接起来,形成的mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上,RNA,DNA,细胞质,细胞核,核孔,DNA,mRNA在细胞核中合成,细胞质,细胞核,mRNA通过核孔进入细胞质,U,C,A,U,G,A,U,U,A,mRNA,密码子,密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基,A,A,U,亮氨酸,A,C,U,天门冬酰胺,A,U,G,异亮氨酸,转运RNA（tRNA),氨基酸,亮氨酸,tRNA的一端运载着氨基酸,亮氨酸,反密码子,翻译,在细胞质中,以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程,细胞质,细胞质中的mRNA,核糖体,mRNA与核糖体结合,tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对,tRNA将氨基酸转运到mRNA上的相应位置,两个氨基酸分子缩合,缩合,亮氨酸,核糖体随着mRNA滑动，另一个tRNA上的碱基与mRNA上的密码子配对。,亮氨酸,一个个氨基酸分子缩合成链状结构,亮氨酸,天门冬酰氨,tRNA离开，再去转运新的氨基酸,亮氨酸,天门冬酰氨,异亮氨酸,以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质,蛋白质合成过程示意图,基因工程过程示意图,从细胞中分离出DNA,四、基因工程的主要内容获得目的基因(GeneCloning)构造重组DNA分子转化或转染表达蛋白质产物的分离纯化,基因工程技术及其应用,胰岛素1000磅牛胰10克胰岛素200升发酵液10克胰岛素,干扰素1200升人血1升发酵液23万美元/病人200300美元/病人,用于提高奶酪产量生产奶酪的凝乳酶传统上来自哺乳小牛的胃。现在可以通过基因工程办法，用酵母生产凝乳酶，大量用于奶酪制造。,哺乳小牛凝乳酶基因胃转入啤酒酵母凝乳酶凝乳酶制造奶酪,转基因植物获得新的性状,无冰晶细菌帮助草莓抗霜冻,转基因动物作为生物发生器,把大鼠生长因子转入小鼠,得到巨大型的转基因小鼠。,转基因动物和植物转基因动物首先在小鼠获得成功。现在转基因动物技术已用于牛、羊，使得从牛/羊奶中可以生产蛋白质药物。称为“乳腺反应器”工程。转基因植物亦已在大田中广为播种。,工程菌在环境工程中应用美国GE公司构造成功具有巨大烃类分解能力的工程菌，并获专利，用于清除石油污染。,喷洒工程菌清除石油污染,基