基因工程导论课件.ppt

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1、基因工程曹永长教授华南农业大学动物科学学院生物技术生物技术(Biotechnology)是一门新兴的综合的学科,有时也称生物工程(Bioengineering)，是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他学科的技术原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。生物技术的种类1、基因工程(geneengineering)2、细胞工程(cellengineering)3、酶工程(enzymeengineering)4、发酵工程(fermentationengineering)5、蛋白质工程(

2、proteinengineering)五大技术之间的关系基因工程微生物发酵工程工程菌蛋白质或酶动植物个体或细胞产品细胞工程蛋白质工程或酶工程优良动植物品系基因工程应用人工方法把生物的遗传物质(DNA)分离出来,在体外进行切割、拼接和重组。然后将重组了的DNA导入某种宿主细胞或个体,从而改变它们的遗传品性;有时还使新的遗传信息在新的宿主细胞或个体中大量表达，以获得基因产物(多肽或蛋白质)。这种创造新生物并给予新生物以特殊功能的过程就称为基因工程,又叫DNA重组技术。基因克隆（genecloning），DNA克隆（DNAcloning），分子

3、克隆（molecularcloning)，基因工程（geneengineering），遗传工程（geneticengineering）等术语常与重组DNA技术通用。基因工程理论依据1、不同基因具有相同的物质基础。2、基因是可以切割的。3、基因是可以转移的。4、多肽与基因之间存在对应关系。5、遗传密码是通用的。6、基因是可以遗传的。遗传物质——DNA在每轮DNA复制过程中，DNA分子的每条链均被用作合成其互补链的模板。因此，经过多代复制之后，其遗传信息仍然保持完整。DNA复制是“半保留”的，因为子代DNA双螺旋由一条亲代链与一条新合成的

4、链组成。DNA的复制中心法则DNA是遗传信息的一级载体，能够被转录成RNA，并进行蛋白质的合成，这就是遗传信息流。DNARNA蛋白质瞧这一家子！ProkaryoticcellEukaryoticcell两种动物性别决定基因的部分比较人与鲸的外形十分不同，但他们仍然由大体上相同的蛋白质组成。尽管人与鲸的分化时间已经很长，但他们许多基因的核苷酸序列还非常相似。图中展示了人与鲸中编码雄性决定蛋白基因的一部分序列，阴影部分是两者完全相同的部分。各种生物共享相同的分子机制图中显示婴儿及小鼠的前额部都有相似的白班，因为他们各自的kit基因都有缺陷。色

5、素细胞的发育和存活都需要这个基因。基因工程研究发展史准备阶段：1944年，Avery等通过细菌转化研究，证明DNA是基因载体。1953年，Watson和Crick建立DNA分子的双螺旋模型。1958—1971，确立中心法则，破译64种密码子。1960—1970，发现限制性内切酶和DNA连接酶。1972年，首次构建重组DNA分子。基因工程问世1973年，Cohen等首次完成了重组质粒DNA对大肠杆菌的转化；同时，他们将非洲爪蟾含核糖体基因的DNA片段与质粒pSC101重组，转化大肠杆菌，转录出相应的mRNA。基因工程迅速发展阶段（1）198

6、0—1990年代，基因工程基础研究趋于成熟，发展了一系列新的基因操作技术，构建了多种载体，获得了大量转基因菌株。（2）1980年培育第一个转基因动物——超级鼠。（3）1983年培育出第一例转基因植物——转基因烟草。（4）大量的基因工程药物研究成功。基因工程的基本程序分—载体和目的基因的分离切—限制性内切酶接—载体与目的基因连接成重组体转—基因序列转入细胞筛—目的基因序列克隆的筛选和鉴定分—载体和目的基因的分离目的基因的来源和分离基因文库cDNA文库人工化学合成聚合酶链(PCR)反应切—限制性内切酶的应用限制性内切酶（restriction

7、endonuclease）该酶有三类，即限制性内切酶Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ。实际工作应用的为限制性内切酶Ⅱ，它能识别和切割双链DNA的特异顺序，产生特异的DNA片段。Ⅱ型具有严格的识别、切割顺序。它以核酸内切方式水解DNA链中的磷酸二酯键，产生的DNA片段5′端为P，3′端为OH。识别顺序一般为4-6个碱基对。不同限制性核酸内切酶切割的三种情况产生3′突出粘性末端（cohesiveend):以EcoRI为例：5′---GAATTC---3′5′---GPOHAATTC---3′3′---CATAAAG---5′EcoRI3′---CTTAAOHPG

8、---5′产生5′突出粘性末端:以PstI为例：5′---CTGCAG---3′5′---CTGCApOHG---3′3′---GACCTC---5′PstI3′---GOHpACGTC---