第九章 基因工程的诞生与发展.ppt

第九章 基因工程的诞生与发展 基因工程的诞生 1. 随着遗传密码的破译诞生了一门新的学科――基因工程。 2. 20世纪70年代，内森、史密斯和阿尔伯发现了限制性内切酶在分子遗传中的作用，为基因工程奠定了基础。 3. 1973年保罗·伯格成功地实现了DNA的体外重组，人类开始进入按需要设计并改造物种，创造自然界原先不存在的新物种。 4. 由此兴起了以基因工程为主体的生物工程新学科。分子遗传学和生物工程已成为最活跃最前沿的新领域。 这时，保罗·伯格却想到了基因重组的安全性问题。 他与其他10位研究者联名给《科学》杂志写了一封信，希望科学家在深入了解基因重组技术的安全性前先暂停有关试验，并敦促美国国家卫生研究所（NIH）对基因重组技术的使用进行管制。 这封信引发了广泛的研究和讨论，1975年，上百位科学家在Asilomar会议上对不同物种之间基因重组的安全性进行了讨论。 1976年，NIH出台了关于基因重组的一系列指导方针。 基因工程概念 在分子水平上，用人工方法提取或合成不同生物的 DNA片段，在体外切割，拼接形成重组DNA，然后将 重组DNA与载体的遗传物质重新组合， 再将其引入到没有该DNA的受体细胞中，进行复制 和表达，生产出符合人类需要的产品或创造出生物的新 性状，并使之稳定地遗传给下一代。 按目的基因的克隆和表达系统，分类为： 原核生物基因工程 酵母基因工程 植物基因工程 医学基因工程 动物基因工程 基因工程最突出的优点: 就是打破了常规情况下难以突破的物种之间界限，可在： 原核生物与真核生物之间、 动物与植物之间、 甚至人与其他生物之间、 将遗传信息进行重组和转移。 基因工程理论依据 不同基因具有相同的物质基础 基因是可以切割的 基因是可以转移的 多肽与基因之间存在对应关系 基因通过复制把遗传信息传给下代 遗传密码是通用的 基因工程与生物工程的关系 生物工程分为六类：即基因工程、蛋白质工程、 细胞工程、发酵工程、酶工程、生化工程。 尽管基因工程出现后的一段时间内带给人们的是猜疑和恐惧， 但实践表明，基因工程已经给人类带来了难以估量的经济和社会效益。 特别是对人类所面临的能源、粮食、人口、环境和疾病等日趋严重的社会问题，基因工程正在并且将要发挥越来越大的作用。 基因工程与农业 光合作用 固氮作用 转基因植物 转基因动物 产生次生代谢产物 近20年转基因植物发展的几个重要里程碑 1983年首例转基因作物(Genetically Modified Crops，GMC)烟草培育成功 1986年转基因植物获准进入田间试验 1994年转基因番茄在美国批准上市 2000年全球转基因作物种植面积4,420万公顷 2006年全球转基因作物种植面积1.02亿公顷 以前，农民要趁西红柿还没有成熟，果实还是绿色的时候就采摘下来。因为西红柿成熟后，皮也软了，运输过程中容易破。 没有成熟的西红柿被运送到商店后，喷上乙烯将它们催熟，变成红色再摆出去卖。这种人工催熟的西红柿没有自然成熟的西红柿好吃。 西红柿的皮变软，是因为 多聚半乳糖醛酸酶 把细胞壁中的胶质给分解了。 生物学家们把编码 多聚半乳糖醛酸酶 的基因克隆出来，测定了它的序列。然后合成一个和它相反的“反义基因”。 把“反义基因”转入西红柿细胞中，会干扰原来基因的活动，让它再也没有办法合成多聚半乳糖醛酸酶，细胞壁中的胶质不会被分解掉。 于是，西红柿即使成熟了，皮也不会变软。我们就可以等到它自然成熟了再采摘，不用担心不好运输。 FLAVRSAVR西红柿就是这样。 转基因西红柿获准上市，标志着FDA首次完成对转基因农产品的评估和放行。 但是在过去的十几年，一直到现在，人们对于转基因食品的争论一直没有停止过。 近年来，欧美关于转基因是否安全的争论又闹得沸沸扬扬。 转基因食品生产和输出大户美国，从其自身利益出发，主张只要科学上无法证明它有害，就不应该限制。 而转基因食品输入最多的欧洲国家，公众对转基因食品普遍感到恐慌： 他们认为，动物实验显示某些转基因食品对动物有害，而对人类如何由于时间短还不清楚； 但只要不能否定其危险性，就应该加以限制。 但事实是：无论世界上工业化国家还是