基因工程原理课件.ppt

第六章 基因工程原理 第一节 基因工程的概念及其主要内容 第二节 基因工程中的工具酶 第三节 基因克隆的质粒载体 第四节 目的基因的分离 第五节 基因与载体的重组与导入受体细胞 第六节 重组体的筛选 第七节 目的基因的表达 第一节 基因工程的概念及其主要内容 一、基因工程的概念： 利用DNA体外重组或PCR扩增技术从某种生物基因组中分离感兴趣的基因，或是用人工合成的方法获取基因，然后经过一系列切割，加工修饰，连接反应形成重组DNA分子，再将其转入适当的受体细胞，以期获得基因表达的过程. 基因工程(gene engineering)常和以下名称混用 遗传工程(genetic engineering); 基因克隆(gene cloning); 分子克隆(molecular cloning); 基因操作(gene manipulation); 重组DNA技术(recombination DNA technique) 克隆(clone): 作名词时指含有某目的DNA片段的重组DNA分子或含有该重组分子的无性繁殖系. 作动词时是指基因的分离与重组过程。 二、基因工程的主要内容或（步骤） 1、从复杂的生物有机体基因组中，经过酶切消化或PCR扩增等步骤，分离出带有目的基因的DNA片段。 2、在体外，将带有目的基因的外源DNA片段连接到能够自我复制的并具有选择记号的载体分子上，形成重组DNA分子。 3、将重组DNA分子转移到适当的受体细胞(亦称寄主细胞)，并与之一起增殖。 4、从大量的细胞繁殖群体中，筛选出获得了重组DNA分子的受体细胞克隆。 5、从这些筛选出来的受体细胞克隆，提取出已经得到扩增的目的基因，供进一步分析研究使用。 6、将目的基因克隆到表达载体上，导入寄主细胞，使之在新的遗传背景下实现功能表达，产生出人类所需要的物质。 三、基因工程技术及其应用 基因本身也是一个产业 Rockfeller 大学将人肥胖基因出售0.2亿美元（1995年3月） Amgen公司将FKBP神经免疫因子配体转让达3.29亿美元（1997年） Millennium公司以4.65亿美元向Bayer公司转让225种基因的开发权（1998年9月） 蛋白质工程的概念 在基因工程技术对编码蛋白质的基因的了解基础上，对蛋白质的氨基酸序列、结构和功能进行分析，进而通过对蛋白质的结构、氨基酸序列和翻译后的修饰等手段改变甚至创造出新的和更有效的蛋白质。 蛋白质工程主要内容 主要目标 蛋白质氨基酸序列的分析 蛋白质晶体结构分析 蛋白质功能预测和分析 蛋白质组分析 酶工程的概念 是酶学与工程学的相互渗透和结合所发展起来以酶为研究对象，改造并应用酶的特异催化功能。目标就是通过工程化技术大规模生产和转化相应原料成为有用物质的技术。 传统的酶工程主要是指天然酶制剂在工业上的大规模生产与应用。随着科学的发展，尤其是基因工程技术的日趋完善，为酶工程赋予了新的内容，特别是利用DNA操作技术，修饰改造酶分子的结构或活性位点、酶与底物作用位点，重组酶的生产，模拟酶的人工设计与合成等成为新的内容。 酶工程的主要内容 酶的分离纯化 酶与细胞的固定化技术及反应器 酶制剂的发酵生产 酶分子化学修饰、遗传突变及结构改造 酶抑制剂与激活剂开发与研究 人工设计与合成模拟酶及酶分子 发酵工程概念 发酵工程属于生物技术的下游技术，是工业化大规模培养细胞、生产生物制品的一种技术。 传统的发酵工程主要用于微生物。现代生物技术还包括动物、植物细胞和工程菌的发酵培养。 发酵工程技术 发酵对象： 传统微生物发酵、基因工程菌发酵、动物细胞培养、植物细胞培养 发酵类型： 液体发酵、固体发酵、固定化培养、流式发酵 发酵技术设备 生物技术的应用领域 医药： 生物制药；基因治疗；人工器官 农业和畜牧业 转基因植物：抗病虫害新品种、抗逆新品种、 高品质新品种 转基因动物：生产有用蛋白质和高品质的畜产品 生物反应器：利用动植物细胞或组织作为生物反应器，直接生产有用蛋白质 轻工与食品 新型食品；营养食品；保健食品；轻工用酶 环境 污染治理；废物利用；污染物生物降解 生物技术产业化 生物技术产业：利用细胞和生物分子进行药品、农产品生产开发和环境治理的产业，该产业技术由医药生物技术、农业生物技术和环境生物技术共同组成 医药生物技术重点攻克癌症、艾滋病、老年痴呆症、帕金森病、心脏病、糖尿病等危害人类的顽疾 农业生物技术着眼于提高农产品的产量和质量。 环境生物技术重点用于清除危险废弃物