第一節(jié)基因工程

1、. 基因工程的概念基因工程的概念1.2 基因工程的一般過(guò)程與技術(shù)基因工程的一般過(guò)程與技術(shù)剪切剪切拼接拼接導(dǎo)入導(dǎo)入表達(dá)表達(dá)1 1、篩選含有目的基因的受體細(xì)胞、篩選含有目的基因的受體細(xì)胞2 2、目的基因的表達(dá)、目的基因的表達(dá)主要是指主要是指_編碼蛋白質(zhì)的基因編碼蛋白質(zhì)的基因目前被廣泛提取使用的目的基因有：目前被廣泛提取使用的目的基因有：蘇云金桿菌抗蟲(chóng)基因、植物抗病基因蘇云金桿菌抗蟲(chóng)基因、植物抗病基因人胰島素基因等。人胰島素基因等。也可以是一些就有調(diào)控作用的因子。也可以是一些就有調(diào)控作用的因子。目的基因的獲取方法目的基因的獲取方法 基因文庫(kù)中獲取（基因文庫(kù)中獲?。◤囊延械奈锓N中從已有的物種中直接分離

2、直接分離） 人工合成人工合成 用用PCR技術(shù)擴(kuò)增技術(shù)擴(kuò)增鳥(niǎo)槍法、散彈射擊法鳥(niǎo)槍法、散彈射擊法供體供體細(xì)胞細(xì)胞DNADNA限限制制酶酶許多許多DNADNA片段片段載入載入運(yùn)運(yùn)載載體體導(dǎo)入導(dǎo)入受體受體細(xì)胞細(xì)胞擴(kuò)增擴(kuò)增產(chǎn)生產(chǎn)生特定特定性狀性狀分分離離目目的的基基因因從基因文庫(kù)獲得從基因文庫(kù)獲得該法最大的該法最大的缺點(diǎn)是帶有很大的盲目性，工作量大，缺點(diǎn)是帶有很大的盲目性，工作量大，成功率低成功率低。基因文庫(kù)基因文庫(kù) 基因組文庫(kù)基因組文庫(kù)部分基因文庫(kù)部分基因文庫(kù)如如:cDNA文庫(kù)文庫(kù)目的基因的mRNA逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄單鏈DNA合成合成雙鏈DNA（目的基因）蛋白質(zhì)氨基酸序列推測(cè)推測(cè)mRNA的核苷酸序列推測(cè)推測(cè)

3、結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列化學(xué)化學(xué)合成合成目的基因逆轉(zhuǎn)錄法化學(xué)合成（根據(jù)已知氨基酸序列直接合成DNA）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因原理原理: :DNADNA雙鏈復(fù)制雙鏈復(fù)制前提前提: :要有一段已要有一段已知目的基因知目的基因的脫氧核苷的脫氧核苷酸序列，以酸序列，以便合成便合成引物引物。 核心核心( (二二) )基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因表達(dá)載體的構(gòu)建目的：使目的基因在受體細(xì)胞中目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在穩(wěn)定存在，并且，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)使目的基因能夠可以遺傳給下一代，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和表達(dá)和發(fā)揮作用發(fā)揮作用。a a、目的基因、目的基因b b、啟動(dòng)子、啟動(dòng)子c c、終止子、終止子d

4、 d、標(biāo)記基因、標(biāo)記基因檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，從而將含目的基因的細(xì)胞篩選出從而將含目的基因的細(xì)胞篩選出來(lái)來(lái)位于基因的末端位于基因的末端, ,終止轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄位于基因的首端位于基因的首端, ,是是RNARNA聚合酶聚合酶識(shí)別和結(jié)識(shí)別和結(jié)合位點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄合位點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄質(zhì)粒質(zhì)粒DNADNA分子分子限制酶處理限制酶處理一個(gè)切口一個(gè)切口兩個(gè)黏性末端兩個(gè)黏性末端兩個(gè)切口兩個(gè)切口獲得目的基因獲得目的基因DNADNA連接酶連接酶重組重組DNADNA分子（重組質(zhì)粒）分子（重組質(zhì)粒）同一種同一種過(guò)程：過(guò)程：: :( (三三) )轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞1 1、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)化 2

5、2、方法、方法將目的基因?qū)雽⒛康幕驅(qū)胫参镏参锛?xì)胞細(xì)胞將目的基因?qū)雽⒛康幕驅(qū)雱?dòng)物動(dòng)物細(xì)胞細(xì)胞將目的基因?qū)雽⒛康幕驅(qū)胛⑸镂⑸锛?xì)胞細(xì)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法基因槍法花粉管通道法花粉管通道法顯微注射法顯微注射法感受態(tài)細(xì)胞法感受態(tài)細(xì)胞法目的基因進(jìn)入目的基因進(jìn)入_內(nèi)，并且在內(nèi)，并且在 受體細(xì)胞內(nèi)維持受體細(xì)胞內(nèi)維持_和和_的過(guò)程的過(guò)程受體細(xì)胞受體細(xì)胞穩(wěn)定穩(wěn)定表達(dá)表達(dá)( (四四) )目的基因的檢測(cè)與表達(dá)目的基因的檢測(cè)與表達(dá)檢查是否成功檢查是否成功1 1、篩選含有目的基因的受體細(xì)胞、篩選含有目的基因的受體細(xì)胞A A、檢測(cè)標(biāo)記基因的有無(wú)來(lái)判斷目的基因是否導(dǎo)入、檢測(cè)標(biāo)記基因的有無(wú)來(lái)判

6、斷目的基因是否導(dǎo)入B B、從核酸、蛋白質(zhì)水平篩選（分子水平）、從核酸、蛋白質(zhì)水平篩選（分子水平）檢測(cè)檢測(cè)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNADNA上是否插入了目的基因上是否插入了目的基因檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNAmRNA檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)方法方法方法方法方法方法DNADNA分子雜交分子雜交DNADNA與與RNARNA分子雜交分子雜交抗原抗體雜交抗原抗體雜交( (四四) )目的基因的檢測(cè)與表達(dá)目的基因的檢測(cè)與表達(dá)檢查是否成功檢查是否成功1 1、篩選含有目的基因的受體細(xì)胞、篩選含有目的基因的受體細(xì)胞A A檢測(cè)標(biāo)記基因的有

7、無(wú)來(lái)判斷目的基因是否導(dǎo)入檢測(cè)標(biāo)記基因的有無(wú)來(lái)判斷目的基因是否導(dǎo)入B B從核酸、蛋白質(zhì)水平篩選從核酸、蛋白質(zhì)水平篩選通過(guò)特定性狀的產(chǎn)生與否來(lái)確定目的基因是否表達(dá)。通過(guò)特定性狀的產(chǎn)生與否來(lái)確定目的基因是否表達(dá)。鑒定鑒定抗蟲(chóng)鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等抗蟲(chóng)鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等3、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作的供體1、提高：2、改良品種： 遺傳病的治療：基因工程藥物、基因治療。遺傳病的治療：基因工程藥物、基因治療。 基因治療基因治療：指利用遺傳學(xué)的原理治療人類(lèi)：指利用遺傳學(xué)的原理治療人類(lèi)的疾病。利用正常的基因置換或彌補(bǔ)缺陷的疾病。利用正常的基因置換或彌補(bǔ)缺陷基因的治療方法?；虻闹委煼椒āＤ壳叭祟?lèi)基因治療主要集中

8、在遺傳性疾病、腫瘤及某目前人類(lèi)基因治療主要集中在遺傳性疾病、腫瘤及某些傳染性疾病。至些傳染性疾病。至1997年初，全世界共記錄了年初，全世界共記錄了2103例例基因治療病例（美國(guó)基因治療病例（美國(guó)1700例）。其中例）。其中68%是治療腫瘤是治療腫瘤的，的，19%是治療遺傳病的，是治療遺傳病的，12%治療傳染性疾病等。治療傳染性疾病等。 五、基因芯片五、基因芯片 從正常人的基因組中分離出從正常人的基因組中分離出DNADNA與與DNADNA芯片雜交就芯片雜交就可以得出標(biāo)準(zhǔn)圖譜；從病人的基因組中分離出可以得出標(biāo)準(zhǔn)圖譜；從病人的基因組中分離出DNADNA與與DNADNA芯片雜交就可以得出病變圖譜。芯

9、片雜交就可以得出病變圖譜。 通過(guò)比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的通過(guò)比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的DNADNA信息。信息。 基因芯片診斷技術(shù)以其快速、高效、敏感、經(jīng)濟(jì)、基因芯片診斷技術(shù)以其快速、高效、敏感、經(jīng)濟(jì)、平行化、自動(dòng)化等特點(diǎn)，將成為一項(xiàng)現(xiàn)代化診斷新平行化、自動(dòng)化等特點(diǎn)，將成為一項(xiàng)現(xiàn)代化診斷新技術(shù)。技術(shù)。環(huán) 境 保 護(hù)轉(zhuǎn)基因生物轉(zhuǎn)基因生物 安全嗎？安全嗎？二、對(duì)轉(zhuǎn)基因生物安全性的爭(zhēng)論二、對(duì)轉(zhuǎn)基因生物安全性的爭(zhēng)論焦點(diǎn)：食物安全、生物安全、環(huán)境安全焦點(diǎn)：食物安全、生物安全、環(huán)境安全源頭：科學(xué)水平的限制源頭：科學(xué)水平的限制轉(zhuǎn)基因植物可能會(huì)擴(kuò)散到轉(zhuǎn)基因植物可能會(huì)擴(kuò)散到種植區(qū)以外，成

10、為野生種種植區(qū)以外，成為野生種類(lèi)或雜草類(lèi)或雜草可能成為可能成為“入侵的外來(lái)入侵的外來(lái)物種物種”可能重組出對(duì)人類(lèi)或其他可能重組出對(duì)人類(lèi)或其他生物有害的病原體。生物有害的病原體。有可能使雜草成為除不有可能使雜草成為除不掉的掉的“超級(jí)雜草超級(jí)雜草”擴(kuò)散到種植區(qū)以外的轉(zhuǎn)擴(kuò)散到種植區(qū)以外的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物生命力很差基因農(nóng)作物生命力很差 新性狀的表現(xiàn)，必須有一新性狀的表現(xiàn)，必須有一定的水、肥等條件，以及定的水、肥等條件，以及配套的種植技術(shù)。配套的種植技術(shù)。由于存在生殖隔離，轉(zhuǎn)由于存在生殖隔離，轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物很難與其他基因農(nóng)作物很難與其他植物雜交。植物雜交。花粉傳播的距離有限，時(shí)花粉傳播的距離有限，時(shí)間有限。間有

11、限。H1N1H1N1亞型豬流感病毒毒株，亞型豬流感病毒毒株，該毒株包含有豬流感、禽該毒株包含有豬流感、禽流感和人流感三種流感病流感和人流感三種流感病毒的基因片斷毒的基因片斷. . 新聞報(bào)道不實(shí)，增加了新聞報(bào)道不實(shí)，增加了公眾對(duì)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的公眾對(duì)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的恐懼感?？謶指?。（可能會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)（可能會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)中原有的動(dòng)態(tài)平衡）中原有的動(dòng)態(tài)平衡）加劇環(huán)境污染加劇環(huán)境污染（危害其他動(dòng)植生存或（危害其他動(dòng)植生存或人體健康）人體健康）1.1.趨利避害，而不能因噎廢食趨利避害，而不能因噎廢食。2.2.完善相應(yīng)的法令法規(guī)，利用法制手段確完善相應(yīng)的法令法規(guī)，利用法制手段確保轉(zhuǎn)基因生物的安全性。保轉(zhuǎn)基因

12、生物的安全性。 3.3.增強(qiáng)科學(xué)家的法制意識(shí)，提高科學(xué)家的增強(qiáng)科學(xué)家的法制意識(shí)，提高科學(xué)家的研究道德水平。研究道德水平。一、生物武器一、生物武器1、什么是生物武器、什么是生物武器?戰(zhàn)爭(zhēng)中用來(lái)傷害人、畜，毀壞農(nóng)作物的致病微生物戰(zhàn)爭(zhēng)中用來(lái)傷害人、畜，毀壞農(nóng)作物的致病微生物及其毒素（也稱(chēng)為生物戰(zhàn)劑），裝有生物戰(zhàn)劑的各及其毒素（也稱(chēng)為生物戰(zhàn)劑），裝有生物戰(zhàn)劑的各種器材（如炸彈、炮彈、導(dǎo)彈彈頭和氣溶膠發(fā)生器、種器材（如炸彈、炮彈、導(dǎo)彈彈頭和氣溶膠發(fā)生器、布灑器等等）總稱(chēng)為生物武器布灑器等等）總稱(chēng)為生物武器 致病菌致病菌 炭疽桿菌、鼠疫菌、霍亂弧菌炭疽桿菌、鼠疫菌、霍亂弧菌 病毒病毒 天花病毒、鼠痘病毒天

13、花病毒、鼠痘病毒 生化毒劑生化毒劑 肉毒桿菌毒素肉毒桿菌毒素 基因重組的致病菌基因重組的致病菌 重組蠟狀桿菌重組蠟狀桿菌,重組流感病毒重組流感病毒,新型鼠新型鼠痘病毒痘病毒2.生物武器的種類(lèi)生物武器的種類(lèi)生物武器往往是那些傳染力強(qiáng)、致死迅速的微生物生物武器往往是那些傳染力強(qiáng)、致死迅速的微生物3、病原體散布的途徑、病原體散布的途徑 （直接）或者通過(guò)（食物、生活必需品（直接）或者通過(guò)（食物、生活必需品）等散布到敵方）等散布到敵方生物武器可能是一種煙霧或一包粉末，也可能是一群老生物武器可能是一種煙霧或一包粉末，也可能是一群老鼠或蒼蠅，病原體通過(guò)空氣、食物甚至皮膚等渠道侵入鼠或蒼蠅，病原體通過(guò)空氣、食

14、物甚至皮膚等渠道侵入人、畜體內(nèi)，迅速或緩慢致死，也可大規(guī)模毀傷農(nóng)作物。人、畜體內(nèi)，迅速或緩慢致死，也可大規(guī)模毀傷農(nóng)作物。生物武器與其他武器的區(qū)別是擁有生命力，能夠在宿主生物武器與其他武器的區(qū)別是擁有生命力，能夠在宿主體內(nèi)繁殖，并隨宿主移動(dòng)散布到不同的地方。體內(nèi)繁殖，并隨宿主移動(dòng)散布到不同的地方。生物武器離我們并不遙遠(yuǎn)，不論是歷史上的生物武器離我們并不遙遠(yuǎn)，不論是歷史上的事件，還是現(xiàn)實(shí)中的事件；也不論是中國(guó)，事件，還是現(xiàn)實(shí)中的事件；也不論是中國(guó)，還是外國(guó)。還是外國(guó)。4、生物武器的特點(diǎn)、生物武器的特點(diǎn)第一，致病力強(qiáng)，傳染性大；第一，致病力強(qiáng)，傳染性大；第二，有潛伏期，一般潛伏期的癥狀不明顯，難以及

15、時(shí)第二，有潛伏期，一般潛伏期的癥狀不明顯，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)；發(fā)現(xiàn)；第三，污染面積大，危害時(shí)間長(zhǎng)，殺傷范圍達(dá)數(shù)百至第三，污染面積大，危害時(shí)間長(zhǎng)，殺傷范圍達(dá)數(shù)百至數(shù)千平方公里；數(shù)千平方公里；第四，傳染途徑多；第四，傳染途徑多；第五，生物武器造價(jià)低，技術(shù)難度不大，隱秘性強(qiáng)，第五，生物武器造價(jià)低，技術(shù)難度不大，隱秘性強(qiáng)，可以在任何地方研制和生產(chǎn)?？梢栽谌魏蔚胤窖兄坪蜕a(chǎn)。二、禁止生物武器公約二、禁止生物武器公約 1972 1972年年4 4月月1010日日, ,蘇聯(lián)蘇聯(lián), ,美國(guó)美國(guó), ,英國(guó)分別簽英國(guó)分別簽署了署了 ; 19981998年年1111月月2525日中國(guó)也加入了這一公約日中國(guó)也加入了這一公約. .蛋白質(zhì)是一切生命活動(dòng)的體現(xiàn)者。基因控制蛋白質(zhì)的合成第三節(jié)第三節(jié) 蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程一、蛋白質(zhì)工程的概念一、蛋白質(zhì)工程的概念通過(guò)物理化學(xué)與生物化學(xué)等技術(shù)了解通過(guò)物理化學(xué)與生物化學(xué)等技術(shù)了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能，并借助計(jì)算機(jī)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能，并借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、基因定點(diǎn)誘變和重組技術(shù)輔助設(shè)計(jì)、基因定點(diǎn)誘變和重組技術(shù)DNA技術(shù)改造基因，以定向改造天然技術(shù)改造基因，以定向