基因工程 第一章 緒論ppt課件

1、基因工程基因工程目目 錄錄v 第一章第一章 緒論緒論v 第二章第二章 染色體與染色體與DNAv 第三章第三章 生物信息的傳送上生物信息的傳送上從從DNA到到RNAv 第四章第四章 生物信息的傳送下生物信息的傳送下從從mRNA到蛋白質(zhì)到蛋白質(zhì)v 第五章第五章 分子生物學(xué)研討方法上分子生物學(xué)研討方法上生物大分子操作技術(shù)生物大分子操作技術(shù)v 第六章第六章 分子生物學(xué)研討方法上分子生物學(xué)研討方法上基因功能研討技術(shù)基因功能研討技術(shù)v 第七章第七章 基因的表達(dá)與調(diào)控上基因的表達(dá)與調(diào)控上原核基因表達(dá)調(diào)控方式原核基因表達(dá)調(diào)控方式v 第八章第八章 基因的表達(dá)與調(diào)控下基因的表達(dá)與調(diào)控下真核基因表達(dá)調(diào)控方式真核基因

2、表達(dá)調(diào)控方式第一章第一章 緒緒 論論引言引言分子生物學(xué)簡史分子生物學(xué)簡史分子生物學(xué)的研討內(nèi)容分子生物學(xué)的研討內(nèi)容分子生物學(xué)展望分子生物學(xué)展望1234v創(chuàng)世說與進(jìn)化論創(chuàng)世說與進(jìn)化論v1859年，達(dá)爾文發(fā)表年，達(dá)爾文發(fā)表確立進(jìn)化確立進(jìn)化論的概念。論的概念。v細(xì)胞學(xué)說細(xì)胞學(xué)說v17世紀(jì)末葉，世紀(jì)末葉，Leeuwenhoek與與Hooke的放的放大鏡和細(xì)胞。大鏡和細(xì)胞。v1847年，年，Schleiden和和Schwann提出細(xì)胞提出細(xì)胞學(xué)說。學(xué)說。v經(jīng)典的生物化學(xué)與遺傳學(xué)經(jīng)典的生物化學(xué)與遺傳學(xué)v孟德爾遺傳學(xué)孟德爾遺傳學(xué)vMorgan在孟德爾遺傳學(xué)的根底上提出基因在孟德爾遺傳學(xué)的根底上提出基因?qū)W說。學(xué)

3、說。vDNA的發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn)vAvery的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)化實(shí)驗(yàn)vHershey和和Chase的噬的噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)v分子生物學(xué)的概念分子生物學(xué)的概念v分子生物學(xué)是研討核酸、蛋白質(zhì)等生物分子生物學(xué)是研討核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的構(gòu)造與功能，并從分子程度上闡大分子的構(gòu)造與功能，并從分子程度上闡明蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)與核酸之間的明蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)與核酸之間的互作及其基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理的學(xué)科。互作及其基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理的學(xué)科。v廣義上，分子生物學(xué)包括對(duì)蛋白質(zhì)和核廣義上，分子生物學(xué)包括對(duì)蛋白質(zhì)和核酸等生物大分子構(gòu)造與功能的研討，以及酸等生物大分子構(gòu)造與功能的研討，以及

4、從分子程度上闡明生命景象和生物規(guī)律，從分子程度上闡明生命景象和生物規(guī)律，但目前主要研討基因的構(gòu)造與功能、復(fù)制但目前主要研討基因的構(gòu)造與功能、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、表達(dá)和調(diào)控，確切地應(yīng)稱為分子、轉(zhuǎn)錄、表達(dá)和調(diào)控，確切地應(yīng)稱為分子遺傳學(xué)。遺傳學(xué)。生物大分子胰島素蛋白酶蜘蛛毒素光協(xié)作用受體金屬硫蛋白DNAtRNA16S rRNAmRNAv分子生物學(xué)的根本原理：分子生物學(xué)的根本原理：v構(gòu)成生物體各類有機(jī)大分子的單體在不同生物中構(gòu)成生物體各類有機(jī)大分子的單體在不同生物中都是一樣的。都是一樣的。v生物體內(nèi)一切有機(jī)大分子的建成都遵照一定的規(guī)生物體內(nèi)一切有機(jī)大分子的建成都遵照一定的規(guī)那么。那么。v某一特定生物體所擁有的

5、核酸及蛋白質(zhì)分子決議某一特定生物體所擁有的核酸及蛋白質(zhì)分子決議了它的屬性。了它的屬性。v分子生物學(xué)與生物化學(xué)之間的關(guān)系分子生物學(xué)與生物化學(xué)之間的關(guān)系v分子生物學(xué)與生物化學(xué)之間的關(guān)系密不可分。分子生物學(xué)與生物化學(xué)之間的關(guān)系密不可分。v分子生物學(xué)從分子程度研討生命景象，生物化學(xué)分子生物學(xué)從分子程度研討生命景象，生物化學(xué)研討從分子程度研討生命景象的本質(zhì)。研討從分子程度研討生命景象的本質(zhì)。v 1944年，Avery 證明DNA是遺傳物質(zhì)。v 1950年，Chargaff 提出Chargaff定那么。v 1953年，Watson & Crick 勝利解析了DNA分子二級(jí)構(gòu)造。v 1961年，Jacob

6、& Monod 提出了調(diào)理基因表達(dá)的支配子模型。v 1970年，Smith & Wilcox 分別到第一種限制性核酸內(nèi)切酶。v 19721973年，Boyer & Berg 開展了重組DNA技術(shù)，并完成了第一個(gè)細(xì)菌基因的克隆，開創(chuàng)基因工程的新紀(jì)元。v 1975年，Southern 發(fā)明了DNA片段的印跡法。v 1981年，Cech 發(fā)現(xiàn)了ribozyme。v 1982年，Prusiner 發(fā)現(xiàn)了朊病毒prion。v 1985年，Karry Mullis 發(fā)明了PCR反響。v 1988年，人類基因組方案啟動(dòng)。v 1998年，克隆羊多利誕生，同年GenBank 公布了最新的人類基因圖譜。v Nat

7、ure 171, 737-734 (1953) (C) Macmillan Publishers Ltd. v Molecular structure of Nucleic Acidsv WATSON, J. D. & CRICK, F. H. C.v Medical Research Council Unit for the Study of Molecular Structure of Biological Systems, Cavendish Laboratory, Cambridge. A Structure for Deoxyribose Nucleic AcidWe wish to

8、 suggest a structure for the salt of deoxyribose nucleic acid (D.N.A.). This structure has novel features which are of considerable biological interest. Figure 1This figure is purely diagrammatic. The two ribbons symbolize the two phophate-sugar chains, and the horizonal rods the pairs of bases hold

9、ing the chains together. The vertical line marks the fibre axis.Initial sequencing and analysis of the human genomeNature 409, 860 - 921 (2001), 15 February 2001 International Human Genome Sequencing Consortium“Whats Human Genome Project?“One base One dollar! - by a taxi driver (and a tax payer)huma

10、nArabidopsisThermotoga maritimaEscherichia coliBuchnerasp. APSRickettsia prowazekiiUreaplasma urealyticumBacillus subtilisDrosophila melanogasterThermoplasma acidophilumPlasmodium falciparumHelicobacter pylori mouseCaenorhabitis elegansratBorrelia burgorferiBorrelia burgorferiAquifex aeolicusNeisser

11、ia meningitidis Z2491Mycobacterium tuberculosis 全基因組曾經(jīng)測序的一些生物全基因組曾經(jīng)測序的一些生物v分子生物學(xué)的研討內(nèi)容：分子生物學(xué)的研討內(nèi)容：vDNA重組技術(shù)重組技術(shù)v基因表達(dá)調(diào)控研討基因表達(dá)調(diào)控研討v構(gòu)造分子生物學(xué)構(gòu)造分子生物學(xué)v基因組、功能基因組與生物信息學(xué)研討基因組、功能基因組與生物信息學(xué)研討vDNA重組技術(shù)重組技術(shù)v這是這是20世紀(jì)世紀(jì)70年代初興起的技術(shù)科學(xué)，目的年代初興起的技術(shù)科學(xué)，目的是將不同是將不同DNA片段如某個(gè)基因或基因的一片段如某個(gè)基因或基因的一部分按照人們的設(shè)計(jì)定向銜接起來，在特部分按照人們的設(shè)計(jì)定向銜接起來，在特定的

12、受體細(xì)胞中與載體同時(shí)復(fù)制并得到表達(dá)定的受體細(xì)胞中與載體同時(shí)復(fù)制并得到表達(dá)，產(chǎn)生影響受體細(xì)胞的新的遺傳性狀。，產(chǎn)生影響受體細(xì)胞的新的遺傳性狀。vDNA重組技術(shù)可用于定向改造某些生物基因重組技術(shù)可用于定向改造某些生物基因組構(gòu)造，使它們所具備的特殊經(jīng)濟(jì)價(jià)值或功組構(gòu)造，使它們所具備的特殊經(jīng)濟(jì)價(jià)值或功能得以成百能得以成百 上千倍的地提高。上千倍的地提高。vDNA重組技術(shù)還被用來進(jìn)展根底研討。無論重組技術(shù)還被用來進(jìn)展根底研討。無論是對(duì)啟動(dòng)子的研討包括調(diào)控元件或稱順式是對(duì)啟動(dòng)子的研討包括調(diào)控元件或稱順式作用元件，還是對(duì)轉(zhuǎn)錄因子的克隆及分析作用元件，還是對(duì)轉(zhuǎn)錄因子的克隆及分析，都離不開重組，都離不開重組DNA

13、技術(shù)的運(yùn)用。技術(shù)的運(yùn)用。v基因表達(dá)調(diào)控研討基因表達(dá)調(diào)控研討v基因表達(dá)本質(zhì)上就是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯基因表達(dá)本質(zhì)上就是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。在個(gè)體生長發(fā)育過程中生物遺傳信息的表。在個(gè)體生長發(fā)育過程中生物遺傳信息的表達(dá)按一定時(shí)序發(fā)生變化時(shí)序調(diào)理，并隨達(dá)按一定時(shí)序發(fā)生變化時(shí)序調(diào)理，并隨著內(nèi)外環(huán)境的變化而不斷加以修正環(huán)境調(diào)著內(nèi)外環(huán)境的變化而不斷加以修正環(huán)境調(diào)控?？亍原核生物的基因組和染色體構(gòu)造都比較簡單原核生物的基因組和染色體構(gòu)造都比較簡單，轉(zhuǎn)錄和翻譯在同一時(shí)間和空間內(nèi)發(fā)生，基，轉(zhuǎn)錄和翻譯在同一時(shí)間和空間內(nèi)發(fā)生，基因表達(dá)的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄程度。因表達(dá)的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄程度。v真核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯過

14、程在時(shí)間和空間上都真核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯過程在時(shí)間和空間上都被分隔開，且在轉(zhuǎn)錄和翻譯后都有復(fù)雜的信被分隔開，且在轉(zhuǎn)錄和翻譯后都有復(fù)雜的信息加工過程，其基因表達(dá)的調(diào)控可以發(fā)生在息加工過程，其基因表達(dá)的調(diào)控可以發(fā)生在各種不同的程度上。其基因表達(dá)調(diào)控主要表各種不同的程度上。其基因表達(dá)調(diào)控主要表如今信號(hào)傳導(dǎo)研討、轉(zhuǎn)錄因子研討及如今信號(hào)傳導(dǎo)研討、轉(zhuǎn)錄因子研討及RNA剪剪輯輯3個(gè)方面。個(gè)方面。v構(gòu)造分子生物學(xué)構(gòu)造分子生物學(xué)v一個(gè)生物大分子，無論是核酸、蛋白質(zhì)或多一個(gè)生物大分子，無論是核酸、蛋白質(zhì)或多糖，在發(fā)揚(yáng)生物學(xué)功能時(shí)，必需具備兩個(gè)前糖，在發(fā)揚(yáng)生物學(xué)功能時(shí)，必需具備兩個(gè)前提：提：v擁有特定的空間構(gòu)造三維構(gòu)造

15、；擁有特定的空間構(gòu)造三維構(gòu)造；v發(fā)揚(yáng)生物學(xué)功能的過程中必定存在著構(gòu)造和發(fā)揚(yáng)生物學(xué)功能的過程中必定存在著構(gòu)造和構(gòu)象的變化。構(gòu)象的變化。v構(gòu)造分子生物學(xué)就是研討生物大分子特定的構(gòu)造分子生物學(xué)就是研討生物大分子特定的空間構(gòu)造及構(gòu)造的運(yùn)動(dòng)變化與其生物學(xué)功能空間構(gòu)造及構(gòu)造的運(yùn)動(dòng)變化與其生物學(xué)功能關(guān)系的科學(xué)。它包括關(guān)系的科學(xué)。它包括3個(gè)主要研討方向：個(gè)主要研討方向：v構(gòu)造的測定構(gòu)造的測定v構(gòu)造運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律的探求構(gòu)造運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律的探求v構(gòu)造與功能相互關(guān)系構(gòu)造與功能相互關(guān)系v基因組、功能基因組與生物信息學(xué)研討基因組、功能基因組與生物信息學(xué)研討v2001年，年，Nature和和Science同時(shí)發(fā)表人類基同時(shí)發(fā)

16、表人類基因組全序列。因組全序列。v功能基因組學(xué)又往往被稱為后基因組學(xué)，它功能基因組學(xué)又往往被稱為后基因組學(xué)，它利用構(gòu)造基因組所提供的信息和產(chǎn)物，開展利用構(gòu)造基因組所提供的信息和產(chǎn)物，開展和運(yùn)用新的實(shí)驗(yàn)手段，經(jīng)過在基因組或系統(tǒng)和運(yùn)用新的實(shí)驗(yàn)手段，經(jīng)過在基因組或系統(tǒng)程度上全面分析基因的功能，使得生物學(xué)研程度上全面分析基因的功能，使得生物學(xué)研討從對(duì)單一基因或蛋白質(zhì)得研討轉(zhuǎn)向多個(gè)基討從對(duì)單一基因或蛋白質(zhì)得研討轉(zhuǎn)向多個(gè)基因或蛋白質(zhì)同時(shí)進(jìn)展系統(tǒng)的研討。因或蛋白質(zhì)同時(shí)進(jìn)展系統(tǒng)的研討。v生物信息學(xué)從事對(duì)基因組研討相關(guān)生物信息生物信息學(xué)從事對(duì)基因組研討相關(guān)生物信息的獲取、加工、儲(chǔ)存、分配、分析和解釋。的獲取、加

17、工、儲(chǔ)存、分配、分析和解釋。包括了兩層含義，一是對(duì)海量數(shù)據(jù)的搜集、包括了兩層含義，一是對(duì)海量數(shù)據(jù)的搜集、整理與效力，也就是管好這些數(shù)據(jù)；另一個(gè)整理與效力，也就是管好這些數(shù)據(jù)；另一個(gè)是從中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律，也就是用好這些數(shù)據(jù)是從中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律，也就是用好這些數(shù)據(jù)。v 分子生物學(xué)的開展提示了生命本質(zhì)的高度有序性和一致性，是分子生物學(xué)的開展提示了生命本質(zhì)的高度有序性和一致性，是人類認(rèn)識(shí)論上的艱苦飛躍。生命活動(dòng)的一致性，決議了二十一人類認(rèn)識(shí)論上的艱苦飛躍。生命活動(dòng)的一致性，決議了二十一世紀(jì)的生物學(xué)將是真正的系統(tǒng)生物學(xué)，是生物學(xué)范圍內(nèi)一切學(xué)世紀(jì)的生物學(xué)將是真正的系統(tǒng)生物學(xué)，是生物學(xué)范圍內(nèi)一切學(xué)科在分子程度上的一致?？圃诜肿映潭壬系囊恢隆 以基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄