遺傳工程課件

第十章遺傳工程第一節(jié)遺傳工程概念第二節(jié)動(dòng)物細(xì)胞工程第三節(jié)基因工程第一節(jié)遺傳工程的概念遺傳工程(Geneticengineering):一般認(rèn)為,遺傳工程是按照人們預(yù)先設(shè)計(jì)的藍(lán)圖,將一種生物的遺傳物質(zhì)繞過(guò)有性周期導(dǎo)入另一種生物中去,使其獲得新的遺傳性狀,形成新的生物類型的遺傳操作。遺傳工程有狹義和廣義之分，廣義的遺傳工程包括細(xì)胞工程和基因工程；狹義的遺傳工程就是基因工程。第二節(jié)動(dòng)物細(xì)胞工程細(xì)胞工程：是利用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的方法，在細(xì)胞水平上進(jìn)行的遺傳操作。分為微生物細(xì)胞工程、植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程。一、細(xì)胞融合二、動(dòng)物克隆技術(shù)二、動(dòng)物克隆技術(shù)1997年英國(guó)科學(xué)家Wilmut克隆羊的成功標(biāo)志動(dòng)物克隆技術(shù)新的里程碑?？寺〉幕靖拍睿嚎寺∫庵笩o(wú)性繁殖（系），可分為三個(gè)層次：基因、細(xì)胞、個(gè)體個(gè)體克隆可分為植物克隆和動(dòng)物克隆。植物體幾乎所有的體細(xì)胞都能在體外培養(yǎng)成新的完整植株，單個(gè)性細(xì)胞（如花粉和未受精的子房培養(yǎng)）也能未經(jīng)兩性結(jié)合而發(fā)育成新植株。動(dòng)物克隆技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷從胚胎細(xì)胞的克隆到體細(xì)胞克隆的過(guò)程。胚胎細(xì)胞克隆是指將胚胎細(xì)胞核移植到去核的卵母細(xì)胞中，由于胚胎細(xì)胞的全能性，它比較容易經(jīng)培養(yǎng)和移植獲得基因相同的個(gè)體。由于該技術(shù)產(chǎn)生的新個(gè)體并非是親代的自我復(fù)制，而是等同于多生了幾個(gè)雙胞胎，并未引起世人注意。體細(xì)胞克隆可達(dá)到親代個(gè)體的自我復(fù)制。

□核移植技術(shù)動(dòng)物克隆技術(shù)并不是象植物那樣從體細(xì)胞直接發(fā)育成新的個(gè)體，而是要將供體復(fù)制對(duì)象的細(xì)胞核轉(zhuǎn)入到去掉細(xì)胞核的卵細(xì)胞中才能實(shí)現(xiàn)。由于體細(xì)胞包含有全部的遺傳信息，從體細(xì)胞獲得完整的動(dòng)物個(gè)體是完全可行的。動(dòng)物體細(xì)胞是高度分化的細(xì)胞，克隆羊“多莉”的誕生說(shuō)明動(dòng)物體細(xì)胞也具有全能性，因此它是真正意義上的動(dòng)物克隆。1．動(dòng)物資源的種質(zhì)保存包括地球上頻危動(dòng)物的挽救等。2．生產(chǎn)移植器官，培育優(yōu)良品種，與轉(zhuǎn)基因技術(shù)相結(jié)合研制生物反應(yīng)器生產(chǎn)基因藥物。3．克隆人。是全世界注目的焦點(diǎn)，有人設(shè)計(jì)了克隆人的技術(shù)路線□

動(dòng)物克隆的應(yīng)用：□

動(dòng)物克隆的危險(xiǎn)性：1．克隆動(dòng)物已出現(xiàn)廣泛的免疫缺陷或早期夭亡。2．克隆動(dòng)物過(guò)程中也極有可能產(chǎn)生遺傳性的變異（無(wú)性系變異），這在植物的克隆中已廣泛得到研究和驗(yàn)證，會(huì)發(fā)生染色體變異，基因組DNA擴(kuò)增和某些轉(zhuǎn)位因子的激活。3．克隆人不但面臨社會(huì)、家庭倫理道德問(wèn)題，也將面臨健康安全問(wèn)題。第三節(jié)基因工程利用轉(zhuǎn)基因手段對(duì)生物進(jìn)行人為改造的技術(shù)一、目的基因的獲得二、工具酶和載體三、轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用3、PCR法PCR（polymerasechainreaction,聚合酶鏈反應(yīng))：體外有引物介導(dǎo)的特定DNA序列的酶擴(kuò)增。PCR技術(shù)的原理：利用DNA本身的特性，變性與復(fù)性,以達(dá)到擴(kuò)增DNA分子的目的。PCR反應(yīng)條件（反應(yīng)體系組成）：模板、引物、dNTP、TaqDNA聚合酶、緩沖液、滅菌水、石蠟油。PCR原理PCR原理工具酶A.剪切酶類有目的有選擇的把目的片段切開B.連接酶類將目的片段和載體相連C.其他工具酶修飾,加工等作用限制性內(nèi)切酶II及其產(chǎn)生的3種不同末端5'突出的粘性末端3'突出的粘性末端平末端EcoRIEcoRVPstIPPPPPP同切酶和同粘酶同切酶:識(shí)別相同的位點(diǎn),但生成不同的末端.同粘酶:識(shí)別不同的位點(diǎn),但產(chǎn)生相同的粘性末端連接酶及其對(duì)底物的要求:T4Ligase,EcoliLigase底物:自由5’末端和自由3’末端,5’末端帶磷酸基團(tuán)反應(yīng)條件：Mg++，ATP存在聚合酶(polymerase):DNA聚合酶I,klenow片段,Taq,Pfu,末端轉(zhuǎn)移酶外切核酸酶(exonuclease):exoIII,S1核酸酶,DNaseI脫磷酸酶(dephosphatase):堿性磷酸酯酶CIP磷酸化酶,激酶(kinase)逆轉(zhuǎn)錄酶(reversetranscriptase)RNaseH,RNaseA甲基化酶(methylase)其它工具酶載體及其構(gòu)成基本要素能獨(dú)立復(fù)制并穩(wěn)定傳代:復(fù)制起始點(diǎn)ori或自主復(fù)制序列ARS和著絲粒,端粒方便插入外源片段:單酶切位點(diǎn)選擇標(biāo)記:藥物抗性報(bào)告基因:插入篩選標(biāo)記易分離提取高產(chǎn)率（多拷貝）強(qiáng)啟動(dòng)子多宿主宿主繁殖快,易于培養(yǎng),能夠快速得到產(chǎn)物對(duì)所攜帶基因的表達(dá)產(chǎn)物具有較高耐受性,具有克隆最多種基因的可能突變率低,能夠穩(wěn)定忠實(shí)的保存被克隆基因常用宿主大腸桿菌:繁殖快,易培養(yǎng),易分離產(chǎn)物噬菌體:轉(zhuǎn)化效率高,易于保存酵母:繁殖最快的真核生物,適于有蛋白質(zhì)加工的基因表達(dá)

三、轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用利用基因工程技術(shù)不但能得到大量的具有特殊功能的基因。而且可以讓這些特殊功能的基因生產(chǎn)出具有特殊功能的蛋白質(zhì)藥物，這是目前基因工程領(lǐng)域中最活躍最有成果和極富商業(yè)價(jià)值的領(lǐng)域之一，究其原因：（1）蛋白質(zhì)和多肽是基因表達(dá)的直接產(chǎn)物，可用重組DNA技術(shù)進(jìn)行研究和生產(chǎn)。（2）具有生物活性的蛋白和多肽是珍稀而具有很高醫(yī)療價(jià)值的藥物，用常規(guī)分離的方法很難制取。一、利用微生物基因工程生產(chǎn)重組基因工程藥物

目前有幾十種基因工程藥物，常用的有：干擾素、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗、人胰島素和人生長(zhǎng)激素等。人類最早的商業(yè)化基因工程藥物是人胰島素和人生長(zhǎng)激素，于80年代初投放市場(chǎng)，用大腸桿菌來(lái)生產(chǎn)，是基因工程發(fā)展的里程碑。

□胰島素是治療糖尿病的重要藥物，之前從豬或牛的胰腺中提取分離，含量少而且會(huì)有毒素。□人生長(zhǎng)激素是治療侏儒癥，青少年增高和促進(jìn)創(chuàng)傷組織修復(fù)的藥物，生長(zhǎng)激素具有種屬特異性，從動(dòng)物腦組織來(lái)源的生長(zhǎng)激素不能用于人類，之前只能從剛死亡的人大腦垂體中分離純化，來(lái)源極有限；而且發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期應(yīng)用會(huì)對(duì)人類有毒副作用。該方法用于合成人胰島素19-15二、用真核細(xì)胞表達(dá)和生產(chǎn)基因工程藥物

雖然用大腸桿菌細(xì)胞表達(dá)基因工程藥具有許多優(yōu)點(diǎn)，如成本低等，但由于原核系統(tǒng)表達(dá)的真核基因蛋白有時(shí)缺乏生物活性，其原因由于原核生物缺乏合適的轉(zhuǎn)譯后修飾機(jī)制。因此用真核細(xì)胞表達(dá)和生產(chǎn)基因工程藥物已受到重視?！跽婧思?xì)胞反應(yīng)器：外源基因在合適的載體帶動(dòng)下轉(zhuǎn)染進(jìn)入體外培養(yǎng)的哺乳動(dòng)物細(xì)胞，昆蟲細(xì)胞或酵母細(xì)胞，通過(guò)大規(guī)模培養(yǎng)細(xì)胞表達(dá)外源基因。幾種重要的基因工程藥物已可用真核細(xì)胞反應(yīng)器完成治療癌癥抗病毒預(yù)防病毒性肝炎治療血友病治療貧血癥治療心臟病促生長(zhǎng)，增強(qiáng)免疫功能

酵母菌酵母菌哺乳動(dòng)物細(xì)胞哺乳動(dòng)物細(xì)胞哺乳動(dòng)物細(xì)胞昆蟲細(xì)胞

α干擾素乙肝疫苗集落刺激因子紅細(xì)胞生成素組織溶纖酶原激活劑人生長(zhǎng)激素

應(yīng)用細(xì)胞名稱四、轉(zhuǎn)基因生物反應(yīng)器