基因工程原理.ppt

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1、四川大学生命科学学院张义正教授2002级硕士生基因工程原理PrincipleofGeneEngineering引言三大重中之重高技术生物技术（BT)信息技术（IT）新材料技术（纳米技术，NT）生物技术概念与特征定义：利用活体生物或它们的产物来生产或修饰一种产品以改良植物和动物、或发展具有特殊用途的微生物的技术。特征：21世纪最具潜力的高新技术多学科、交叉、综合的技术影响最为深远最广泛的技术生物技术与生物工程的区别BiotechnologyandBioengineering生物技术侧重于利用生物学方法解决生物体本身的问题生

2、物工程则侧重于利用工程学方法解决生物学问题生物技术的基础DNA操作技术基因组计划：人类基因组和其他生物基因组计划蛋白质组生物信息学下游支撑技术与手段生物技术的类别传统生物技术：制酒、制醋、制豆瓣工业生物发酵技术：抗生素发酵、氨基酸发酵等现代生物技术生物技术的内容基因工程技术蛋白质工程技术细胞（组织）工程技术酶工程技术发酵工程技术基因工程的概念利用DNA体外重组或PCR扩增技术从某种生物基因组中分离感兴趣的基因，或是用人工合成的方法获取基因，然后经过一系列切割，加工修饰，连接反应形成重组DNA分子，再将其转入适当的受体细胞

3、，以期获得基因表达的过程.基因工程(geneengineering)常和以下名称混用:遗传工程(geneticengineering);基因克隆(genecloning);分子克隆(molecularcloning);基因操作(genemanipulation);重组DNA技术(recombinationDNAtechnique)克隆(clone):作名词时指含有某目的DNA片段的重组DNA分子或含有该重组分子的无性繁殖系.作动词时是指基因的分离与重组过程。基因工程技术及其应用基因本身也是一个产业Rockfeller大学

4、将人肥胖基因出售0.2亿美元（1995年3月）Amgen公司将FKBP神经免疫因子配体转让达3.29亿美元（1997年）Millennium公司以4.65亿美元向Bayer公司转让225种基因的开发权（1998年9月）蛋白质工程的概念在基因工程技术对编码蛋白质的基因的了解基础上，对蛋白质的氨基酸序列、结构和功能进行分析，进而通过对蛋白质的结构、氨基酸序列和翻译后的修饰等手段改变甚至创造出新的和更有效的蛋白质。蛋白质工程主要内容主要目标蛋白质氨基酸序列的分析蛋白质晶体结构分析蛋白质功能预测和分析蛋白质组分析细胞（组织）工程

5、概念利用工程学原理进行细胞生物学的基础研究和制造使用活细胞的产品，如组织工程和生物加工工程。前者是利用移植的细胞、骨架、DNA、蛋白质或蛋白质片段替代或修复已受伤或损坏的组织和器官；后者是利用活细胞生产生物医药产品。组织工程——人造器官干细胞：1999年4月，美国的科研人员首次成功地从成年人骨髓的干细胞在体外培养分化出软骨、脂肪和骨骼细胞。标志着干细胞的研究取得了重大进展。以这项技术为代表的组织工程的突破具有广阔的应用前景，在不远的将来为实现人造“器官”成为可能。酶工程的概念是酶学与工程学的相互渗透和结合所发展起来以酶为

6、研究对象，改造并应用酶的特异催化功能。目标就是通过工程化技术大规模生产和转化相应原料成为有用物质的技术。传统的酶工程主要是指天然酶制剂在工业上的大规模生产与应用。随着科学的发展，尤其是基因工程技术的日趋完善，为酶工程赋予了新的内容，特别是利用DNA操作技术，修饰改造酶分子的结构或活性位点、酶与底物作用位点，重组酶的生产，模拟酶的人工设计与合成等成为新的内容。酶工程的主要内容酶的分离纯化酶与细胞的固定化技术及反应器酶制剂的发酵生产酶分子化学修饰、遗传突变及结构改造酶抑制剂与激活剂开发与研究人工设计与合成模拟酶及酶分子发酵工

7、程概念发酵工程属于生物技术的下游技术，是工业化大规模培养细胞、生产生物制品的一种技术。传统的发酵工程主要用于微生物。现代生物技术还包括动物、植物细胞和工程菌的发酵培养。发酵工程技术发酵对象：传统微生物发酵、基因工程菌发酵、动物细胞培养、植物细胞培养发酵类型：液体发酵、固体发酵、固定化培养、流式发酵发酵技术设备生物技术的应用领域医药：生物制药；基因治疗；人工器官农业和畜牧业转基因植物：抗病虫害新品种、抗逆新品种、高品质新品种转基因动物：生产有用蛋白质和高品质的畜产品生物反应器：利用动植物细胞或组织作为生物反应器，直接生产有

8、用蛋白质生物技术的应用领域轻工与食品新型食品；营养食品；保健食品；轻工用酶环境污染治理；废物利用；污染物生物降解生物技术产业化生物技术产业：利用细胞和生物分子进行药品、农产品生产开发和环境治理的产业，该产业技术由医药生物技术、农业生物技术和环境生物技术共同组成医药生物技术重点攻克癌症、艾滋病、老年痴呆症、帕金森病、心