第一章讲 基因工程概况.ppt

1 绪论—基因工程概况; 如何理解基因工程？有哪些理论依据？怎样达到目的？ ;一、 基因工程含义 进行严密设计，通过体外DNA重组和转基因等技术将外源基因导入受体细胞，有目的地改造生物，短时内创造出更完善的新的生物类型。 广义上指产业化设计与应用，包括上、下游技术两大部分，倾向于工程学范畴。 优点：打破了常规的物种间界限（原核与真核生物之间、动植物之间、甚至人与其他生物之间），使遗传信息进行重组和转移。;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、 基因工程理论依据 ①基因有共同的物质基础： 有遗传功能的特定核酸序列：DNA片段或RNA。 ②基因可切割： 存在间隔序列（重叠序列的基因也可切出）。 ③基因可转移： 可在染色体DNA或不同染色体之间跳跃，基因组也可重组。;④多肽与基因之间存在对应关系。 一种多肽对应一种基因。根据表达产物的性质可检查基因的转移或重组。 ⑤遗传密码通用。 三联密码子（少数除外）与氨基酸相对应，所有生物都相同，只要具备转录翻译条件均能转译出原样的氨基酸。基因可人工合成。 ⑥基因可复制传递遗传信息。 重组基因可传代，获得相对稳定的转基因生物。 ;三、 基因工程的基本技术路线 ;基因工程技术及其应用;②基因工程问世。 1973年首次完成重组质粒DNA对大肠杆菌的转化，证实真核基因可转移到原核生物细胞并表达。 ③基因工程的迅速发展阶段。 　一系列新的操作技术，构建了多种供转化（或转导）原核生物和动、植物细胞的载体，获得了大量转基因菌株。 　1980年：显微注射培育出第一个转基因动物—转基因小鼠， 1983年：农杆菌介导培育出第一例转基因植物—转基因烟草。 　21世纪初将是基因工程应用研究的鼎盛时期，医、农、牧、渔的等产品都会使用基因工程的标记。 ;五、基因工程研究内容 ;2、受体系统： 　　克隆载体的宿主： 外源目的基因表达场所（单个细胞、组织、器官、个体） 。分两类：原核,如大肠杆菌，早期的蓝藻；真核单细胞生物如酵母菌。 　　人和高等动、植物复杂基因组文库的受体系统： 小球藻和衣藻 ，高等植物受体（愈伤组织、细胞和原生质体、部分组织和器官），双子叶植物拟南芥、烟草，单子叶植物水稻、玉米等。 动物体细胞再分化能力差，主要是生殖细胞或胚细胞受体，已获转基因鼠、鱼等。 人体细胞受体。转基因细胞系作病理研究，以异常生长细胞作受体，通过转基因使其回复正常生长状态（基因治疗）。 ;3、目的基因 ： 　　开发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，有限的战略性资源，可申请新基因专利。 　　获取途径 ：构建基因组文库或cDNA文库； PCR直接从某生物基因组扩增；较小的可人工化学合成 。 　已获目的基因大致种类：与医药相关的基因；抗病、虫害和恶劣环境的基因；编码特殊营养价值的蛋白或多肽基因。 　　某种生物基因组的全部基因：1990年开始实施“人类基因组计划”，2000年6月已绘制“工作框架图”。 意义：人生长、发育、繁殖 ，遗传性疾病的病因（基因治疗），优生优育。 “水稻基因组计划”：中国水稻（籼稻）基因组“工作框架图”和数据库已完成。中、英两国合作 “家猪基因组计划”。 ;4、工具酶 ： 　　 指体外进行DNA合成、切割、修饰和连接等系列过程中所需要的酶（DNA聚合酶、限制性核酸内切酶、修饰酶和连接酶）。 限制性核酸内切酶：有规律地切割DNA，获得特定末端的DNA片段。研究热点：耐热内切酶和长识别序列稀切酶。 　　两种DNA连接酶：大肠杆菌DNA连接酶、 T4 DNA连接酶。 　　 DNA聚合酶：人工合成连杆、引物等DNA小片段以及含基因的较大的DNA片段，制备DNA探针。已发现的多种耐热性DNA聚合酶有Taq、Tth、Bst、Pwo、pfu等。 　 DNA修饰酶：修饰DNA分子的有甲基化酶，修饰末端的有碱性磷酸酯酶、转移酶、核酸外切酶等。;5、新技术： 　　 一系列用于不同类型受体细胞的DNA转化方法和病毒转导方法：基因枪