基因工程概述

基因工程概述第1頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月WelcometoGeneEngineering第2頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要參考書(shū)楊玉珍.現(xiàn)代生物技術(shù)概論.河南大學(xué)出版社.2004吳乃虎.基因工程原理.北京科學(xué)出版社.孫明.基因工程.高等教育出版社.2006常重杰.基因工程原理與應(yīng)用第3頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一章基因工程概述第4頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2006年全球轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物種植面積突破1億公頃，10年間種植面積增長(zhǎng)了60多倍。盡管轉(zhuǎn)基因蔬菜的安全性還沒(méi)有得到完全的認(rèn)可，但是科學(xué)家們還在不斷地展開(kāi)新的研究，希望能培育出更多品種的優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)基因蔬菜。由于轉(zhuǎn)基因蔬菜具有產(chǎn)量高、口感好、抗蟲(chóng)害、適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，不少科學(xué)家預(yù)測(cè)，越來(lái)越多的轉(zhuǎn)基因蔬菜將進(jìn)入人們的菜籃子，也有一些具有藥用價(jià)值的轉(zhuǎn)基因蔬菜將出現(xiàn)在醫(yī)生的處方單上。第5頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月.日本一家研究所最近培育成功一種轉(zhuǎn)基因生菜，其含鐵量要比一般生菜高出將近一倍。這種轉(zhuǎn)基因生菜是把大豆的鐵蛋白基因植入生菜細(xì)胞中而培育出的，因而增強(qiáng)了生菜中鐵質(zhì)的含量。其含量每克生菜中為370—380微克，比一般生菜品種高出約一倍。生菜中的維生素C含量高，有利于人體吸收鐵質(zhì)。按照全部鐵質(zhì)被人體吸收計(jì)算，成年人每天只要吃半棵這種生菜，就可滿足生理需要。第6頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月目前，世界上約有3.5億人感染乙型肝炎，而通常的防治方法是采用混合疫苗接種。但是，這種方法成本高，培養(yǎng)并提純疫苗費(fèi)時(shí)費(fèi)力。為此，德國(guó)吉森大學(xué)的研究人員從實(shí)用角度考慮，選擇了種植簡(jiǎn)單、貯存方便的胡蘿卜作為載體，將乙肝病毒的表面蛋白基因注入胡蘿卜基因，同時(shí)通過(guò)一種催化劑提高胡蘿卜基因中乙肝病毒蛋白的濃度。研究人員介紹，這種轉(zhuǎn)基因胡蘿卜外表與普通胡蘿卜沒(méi)有差異，只是在成熟之前需利用一種荷爾蒙激活其基因，使其釋放出更大量的肝炎疫苗成分。第7頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月遭到玉米螟侵害和真菌感染的普通玉米(左)與轉(zhuǎn)抗病基因玉米(右)

第8頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月歐洲：轉(zhuǎn)基因食品再度引發(fā)是非爭(zhēng)議你還敢吃么

2008年1月15日第9頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月飄著玫瑰花香的新型轉(zhuǎn)基因西紅柿誕生

以色列科學(xué)家開(kāi)發(fā)出一種新型轉(zhuǎn)基因西紅柿，聞起來(lái)有玫瑰花和檸檬的香味。相關(guān)論文在線發(fā)表于《自然—生物技術(shù)》上。

進(jìn)行該項(xiàng)研究的是以色列NeweYaar研究中心的EfraimLewinsohn和同事。他們向西紅柿中導(dǎo)入了一種檸檬羅勒（Ocimumbasilicum）基因，該基因能夠制造一種香葉醇合酶（geraniolsynthase），從而使西紅柿產(chǎn)生類似檸檬的芳香氣味。

第10頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真正藍(lán)玫瑰面世轉(zhuǎn)基因技術(shù)造就

2008年11月1日，轉(zhuǎn)基因藍(lán)玫瑰亮相日本東京國(guó)際花卉博覽會(huì)。近年出現(xiàn)在花卉市場(chǎng)上的藍(lán)色玫瑰，實(shí)際上是采用染色技術(shù)培育而成的白玫瑰，而在日本東京國(guó)際花卉博覽會(huì)上亮相的世界首批轉(zhuǎn)基因玫瑰才是真正的藍(lán)玫瑰，這種玫瑰被植入三色紫羅蘭所含的一種能刺激藍(lán)色素產(chǎn)生的基因，花瓣因而自然呈現(xiàn)藍(lán)色。第11頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月亨氏米粉轉(zhuǎn)基因風(fēng)波

本以為隨著農(nóng)業(yè)部檢測(cè)報(bào)告的公布，亨氏將可擺脫“嬰兒米粉含轉(zhuǎn)基因成分”指責(zé)的困擾，但亨氏中國(guó)總裁唐佳敦實(shí)在沒(méi)有想到：2008年3月8日，國(guó)際環(huán)保組織“綠色和平”再次向媒體披露，最近抽檢的22個(gè)亨氏米粉樣本中，5個(gè)樣本被檢測(cè)出含轉(zhuǎn)基因稻米成分。而綠色和平這次委托的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，正是上次亨氏委托的香港基因晶片開(kāi)發(fā)有限公司。

“我們4月2日拿到最后一份檢測(cè)報(bào)告。”馬天杰說(shuō)，5個(gè)被檢出含轉(zhuǎn)基因成分的產(chǎn)品不僅包括此前披露的保質(zhì)期至2007年3月12日（K/A）的批次，而且還涉及保質(zhì)期至2007年5月13日（E/A）等批次的亨氏米粉產(chǎn)品，其中3個(gè)產(chǎn)品被進(jìn)一步證實(shí)含有未經(jīng)批準(zhǔn)的轉(zhuǎn)Bt基因水稻。

第12頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月神話成現(xiàn)實(shí)——變綠葉為鮮花

美國(guó)和墨西哥科學(xué)家共同完成的，他們通過(guò)一系列的基因?qū)嶒?yàn)獲得了成功。在實(shí)驗(yàn)中他們發(fā)現(xiàn)一種芥子植物的所有基因中有五個(gè)是負(fù)責(zé)花瓣的生成的，而它們的生長(zhǎng)基礎(chǔ)與葉子完全相同，在葉子中也可發(fā)現(xiàn)這些基因，但它們已經(jīng)有所變形?？茖W(xué)家們把葉子中的相關(guān)基因進(jìn)行了改變，把整個(gè)葉子也變成了花瓣。第13頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)基因動(dòng)物第14頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2009年8月5日，四只身體發(fā)出綠色熒光的小老鼠在廣州動(dòng)物園展出。這些來(lái)自中山大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的老鼠是通過(guò)轉(zhuǎn)基因方法植入了綠色熒光蛋白，這也是2008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的技術(shù)首次應(yīng)用在廣州的動(dòng)物園展覽中。第15頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月看看新奇的轉(zhuǎn)基因生物第16頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第17頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、獼猴特拉2000年，實(shí)驗(yàn)室首次成功克隆了一只叫做特拉的獼猴，后來(lái)科學(xué)家們陸續(xù)克隆了多只猴子，可用于研究人員測(cè)試糖尿病等病癥。第18頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、克隆豬美國(guó)實(shí)驗(yàn)室引入基因改良豬，使這些克隆豬能夠生長(zhǎng)出適合人類的器官和細(xì)胞組織。此次一共克隆了5頭雌性豬，其中最大的一頭叫做米莉，它們是2000年美國(guó)一家生物公司成功克隆的。第19頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、鯉魚(yú)3、鯉魚(yú)1963年，一條亞洲鯉魚(yú)被成功克??；十年之后，科學(xué)家童第周又克隆了一條歐洲鯉魚(yú)。第20頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、多利綿羊1996年，一只名叫多利的綿羊被成功克隆誕生，這只雌性綿羊一直存活了6年。這是世界上第一只被克隆的哺乳動(dòng)物，它被認(rèn)為是人類克隆研究領(lǐng)域上最大的成功，之后數(shù)以百計(jì)的類似多利的哺乳動(dòng)物被克隆出來(lái)。第21頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、老鼠庫(kù)姆利納5、老鼠庫(kù)姆利納2000年，科學(xué)家在美國(guó)夏威夷成功克隆一只老鼠，這只老鼠被命名為“庫(kù)姆利納”（Cumulina），它一直存活了兩年7個(gè)月。據(jù)悉，這在克隆研究領(lǐng)域是一項(xiàng)重大突破。第22頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6、母牛諾托和卡加這兩頭母牛是在1998年被成功克隆的，隨后克隆了數(shù)千頭母牛，這是日本克隆技術(shù)上的最大成果，這項(xiàng)技術(shù)也為其他克隆技術(shù)生產(chǎn)出更好的肉質(zhì)和牛奶做出巨大貢獻(xiàn)。第23頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7、山羊米拉山羊米拉是在1998年克隆的，當(dāng)時(shí)它和自己的姐妹們是從美國(guó)實(shí)驗(yàn)室被制造出來(lái)，科學(xué)家利用家畜克隆技術(shù)生產(chǎn)對(duì)人體有益的藥物成份。第24頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8、歐洲盤(pán)羊奧姆布雷塔2000年，一只叫做奧姆布雷塔的歐洲盤(pán)羊被成功克隆，科學(xué)家這樣做是為了營(yíng)救目前世界上數(shù)目稀少的歐洲盤(pán)羊，避免它們從地球上滅絕消失。第25頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9、野牛諾亞2001年，一只叫做諾亞的亞洲野牛被成功克隆，據(jù)悉，近年來(lái)亞洲野牛的數(shù)量銳減。諾亞由于痢疾只存活了兩天。第26頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月10、克隆貓科畢這只名叫科畢的貓于2001年成功克隆，從此開(kāi)辟了寵物克隆市場(chǎng)，并最終形成了克隆寵物的國(guó)際性行業(yè)。第27頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月中國(guó)完成世界首例轉(zhuǎn)基因克隆兔實(shí)驗(yàn)家兔的克隆是一個(gè)世界性難題。由于兔子和人在生理上較為接近,克隆兔的出現(xiàn),可將其作為幫助人類篩選藥物、研究遺傳學(xué)疾病的“動(dòng)物模型”,有助于研究一些人類遺傳疾病。該研究由上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院發(fā)育生物研究中心與中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所國(guó)家畜禽分子遺傳育種中心合作完成。我國(guó)完成的世界首例轉(zhuǎn)基因克隆兔到2007年14日已存活3個(gè)月。日前在上海通過(guò)分子生物學(xué)鑒定,結(jié)果顯示,實(shí)驗(yàn)兔含有外源的綠色熒光蛋白基因,證明其為轉(zhuǎn)基因克隆兔。左為克隆兔，右為代孕兔第28頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月科學(xué)家培育轉(zhuǎn)基因山羊羊奶可產(chǎn)含人奶成份新浪科技訊北京時(shí)間2009年2月14日消息，據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》報(bào)道，目前，俄羅斯和白俄羅斯科學(xué)家正在培育轉(zhuǎn)基因山羊，所產(chǎn)羊奶含有在人奶中發(fā)現(xiàn)的同樣成分——乳鐵蛋白。他們表示，對(duì)于無(wú)法喂奶的母親來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)突破可以幫助她們的寶寶享受母奶所能帶來(lái)的全部益處?？茖W(xué)家認(rèn)為，從2009年底，也就是轉(zhuǎn)基因母山羊發(fā)育成熟時(shí)起，他們將獲得含量更高的乳鐵蛋白，超過(guò)在人奶中發(fā)現(xiàn)的數(shù)量。白俄羅斯國(guó)家科學(xué)院的庇奧特·維特斯亞茲(PyotrVitsyaz)博士說(shuō)：“這項(xiàng)新計(jì)劃旨在生產(chǎn)含有人類蛋白的羊奶，同時(shí)也可用于藥物研制?！笨茖W(xué)家指出，相關(guān)藥物可用于治療癌癥、免疫及消化系統(tǒng)疾病。俄羅斯科學(xué)院轉(zhuǎn)基因庫(kù)負(fù)責(zé)人伊格爾·古爾德曼(IgorGoldman)說(shuō)：“人奶中所含的乳鐵蛋白是一種天然抗生素，可幫助自身并不具備成熟免疫系統(tǒng)的嬰兒提高免疫力?！?/p>

第29頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第30頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基因本身也是一個(gè)產(chǎn)業(yè)Rockfeller大學(xué)將人肥胖基因出售0.2億美元（1995年3月）Amgen公司將FKBP神經(jīng)免疫因子配體轉(zhuǎn)讓達(dá)3.29億美元（1997年）Millennium公司以4.65億美元向Bayer公司轉(zhuǎn)讓225種基因的開(kāi)發(fā)權(quán)（1998年9月）第31頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、基因工程的概念1.基因工程的概念基因工程也稱為基因操作或DNA重組技術(shù)，是20世紀(jì)70年代以后興起的一門(mén)新技術(shù)。

基因工程是指在體外將核酸分子插入病毒、質(zhì)?；蚱渌d體分子，構(gòu)成遺傳物質(zhì)的新組合，并使之摻入到原先沒(méi)有這類分子的寄主細(xì)胞內(nèi)，而能持續(xù)穩(wěn)定地繁殖?；蚬こ虅?chuàng)造新生物，并給予新生物以特殊功能。通過(guò)基因操作來(lái)定向改變或修飾生物體或人類自身,并具有明確目的的活動(dòng)稱為基因工程。第32頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

主要原理是應(yīng)用人工方法把生物的遺傳物質(zhì)，通常是脫氧核糖核酸（DNA）分離出來(lái)，在體外進(jìn)行切割、拼接和重組，然后將重組了的DNA導(dǎo)入某種安全無(wú)害宿主細(xì)胞或個(gè)體，從而改變它們的遺傳特性，有時(shí)還使新的遺傳信息在新的宿主細(xì)胞或個(gè)休中大量表達(dá)，以獲得基因產(chǎn)物（多肽或蛋白質(zhì)）。第33頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

目的基因基因載體重組體分切接轉(zhuǎn)篩表總體技術(shù)路線第34頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基因操作（genemanipulation）：對(duì)基因進(jìn)行分離、分析、改造、檢測(cè)、表達(dá)、重組和轉(zhuǎn)移等操作的總稱。僅將基因作為一段DNA分子來(lái)操作，進(jìn)行分析、修飾或轉(zhuǎn)移屬于生物化學(xué)或遺傳學(xué)的范疇只有當(dāng)基因能夠進(jìn)行大量、可操作性的擴(kuò)增時(shí)才進(jìn)入基因操作的范疇基因工程通過(guò)基因操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，基因操作是實(shí)現(xiàn)基因工程的必需途徑第35頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基因重組和基因工程之間關(guān)系：重組DNA技術(shù)是用酶學(xué)方法將不同來(lái)源的DNA在體外切割、連接、組成一個(gè)雜合DNA分子的技術(shù)?；蚬こ淌峭ㄟ^(guò)基因重組來(lái)實(shí)現(xiàn)，但基因重組并不都是嚴(yán)格意義上的基因工程基因工程專指為實(shí)踐應(yīng)用而進(jìn)行的基因重組事件，產(chǎn)生的基因工程體可以是生物反應(yīng)器（如生產(chǎn)酶或活性物質(zhì)等）改變了生物性狀的工程體（改良生物體品質(zhì)）第36頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.基因工程的誕生與發(fā)展

第一個(gè)進(jìn)行基因重組的是美國(guó)斯坦福大學(xué)的PaulBerg及其同事，他們于20世紀(jì)70年代把大腸桿菌和病毒的DNA連接起來(lái)

1973年美國(guó)加里福尼亞大學(xué)的赫伯．博耶(HerbertBoyer)和斯坦福大學(xué)的斯坦利．科恩(stanleyCohen)為首的研究小組成功的進(jìn)行的兩個(gè)基因重組實(shí)驗(yàn)第一次實(shí)現(xiàn)了基因工程的實(shí)踐，揭開(kāi)了基因工程的序幕第37頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基因工程誕生的理論基礎(chǔ)20世紀(jì)40年代，確定了遺傳信息的攜帶者，即基因的分子載是DNA而不是蛋白質(zhì)，從而明確了遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)問(wèn)題。20世紀(jì)50年代，揭示了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型和半保留復(fù)制機(jī)理，解決了基因的自我復(fù)制和傳遞問(wèn)題。20世紀(jì)50年代末期和60年代，相繼提出了“中心法則”和“操縱子學(xué)說(shuō)”，并成功地破譯了遺傳密碼，從而闡明了遺傳信息流向和表達(dá)問(wèn)題。第38頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1基因是基因重組的物質(zhì)基礎(chǔ)

孟德?tīng)?/p>

基因作為獨(dú)特的獨(dú)立單位而代代相傳。細(xì)胞中有成對(duì)的基本遺傳單位，在雜種的生殖細(xì)胞中，成對(duì)的遺傳單位一個(gè)來(lái)自雄性親本，一個(gè)來(lái)自雌性親本，形成配子時(shí)這些遺傳單位彼此分離。第39頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1909年，丹麥生物學(xué)家約翰遜（WilhelmLudwigJohannsen，1857～1927）根據(jù)希臘文“給予生命”之義，創(chuàng)造了基因（gene）一詞，并用這個(gè)術(shù)語(yǔ)代替孟德?tīng)柕摹斑z傳因子”。不過(guò)他所說(shuō)的基因并不代表物質(zhì)實(shí)體，而是一種與細(xì)胞的任何可見(jiàn)形態(tài)結(jié)構(gòu)毫無(wú)關(guān)系的抽象單位。因此，那時(shí)所指的基因只是遺傳性狀的符號(hào)，還沒(méi)有具體涉及基因的物質(zhì)概念。約翰遜第40頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)現(xiàn)了連鎖與交換律，并提出了基因在染色體上呈直線排列的理論（基因論）。一條染色體決定一個(gè)性狀。一條染色體決定一個(gè)性狀摩爾根（ThomasHuntMorgan，1866－1945）第41頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Griffith第42頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

首先用實(shí)驗(yàn)證基因的化學(xué)本質(zhì)

就是DNA的是美國(guó)微生物學(xué)家O.T.Avery肺炎鏈球菌S毒、R無(wú)毒1944年在遺傳學(xué)上樹(shù)立了全新的觀點(diǎn)-DNA是遺傳信息的載體。第43頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Hershey和Chase再一次驗(yàn)證avery的結(jié)論，證明遺傳物質(zhì)是核酸而不是蛋白質(zhì)第44頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1952年，Hershey和Chase以32P標(biāo)記DNA，以35S標(biāo)記蛋白質(zhì)外鞘，發(fā)現(xiàn)大腸桿菌內(nèi)控制其生理活動(dòng)的因子為DNA，由此證明了噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，從而進(jìn)一步證實(shí)了，DNA是具有連續(xù)性的遺傳物質(zhì)。1956年，科學(xué)家Gierer和Schramm將煙草花葉病毒的蛋白質(zhì)和RNA提取出來(lái)，分別涂抹在健康的煙草葉子上，結(jié)果只有涂抹RNA的葉片得病，而涂抹蛋白質(zhì)的葉片不得病，這就證明了在沒(méi)有DNA的病毒中，RNA是遺傳物質(zhì)。由此可見(jiàn)，DNA是生物的主要遺傳物質(zhì)，而在缺少DNA的生物中，RNA是遺傳物質(zhì)。第45頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2DNA的結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)復(fù)制傳遞遺傳信息指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

第46頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月英國(guó)生物物理學(xué)家阿斯特伯里愛(ài)爾蘭科學(xué)家威爾金斯英國(guó)女科學(xué)家羅沙琳德·弗蘭克林DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)第47頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月美國(guó)化學(xué)家鮑林從1951年起就在用同樣的X射線晶體衍射方法研究蛋白質(zhì)的氨基酸和多肽鏈，最后發(fā)現(xiàn)了血紅蛋白多肽鏈為α螺旋鏈，他成為X射線晶體衍射的權(quán)威。1953年，最偉大的模型——DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型被提出來(lái)了，兩位創(chuàng)立者是美國(guó)生物化學(xué)家沃森和英國(guó)生物物理學(xué)家克拉克第48頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Watson和Crick

1953年Watson和Crick提出了DNA雙螺旋模型，從此人們對(duì)基因就有了準(zhǔn)確的物質(zhì)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)。第49頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)DNA的一組結(jié)構(gòu)，就是指4種核苷酸的連接及其排列順序，表示了該DNA分子的化學(xué)構(gòu)成。第50頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月核苷酸的化學(xué)組成核苷核苷酸第51頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)第52頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

在發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)同時(shí)，Watson和Crick就提出DNA復(fù)制的可能模型。其后在1956年A.Kornbery首先發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶；1958年Meselson及Stahl用同位素標(biāo)記和超速離心分離實(shí)驗(yàn)為DNA半保留模型提出了證明；1968年Okazaki（岡畸）提出DNA不連續(xù)復(fù)制模型；1972年證實(shí)了DNA復(fù)制開(kāi)始需要RNA作為引物；70年代初獲得DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶，并對(duì)真核DNA聚合酶特性做了分析研究；這些都逐漸完善了對(duì)DNA復(fù)制機(jī)理的認(rèn)識(shí)。

第53頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DNA的半保留復(fù)制第54頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如何標(biāo)記ＤＮＡ分子？他們先將大腸桿菌細(xì)胞培養(yǎng)在用15NH4Cl作為唯一氮源的培養(yǎng)液里養(yǎng)很長(zhǎng)時(shí)間（14代），使得細(xì)胞內(nèi)所有的氮原子都以15N的形式存在（包括DNA分子里的氮原子）。這時(shí)再加入大大過(guò)量的14NH4Cl和各種14N的核苷酸分子，細(xì)菌從此開(kāi)始攝入14N，因此所有既存的“老”DNA分子部分都應(yīng)該是15N標(biāo)記的，而新生的DNA則應(yīng)該是未標(biāo)記的。接下來(lái)他們讓細(xì)胞們繼續(xù)高高興興地生長(zhǎng)，而自己則在在不同時(shí)間提取出DNA分子,利用CsCl密度梯度離心分離。第55頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)中心法則的補(bǔ)充

發(fā)現(xiàn)RNA病毒

RNA到DNARNA復(fù)制第56頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1961年，美國(guó)生物學(xué)家尼倫伯格等人成功破譯了遺傳密碼，以無(wú)可辯駁的科學(xué)依據(jù)證實(shí)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的正確性。第57頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月遺傳密碼-三聯(lián)子1、以均聚物、隨機(jī)共聚物和特定序列的共聚物為模板指導(dǎo)多肽的合成2、核糖體結(jié)合技術(shù)3、研究煙草壞死衛(wèi)星病毒發(fā)現(xiàn)，其外殼蛋白亞基由400個(gè)氨基酸組成，相應(yīng)的RNA片段長(zhǎng)1200個(gè)核苷酸，與密碼三聯(lián)子體系正好相吻合4、用吖啶類試劑（誘導(dǎo)核苷酸插入或丟失）處理T4噬菌體rII位點(diǎn)上的兩個(gè)基因，使之發(fā)生移碼突變（frame-shift），就生成完全不同的、沒(méi)有功能的蛋白質(zhì)第58頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第59頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第60頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3基因工程誕生的技術(shù)突破1.限制性內(nèi)切酶（restrictionenzymes）1970年H.O.Smith等分離出第一種限制性核酸內(nèi)切酶。WernerArber理論預(yù)見(jiàn)限制酶DanielNathans用限制酶切得SV40DNA片斷HamiltonO.Smith得到第一個(gè)限制酶1978年Nobel生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)第61頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.DNA連接酶（ligase）1967年5個(gè)實(shí)驗(yàn)室?guī)缀跬瑫r(shí)發(fā)現(xiàn)了DNA連接酶。3.載體（vector）1972年前后使用小分子量的細(xì)菌質(zhì)粒和噬菌體作載體。在細(xì)菌細(xì)胞里的大量擴(kuò)增。4.感受態(tài)體系1970年M.Mandel和A.Higa發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)氯化鈣處理的大腸桿菌容易吸收噬菌體DNA。1972年S.Cohen發(fā)現(xiàn)這種處理過(guò)的細(xì)菌同樣能吸收質(zhì)粒DNA。第62頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.瓊脂糖凝膠電泳1960s發(fā)明了瓊脂糖凝膠電泳，可將不同長(zhǎng)度的DNA分離開(kāi)。6.DNA測(cè)序技術(shù)1975年F.Sanger、A.Maxam和W.Gilbert發(fā)明了DNA快速測(cè)序技術(shù)。1980年Nobel化學(xué)獎(jiǎng)第63頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4基因工程的誕生1980年Nobel化學(xué)獎(jiǎng)1972年斯坦福大學(xué)的PaulBerg小組完成了首次體外重組實(shí)驗(yàn)：2.4.1.Berg的開(kāi)創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)將SV40的DNA片斷與噬菌體的DNA片斷連接起來(lái)。（用DNA末端轉(zhuǎn)移酶，而非限制性內(nèi)切酶）第64頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4.2.Boyer-Cohen實(shí)驗(yàn)1973年斯坦福大學(xué)的S.Cohen小組將含有卡那霉素抗性基因的大腸桿菌R6-5質(zhì)粒與含有四環(huán)素抗性基因的另一種大腸桿菌質(zhì)粒pSC101連接成重組質(zhì)粒，具有雙重抗藥性。

后來(lái)又把非洲爪蟾核糖體基因片斷同pSC101質(zhì)粒重組，轉(zhuǎn)化大腸桿菌，并在菌體內(nèi)成功轉(zhuǎn)錄出相應(yīng)的mRNA。這是第一次成功的基因克隆實(shí)驗(yàn)。第65頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Boyer-Cohen實(shí)驗(yàn)第66頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月StanleyCohen1986Nobel生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)HerbBoyer第67頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月外源DNA在寄主細(xì)胞內(nèi)可大量擴(kuò)增，和高水平表達(dá)。3.1跨物種性3.2無(wú)性擴(kuò)增外源基因到另一種不同的生物細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行繁殖。3基因工程的特征第68頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2重組體的制備4基因工程的主要操作內(nèi)容4.1目的基因的獲取從復(fù)雜的生物基因組中，經(jīng)過(guò)酶切消化或PCR擴(kuò)增等步驟，分離出帶有目的基因的DNA片斷。將目的基因的DNA片斷插入到能自我復(fù)制并帶有選擇性標(biāo)記（抗菌素抗性）的載體分子上。第69頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月將重組體（載體）轉(zhuǎn)入適當(dāng)?shù)氖荏w細(xì)胞中。4.4.克隆鑒定4.3.重組體的轉(zhuǎn)化挑選轉(zhuǎn)化成功的細(xì)胞克隆（含有目的基因）。4.5.目的基因表達(dá)使導(dǎo)入寄主細(xì)胞的目的基因表達(dá)出我們所需要的基因產(chǎn)物。第70頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月制造帶有抗生素抗性基因或有產(chǎn)生病毒能力的基因的新型微生物有可能在人類或其它生物體內(nèi)傳播。5.1對(duì)環(huán)境的影響5.2新型病毒的出現(xiàn)重新組合一種在自然見(jiàn)尚未發(fā)現(xiàn)的的生物性狀有可能給現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境帶來(lái)不良影響。5.基因工程的安全隱患第71頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月將腫瘤病毒或其它動(dòng)物病毒的DNA引入細(xì)菌有可能擴(kuò)大癌癥的發(fā)生范圍。5.4.人造生物擴(kuò)散新組成的重組DNA生物體的意外擴(kuò)散可能會(huì)出現(xiàn)不同程度的潛在危險(xiǎn)。5.3癌癥擴(kuò)散第72頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.1.公眾的擔(dān)憂6重組DNA研究的安全準(zhǔn)則1973年美國(guó)的公眾第一次公開(kāi)表示擔(dān)心應(yīng)用重組DNA技術(shù)可能會(huì)培養(yǎng)出具有潛在危險(xiǎn)性的新型微生物，從而給人類帶來(lái)難以預(yù)料的后果。第73頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1974年美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）考慮到重組DNA的潛在危險(xiǎn)，提請(qǐng)PaulBerg博士組成一個(gè)重組DNA咨詢委員會(huì)。這個(gè)由11名分子生物學(xué)和重組DNA權(quán)威學(xué)者組成的委員會(huì)在同年7月發(fā)表公開(kāi)信（science,158,303)，要求在沒(méi)有弄清楚重組DNA所涉及的危險(xiǎn)性范圍和程度，以及在采取必要的防護(hù)措施之前，暫停兩類試驗(yàn)（帶抗生素抗性和腫瘤病毒及動(dòng)物病毒）。6.2.專家的態(tài)度第74頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.3.制定安全規(guī)則1976年6月23日，NIH正式公布了“重組DNA研究的安全準(zhǔn)則”。規(guī)定了安全防護(hù)（物理防護(hù)和生物防護(hù)）標(biāo)準(zhǔn)以及禁止若干類型的實(shí)驗(yàn)。1979年、1981年、1989年NIH又做了多次修改，放寬了許多限制。第75頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分4級(jí)：P1—P4級(jí)。（1）實(shí)驗(yàn)室的物理安全6.4.基因工程的安全措施一般裝備良好的普通微生物實(shí)驗(yàn)室。①P1級(jí)實(shí)驗(yàn)室②P2級(jí)實(shí)驗(yàn)室在P1級(jí)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上還裝備有負(fù)壓的安全操作柜。第76頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月全負(fù)壓的實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)裝備安全操作柜。④P4級(jí)實(shí)驗(yàn)室專用的實(shí)驗(yàn)大樓，周?chē)c其它建筑物應(yīng)有隔離帶。具有最高安全防護(hù)措施。③P3級(jí)實(shí)驗(yàn)室第77頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在自然環(huán)境中無(wú)法存活。（2）實(shí)驗(yàn)室的生物安全分3級(jí)（大腸桿菌）：EK1—EK3級(jí)。①EK1級(jí)的大腸桿菌在自然環(huán)境中一般都要死亡。②EK2-EK3級(jí)大腸桿菌第一個(gè)“安全”菌株是K12（1976年），很不實(shí)用，已淘汰。第78頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）

載體的安全應(yīng)該是失去了自我遷移的能力。不會(huì)自動(dòng)從“安全”的菌株轉(zhuǎn)移到“不安全”的菌株中。（容易構(gòu)建）。如pMB9，pBR322等。第79頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.1基因工程在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用提高植物的光合作用效率7基因工程的應(yīng)用改變與光合作用有關(guān)的酶的結(jié)構(gòu)和組成（如二磷酸核酮糖羧化酶）。（1）提高CO2的固定率改變光能交換系統(tǒng)的分子的基因結(jié)構(gòu)。（2）提高光能吸收率和轉(zhuǎn)化率第80頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月使非固氮植物轉(zhuǎn)變?yōu)楣痰参锘蚰芘c根瘤菌共生固氮。提高豆科植物的固氮效率是農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的主要內(nèi)容。是將克隆到的特殊基因?qū)胧荏w植物，使之增加一些優(yōu)質(zhì)性狀（高產(chǎn)、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、抗蟲(chóng)、抗病等）。轉(zhuǎn)基因植物第81頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月世界各國(guó)轉(zhuǎn)基因作物大田釋放情況（1987.1-1998.4）轉(zhuǎn)基因作物特性批準(zhǔn)項(xiàng)數(shù)所占比例抗除草劑129729.6%抗蟲(chóng)104623.8%產(chǎn)品質(zhì)量高88620.2%抗病毒4369.9%農(nóng)學(xué)性狀好2114.8%抗真菌2084.7%其它3036.9%第82頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月中國(guó)已經(jīng)批準(zhǔn)進(jìn)入大田的轉(zhuǎn)基因植物（1998.3）轉(zhuǎn)基因植物特性申請(qǐng)單位獲批準(zhǔn)數(shù)馬鈴薯抗病毒中科院4抗病中國(guó)農(nóng)科院1抗逆北京大學(xué)1高營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)北京大學(xué)1水稻抗蟲(chóng)中科院1抗病毒北京大學(xué)2抗病農(nóng)科院2抗除草劑水稻所1第83頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月棉花抗蟲(chóng)中科院農(nóng)科院美國(guó)孟山都公司9玉米抗蟲(chóng)美國(guó)孟山都公司等3大豆抗除草劑農(nóng)科院1小麥抗除草劑北京農(nóng)林科學(xué)院1高營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)北京農(nóng)林科學(xué)院1番茄抗病北京大學(xué)1耐儲(chǔ)存中科院華中農(nóng)大3甜椒抗病北京大學(xué)1第84頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月辣椒抗病毒中科院1煙草抗病毒北京大學(xué)2抗蟲(chóng)中科院北京大學(xué)2番木瓜抗病毒中國(guó)熱帶作物1廣藿香抗病農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)院1矮牽牛改變花色北京大學(xué)1楊樹(shù)抗蟲(chóng)中科院1微生物提高固氮效率中科院農(nóng)科院華中農(nóng)大廣東微生物所6第85頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月將外源基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞，并在基因組內(nèi)穩(wěn)定整合，遺傳給后代。使動(dòng)物成為生物反應(yīng)器生產(chǎn)有用的活性蛋白等。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物在乳汁中分泌人組織纖溶酶源激活物（TPA）和尿激酶的轉(zhuǎn)基因小鼠；分泌a1抗胰蛋白酶的轉(zhuǎn)基因山羊等。第86頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2基因工程在工業(yè)中的應(yīng)用克隆各種參與纖維素降解的酶的基因，導(dǎo)入釀酒酵母，就可能利用廉價(jià)的纖維素來(lái)生產(chǎn)葡萄糖，發(fā)酵成酒。用外源基因改造釀酒酵母，產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的啤酒?；蛴冕劸平湍干a(chǎn)蛋白質(zhì)等。纖維素的開(kāi)發(fā)利用釀酒工業(yè)第87頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.3基因工程在醫(yī)藥上的應(yīng)用1976年，27歲的風(fēng)險(xiǎn)投資人RobertSwanson與UniversityofCalifornia的教授HerbBoyer共飲了幾杯啤酒，討論了基因工程技術(shù)的商業(yè)前景。討論結(jié)束時(shí)，他們決定建立一個(gè)公司，并取名為Genentech（GeneticEngineeringTechnology）。第一個(gè)基因工程公司在學(xué)術(shù)界和商業(yè)界的滿腹懷疑中誕生了！第88頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Genentech的驕人業(yè)績(jī)1976Genentech創(chuàng)立1977首次在微生物里生產(chǎn)了人蛋白生長(zhǎng)激素抑制素1978克隆了人胰島素基因1979克隆了人生長(zhǎng)激素素基因1980公司上市，募集$35million1982第一個(gè)基因重組藥（人胰島素）上市（轉(zhuǎn)讓給Lilly公司）1984第一個(gè)VIII因子，轉(zhuǎn)讓給CutterBiological1985第一個(gè)自己生產(chǎn)的產(chǎn)品（人生長(zhǎng)激素）1987生產(chǎn)組織纖溶酶原激活劑（TPA）1990生產(chǎn)interferon1

1990與瑞士Roche醫(yī)藥公司合并（$2.1billion）第89頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月制造新型疫苗（如HIV、乙肝、丙肝、霍亂、痢疾、SARS）2.用微生物生產(chǎn)藥物3.技術(shù)設(shè)計(jì)高效高特異性的生物制劑4.研制疫苗1.用轉(zhuǎn)基因植物或動(dòng)物生產(chǎn)藥物大腸桿菌或酵母菌生產(chǎn)激素（如胰島素）、干擾素等應(yīng)用定點(diǎn)突變技術(shù)設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)或酶的結(jié)構(gòu)，制造出高效高特異性的生物制劑第90頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月美國(guó)已批準(zhǔn)上市的基因工程藥物（1997.7）中文名稱商品名稱英文名縮寫(xiě)開(kāi)發(fā)公司胰島素HumulinNovolinHumalogInsulinlispoinsulinLillyNovoNordiskLilly人生長(zhǎng)激素ProtropinHumatropeNutropinAQrhuGHGenentechLillyGenentech干擾素IntronAReferonAAvonixBetaseronActimmuneAlferon-NrhuIFNa2brhuIFNa2arhuIFN

rhuIFN1brhuIFN1brhuIFNa3ScheringRocheBiogenChironGenentechInterferonScience第91頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月白細(xì)胞介素2ProleukinrhuIL2Chiron粒細(xì)胞集落刺激因子NeupogenrhuG-CSFAmgen粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子LeukinerhuGM-GSFImmunex紅細(xì)胞生成素EpogenProcritrhuEPOAmgenOrtho組織溶纖原激活劑ActivaserhuTPAGenentech生長(zhǎng)激素SerostinsomatotropinSerono促生長(zhǎng)素NutropinSaizenGenotropinNorditropinBio-TropinsomatopinGenentechSeronoPharma/UpjohnNovoNordiskBiotechGeneral第92頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月抗血友病因子VIIIKogenateRecombinateFactorVIIIBayerBaxter葡萄腦苷脂酶CerezymeglucocerebrosidaseGenzyml脫氧核糖核酸酶PulmozymedomaseGenentech乙型肝炎疫苗RecombivaxHBEngerixBComraxHepatitisBvaccineMerckSmithKlineMerck甲型肝炎疫苗HavrixHepatitisBvaccineSmithKline第93頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月體內(nèi)用單克隆抗體ReoproOrthoOKT-3OncoScintCR/OVOncoScintOC103OncoScintCR103ProstascintMAB,bloodclotsMAB,KidneysupMAB,diaginjectCentocorOrthoBiotechCytogenCytogenCytogenCytogen鼠單克隆抗體PanorexMurineMABGlaxoWelcome1第94頁(yè)，課件共103頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月中國(guó)已經(jīng)批準(zhǔn)上市的基因工程藥物（1998.5）藥品名縮寫(xiě)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)公司批準(zhǔn)時(shí)間適應(yīng)癥rhuINFa1b(外用）rhuINFa1brhuINFa2a長(zhǎng)春生研所上海生研所深圳興科長(zhǎng)春生研所長(zhǎng)