遗传学第九章 基因工程和基因组学ppt课件

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1、第九章基因工程和基因组学§1．基因工程(Geneengineering)一、基因工程概述1、基因工程的概念20世纪70年代随着DNA重组技术的发展在遗传学上产生了一门新的分支遗传工程（Geneticsengineering）遗传工程:又称遗传操作（Geneticmanipulation）,是以分子遗传学为基础，以现代物理、化学等为手段，按照人们设计的生物蓝图在细胞、染色体和基因等不同水平上，对生物的遗传性状进行定向改造，创造新的生物类型。广义的遗传工程：包括细胞工程、染色体工程、细胞器工程、基因工程。狭义的遗

2、传工程：即基因工程2021/7/512.基因工程的发展：基因工程的产生和发展在遗传学的发展史上是一次大革命，它打破了种、属的界线，可以在生物大系统内交流基因。其发展情况如下：1971年，史密斯（SmithH.O.）等人从细菌中分离出的一种限制性酶酶切病毒DNA分子，标志着DNA重组时代的开始。1972年　伯格（BergP.）等用限制性酶分别酶切猿猴病毒和噬菌体DNA，将两种DNA分子用连接酶连接起来得到新的DNA分子。1973年，科恩（CohenS.）等进一步将酶切DNA分子与质DNA连接起来，并将重组质粒转

3、入E.cloi细胞中。1982年，美国食品卫生和医药管理局批准，用基因工程在细菌中生产人的胰岛素投放市场。1985年，转基因植物获得成功。1994年，延熟保鲜的转基因番茄商品生产。1996年，克隆羊诞生。2021/7/52美国批准上市的基因工程产品有：人类胰岛素、人类生长因子、白介酸、干扰素、牛型生长激素、疫苗等，并不断有新的品种进入临床应用。在农业上也有很多应用，如1985年开始转基因作物品种培育，在高梁、水稻、烟草、玉米、棉花等作物上都获得成功。2021/7/53全世界转基因植物种植面积为：1996年全世

4、界转基因植物种植面积为170万公顷，1997年为1100万公顷，1998年2780万公顷，1999年3990万公顷，2000年4420万公顷，2001年5260万公顷，2002年5000万公顷。2021/7/542001年种植面积>100万公顷的转基因作物：大豆（3330万hm2，占全世界转基因作物的63%，均为抗除草剂大豆）玉米（980万hm2，占19%）棉花（680万hm2，占13%）油菜（270万hm2，占5%）　其它还有水稻、小麦、花生、日葵、亚麻、甘蓝、马铃薯等，番茄、烟草、南瓜和木瓜等50多种转

5、基因作物已培育成功。　　主要分布在美国（3570万hm2）、阿根廷（1180万hm2）、加拿大（320万hm2）和中国（150万hm2）等国。2021/7/55下图为2001年全世界转基因作物占相应作物种植总面积的比较2001年我国的转基因农作物和林木已达22种，其中转基因棉花、大豆、马铃薯、烟草、玉米、花生、菠菜、甜椒、小麦等进行了田间试验，转基因棉花已经大规模商品化生产。2021/7/563．内容：①．从细胞和组织中分离和纯化DNA；②．利用能识别特异性DNA序列的限制性内切酶剪切DNA分子，制备含有目

6、的基因的DNA片段，或采用酶学和化学合成的方法人工合成基因；　　③．将DNA片段或人工合成的基因与能够自我复制并具有选择标记的载体在体外连接，形成重组DNA分子；　　④．将重组的DNA分子引入受体（宿主）细胞中，使重组DNA分子在受体细胞内复制，产生多个拷贝，即克隆（clone）；　　⑤．重组DNA能随宿主细胞的分裂而分配到子细胞中，使子代群体细胞均具有重组的DNA分子的拷贝；　　⑥．从繁殖的大量细胞群体中筛选和鉴定含有目标基因的重组DNA分的，受体细胞的克隆；⑦.能从选出的宿主细胞中回收、纯化、和分

7、析克隆的重组的DNA分子；⑧.克隆的基因能够正常表达。2021/7/57基因工程的主要步骤可概括为：1.分离或合成目的基因；2.将带有目标基因的DNA片段与载体DNA体外重组；3.将重组的DNA分子引入到；4.重组体克隆的筛选和鉴定。2021/7/58二、限制性内切核酸酶：限制性内切核酸酶，是一种核酸水解酶，主要从细菌中分离得到，这些酶能识别特定的核苷酸序列，在细胞中主要是用来水解外来DNA分子而保护自身的，所以称之为限制性内切酶。是基因工程的常用工具以交错方式切断DNA双链，产生二个相同单链粘性末端。在适宜

8、的条件下，两个DNA分子的黏性末端连接成双链的重组DNA分子。2021/7/59⑴．限制性内切酶的命名：根据其来自的生物名称，用英文字母和数字表示；　①.EcoRI来自大肠杆菌（Escherichiacoli）；　②.HindⅢ来自嗜血杆菌（Haemophilusinfluenzae）。2021/7/510⑵．限制性内切酶的类别：根据限制性内切酶的作用特点，可分为两类：第Ⅰ类酶、第Ⅱ类酶第Ⅰ类酶