首页 > 分享 > 基因工程的基本概念.ppt

基因工程的基本概念.ppt

花匠小妙招
2024-11-30 17:44

《基因工程的基本概念.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基因工程的基本概念.ppt（96页珍藏版）》请在知学网上搜索。

1、通过研究通过研究“基因敲除基因敲除”的耗子将帮助研究人类的耗子将帮助研究人类的癌症、糖尿病和高血压的癌症、糖尿病和高血压等慢性疾病与遗传的关系。等慢性疾病与遗传的关系。转基因羊转基因羊具有生长快、毛具有生长快、毛质、肉质好、疾病少质、肉质好、疾病少及耐粗饲料等优点。及耐粗饲料等优点。在猴子的未受精卵中加入附在猴子的未受精卵中加入附加基因，并利用它成功培育出健加基因，并利用它成功培育出健康活泼的小猴康活泼的小猴“安迪安迪”。通过对通过对“安迪安迪”的研究我们的研究我们可以简单地引进如老年性痴呆病可以简单地引进如老年性痴呆病的基因、帕金森病基因等，加快的基因、帕金森病基因等，加快针对这类疾病疫苗的

2、开发研究。针对这类疾病疫苗的开发研究。在生物体外对在生物体外对DNA分子进行人分子进行人工剪切、拼接，对基因进行改造和工剪切、拼接，对基因进行改造和重新组合，再导入生物体内使导入重新组合，再导入生物体内使导入的基因得以表达。的基因得以表达。甲生物甲生物乙生物乙生物取出优取出优秀基因秀基因“剪切剪切”“拼接拼接”新类型新类型表达表达新的生物产品新的生物产品基基因因敲敲除除技技术术转转基基因因技技术术生物生物新类型新类型敲敲除除不不利利基基因因新的生物产品新的生物产品The formation of new combinations of heritable material by the ins

3、ertion of nucleic acid molecules，produced by whatever means outside the cell，into any virus,bacterial plasmid or other vector system so as to allow their incorporation into a host organism in which they do not naturally occur but in which they are capable of continued propagation.基因工程5 2 3 4 1 6 7 8

4、 9 基因工程的基本概念基因工程的基本概念基因工程的基本原理基因工程的基本原理基因工程所需的基本条件基因工程所需的基本条件基因工程的操作过程基因工程的操作过程目的基因的克隆与基因文库的构建目的基因的克隆与基因文库的构建大肠杆菌基因工程大肠杆菌基因工程酵母基因工程酵母基因工程哺乳动物基因工程哺乳动物基因工程高等植物基因工程高等植物基因工程D D 基因工程的基本形式基因工程的基本形式1 1 基因工程的基本概念基因工程的基本概念C C 重组重组DNADNA技术技术与基因工程的基本用途与基因工程的基本用途B B 基因工程的基本定义基因工程的基本定义A A 重组重组DNADNA技术技术的基本定义的基本定

5、义A A 重组重组DNADNA技术技术的基本定义的基本定义1 1 基因工程的基本概念基因工程的基本概念重组重组DNADNA技术技术是指将一种生物体（是指将一种生物体（供体供体）的基因与）的基因与载体载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受受体体）内，使之按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物）内，使之按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的或新性状的DNADNA体外操作程序，也称为体外操作程序，也称为分子克隆技术分子克隆技术。因此，因此，供体、受体、载体供体、受体、载体是重组是重组DNADNA技术的三大基技术的三大基本元件。本元件。基因重

6、组基因重组：不同的DNA分子间发生共价连接形成重组DNA 分子。重组重组DNADNA质粒质粒DNADNA基因片段基因片段制造带有抗生素抗性基因或有产生病毒能力的基因制造带有抗生素抗性基因或有产生病毒能力的基因的新型微生物有可能在人类或其它生物体内传播。的新型微生物有可能在人类或其它生物体内传播。1.对环境的影响对环境的影响2.新型病毒的出现新型病毒的出现重新组合一种在自然见尚未发现的的生物性状有可重新组合一种在自然见尚未发现的的生物性状有可能给现有的生态环境带来不良影响。能给现有的生态环境带来不良影响。一、基因工程的安全隐患一、基因工程的安全隐患基因工程的安全性基因工程的安全性将肿瘤病毒或其它

7、动物病毒的将肿瘤病毒或其它动物病毒的DNA引入细菌引入细菌有可能扩大癌症的发生范围。有可能扩大癌症的发生范围。4.人造生物扩散人造生物扩散新组成的重组新组成的重组DNA生物体的意外扩散可能会出现生物体的意外扩散可能会出现不同程度的潜在危险。不同程度的潜在危险。3.癌症扩散癌症扩散1.公众的担忧公众的担忧二、重组二、重组DNA研究的安全准则研究的安全准则1973年美国的公众第一次公开表示担心应年美国的公众第一次公开表示担心应用重组用重组DNA技术可能会培养出具有潜在危技术可能会培养出具有潜在危险性的新型微生物，从而给人类带来难以险性的新型微生物，从而给人类带来难以预料的后果。预料的后果。1974

8、年美国国立卫生研究院（年美国国立卫生研究院（NIH）考虑到重组）考虑到重组DNA的潜在危险，提请的潜在危险，提请Paul Berg博士组成一个博士组成一个重组重组DNA咨询委员会。咨询委员会。这个由这个由1111名分子生物学和重组名分子生物学和重组DNADNA权威学者组成的委员会在权威学者组成的委员会在同年同年7 7月发表公开信（月发表公开信（science,158,303)science,158,303)，要求在没有弄清，要求在没有弄清楚重组楚重组DNADNA所涉及的危险性范围和程度，以及在采取必要的所涉及的危险性范围和程度，以及在采取必要的防护措施之前，暂停两类试验（防护措施之前，暂停两类

9、试验（带抗生素抗性和肿瘤病毒及带抗生素抗性和肿瘤病毒及动物病毒动物病毒）。）。2.专家的态度专家的态度3.3.制定安全制定安全规则1976年年6月月23日，日，NIH正式公布了正式公布了“重组重组DNA研研究的安全准则究的安全准则”。规定了规定了安全防护（物理防护和生物防护）标准安全防护（物理防护和生物防护）标准以及以及禁止禁止若干类型的实验。若干类型的实验。1979年、年、1981年、年、1989年年NIH又做了多次修改，又做了多次修改，放宽了许多限制。放宽了许多限制。分分4级：级：P1P4级。级。（1）实验室的物理安全）实验室的物理安全4.基因工程的安全措施基因工程的安全措施一般装备良好的

10、普通微生物实验室。一般装备良好的普通微生物实验室。P1级实验室级实验室 P2 级实验室级实验室在在P1级实验室的基础上还装备有级实验室的基础上还装备有负压负压的的安全操作柜。安全操作柜。全负压全负压的实验室，同时装备安全操作柜。的实验室，同时装备安全操作柜。P4级实验室级实验室专用的实验大楼专用的实验大楼，周围与其它建筑物应有隔，周围与其它建筑物应有隔离带。离带。具有最高安全防护措施。具有最高安全防护措施。P3 级实验室级实验室在自然环境中在自然环境中无法无法存活。存活。（2）实验室的生物安全）实验室的生物安全分分3 级（大肠杆菌）：级（大肠杆菌）：EK1EK3级。级。EK1级的大肠杆菌级的大

11、肠杆菌在自然环境中在自然环境中一般一般都要死亡。都要死亡。EK2-EK3级大肠杆菌级大肠杆菌第一个第一个“安全安全”菌株是菌株是K12（1976年）年），很不实用，已淘汰。，很不实用，已淘汰。（3）载体的安全载体的安全应该是失去了应该是失去了自我迁移自我迁移的能力。的能力。不会自动从不会自动从“安全安全”的菌株转移到的菌株转移到“不安全不安全”的菌株中。的菌株中。（容易构建）。如（容易构建）。如pMB9，pBR322等。等。B B 基因工程的基本定义基因工程的基本定义1 1 基因工程的基本概念基因工程的基本概念基因工程基因工程是指重组是指重组DNADNA技术的产业化设计与应用，技术的产业化设

12、计与应用，包括包括上游技术上游技术和和下游技术下游技术两大组成部分。两大组成部分。上游技术上游技术指的指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNADNA技技术）；而术）；而下游技术下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。培养以及基因产物的分离纯化过程。genemanipulation,genecloning,recombinantDNAtechnology,geneticmodification,newgenetics,molecularagriculture基因工程的别名基因工程

13、的别名基因拼接技术或基因拼接技术或DNA重组技术重组技术操作环境操作环境生物体外生物体外操作对象操作对象基因基因操作水平操作水平DNA分子水平分子水平基本过程基本过程剪切剪切拼接拼接导入导入表达表达结果结果人类需要的基因产物人类需要的基因产物重组重组DNA技术相关概念技术相关概念克隆克隆(clone)来自同一始祖的相同副本或拷贝的集合。来自同一始祖的相同副本或拷贝的集合。获取同一拷贝的过程称为获取同一拷贝的过程称为克隆化克隆化(cloning)，即无性繁殖。即无性繁殖。（一）（一）DNA克隆克隆技术水平：技术水平：分子克隆分子克隆(molecular clone)即即DNA 克隆克隆细胞克

14、隆细胞克隆个体克隆（动物或植物）个体克隆（动物或植物）DNA克隆克隆应应用用酶酶学学的的方方法法，在在体体外外将将各各种种来来源源的的遗遗传传物物质质（同同源源的的或或异异源源的的、原原核核的的或或真真核核的的、天天然然的的或或人人工工的的DNA）与与载载体体DNA接接合合成成一一具具有有自自我我复复制制能能力力的的DNA分分子子复复制制子子(replicon)，继继而而通通过过转转化化或或转转染染宿宿主主细细胞胞，筛筛选选出出含含有有目目的的基基因因的的转转化化子子细细胞胞，再再进进行行扩扩增增提提取取获获得得大大量量同同一一DNA分分子子，也也称称基基因因克克隆隆或或重重组组DNA(rec

15、ombinant DNA)。(二二)目的基因目的基因需要克隆的DNA片段。编码某种蛋白质研究某基因结构和功能的关系研究某基因与疾病的关系按照人的愿望设计和建造非天然的基因表达体系。某功能蛋白某功能蛋白宿主细胞宿主细胞重组体重组体目的基因目的基因目的基因目的基因 cDNA：经反转录合成的、与经反转录合成的、与mRNA互补的互补的DNA链。链。基因组基因组DNA：代表一个细胞或生物体整套遗传信息的所有代表一个细胞或生物体整套遗传信息的所有DNA序列。序列。v基因工程基因工程细胞工程细胞工程v 发酵工程发酵工程酶工程酶工程生物工程生物工程1、概概念念：也也叫叫生生物物技技术术，是是生生物物科科

16、学学与与工工程程技技术术有有机机结结合而兴起的一门综合性科学技术。合而兴起的一门综合性科学技术。2、特特点点：以以生生物物科科学学为为基基础础，运运用用先先进进的的科科学学原原理理和和工工程程技技术术手手段段来来加加工工或或改改造造生生物物材材料料，如如DNA、蛋蛋白白质质、染染色色体体、细细胞胞等等，从从而而生生产产出出人人类类所所需需要要的的生生物物或或生生物物制制品。品。3、内容：、内容：地位：现代科技革命现代科技革命高新技术高新技术生物技术生物技术基因工程基因工程基因克隆基因克隆n概念：概念：一般指利用分子生物学的手段一般指利用分子生物学的手段，在体外操，在体外操纵、改造、重建、改造、重建细胞的基因胞的基因组，从而使生物体的从而使生物体的遗传性状性状发生定向生定向变异，异，获得人得人们所需的性状。所需的性状。n特点：特点：基因工程能够打破种属的界限，基因工程能够打破种属的界限，在基因水平上改变生物遗传性，并通过工程在基因水平上改变生物遗传性，并通过工程化手段为人类提供有用的产品及服务。化手段为人类提供有用的产品及服务。基因工程基因工程n由于基因工程是在分子水平上进行操作，最终