《《基因工程序言》PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《基因工程序言》PPT课件（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基因工程概论一一、基因工程的定义：基因工程的定义：基因工程技术是指将重组对象的目的基基因工程技术是指将重组对象的目的基因插入因插入插入病毒插入病毒, 质粒或其它载体系统质粒或其它载体系统中中，拼接后转入新的宿主细胞，构建成工程拼接后转入新的宿主细胞，构建成工程菌（或细胞），菌（或细胞），实现遗传物质的重新组合，并使目的基实现遗传物质的重新组合，并使目的基因再工程菌内进行复制和表达。因再工程菌内进行复制和表达。有关术语解释：有关术语解释：DNA嵌合体（嵌合体（DNA chimera） ：内、内、外源外源DNA插入载体分子所形成的杂合插入载体分子所形成的杂合分子（嵌合分子（嵌合DNA）重组（重组（
2、 recombination）：）：构建构建DNA嵌嵌合体分子的过程合体分子的过程克隆克隆(Clone)从一个共同祖先无性繁殖下来的一群从一个共同祖先无性繁殖下来的一群同一同一DNA分子分子,细胞或个体所组成的特细胞或个体所组成的特殊的生命群体殊的生命群体克隆克隆(Cloning)指上述的过程指上述的过程细菌的混合细菌的混合液中如何得液中如何得到某个细胞到某个细胞的克隆的克隆 ?DNA片段的混片段的混合液中如何得合液中如何得到某个到某个DNA片片段的克隆段的克隆 ?相关术语遗传工程（遗传工程（Genetic engineering）基因工程基因工程(Gene engineering)基因操作基
3、因操作(Gene manipulation)重组重组DNA技术技术(Recombinant DNA technology)基因克隆基因克隆(Gene cloning)分子克隆分子克隆(Molecular cloning)基因工程的主要研究内容基因工程的主要研究内容:1.获得具有遗传信息的目的基因获得具有遗传信息的目的基因;2.选择基因载体获得重组选择基因载体获得重组DNA;3.将重组将重组DNA分子导入宿主细胞分子导入宿主细胞;4.鉴定带有目的基因的克隆鉴定带有目的基因的克隆;5.目的基因的扩增及获得目的产物目的基因的扩增及获得目的产物.基因克隆的核心基因克隆的核心-1.DNA体外重组体外重组
4、(Recombination) : 人人工将一段目的工将一段目的DNA插入一个载体的过插入一个载体的过程。程。2.DNA 的扩增的扩增(Amplification ) 基因克隆示意图基因克隆示意图基因工程大事记基因工程大事记1973 Cohen第一例成功的克隆实验第一例成功的克隆实验1978 Genentech公司公司 人胰岛素人胰岛素 世界上世界上第一种基因工程蛋白药物第一种基因工程蛋白药物 1982 第一个基因工程药物第一个基因工程药物-重组人胰岛重组人胰岛素在英、美获准使用素在英、美获准使用 1985 第一批转基因家畜（兔、猪和羊），第一批转基因家畜（兔、猪和羊），中国中国 转基因鱼转基
5、因鱼 1993 1993 基因工程西红柿在美国上市基因工程西红柿在美国上市1997 英国罗斯林研究所英国罗斯林研究所 多莉羊多莉羊1999.9 中国获准加入人类基因组计划中国获准加入人类基因组计划.负责测定人类基因组全部序列的负责测定人类基因组全部序列的1%2000.6.26 科学家公布人类基因组工作科学家公布人类基因组工作草图草图2001.2.11 公布人类基因组基本信息公布人类基因组基本信息生物技术工程：基因工程、蛋白质工程、生物技术工程：基因工程、蛋白质工程、酶工程、细胞工程酶工程、细胞工程胰岛素胰岛素人生长激素人生长激素干扰素干扰素白细胞介素白细胞介素2粒细胞集落刺激因子粒细胞集落刺激
6、因子粒细胞巨噬细胞集落刺激因子粒细胞巨噬细胞集落刺激因子红细胞生成素红细胞生成素 EPO组织纤溶酶原激活剂组织纤溶酶原激活剂生长激素生长激素促生长素促生长素抗血友病因子抗血友病因子脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶葡糖脑苷脂酶葡糖脑苷脂酶鼠单克隆抗体鼠单克隆抗体自然界的基因转移和重组自然界的基因转移和重组基因重组基因重组(genetic recombination)整段整段DNA在细胞内或细胞间在细胞内或细胞间,甚至不同物甚至不同物种间进行交换种间进行交换,并能在新的位置上复制并能在新的位置上复制,转录和翻译转录和翻译自然界的基因转移和重组是无目的自然界的基因转移和重组是无目的基因工程有目的基因工程
7、有目的接合作用接合作用质粒质粒DNA从一个细胞（细菌）转移至另一个从一个细胞（细菌）转移至另一个细胞（细菌）细胞（细菌）转化作用转化作用 transformation 通过自动获取或人为地供给外源通过自动获取或人为地供给外源DNA，使，使细胞或培养的受体细胞获得新的遗传表型的细胞或培养的受体细胞获得新的遗传表型的过程过程转导作用transduction病毒、噬菌体介导溶菌途径；溶原菌途径二、基因的基本概念二、基因的基本概念基基因因的的分分子子定定义义： DNA分分子子中中含含有有特特定定遗遗传传信信息息的的核核苷苷酸酸序序列列，是是遗遗传传物物质质的的最最小小功功能能单单位位。合合成成有有功功
8、能能的的蛋蛋白白质质多多肽肽链链或或RNA所所必必需需的的全全部部核核酸酸序序列列（通通常常是是DNA序序列列）。故故一一个个基基因因应应包包含含不不仅仅是是编编码码蛋蛋白白质质肽肽链链或或RNA的的核核酸酸序序列列，还还包包括括为为保保证证转转录录所所必必需需的的调调控控序序列列、5非非翻翻译译序序列列、内内含含子子以以及及3非非翻翻译译序序列列等等所所有有的的核核酸酸序序列列（蛋蛋白白质质基基因因和和RNA基因）。基因）。基因组：基因组：携带生物体全部遗传信息的核酸量。携带生物体全部遗传信息的核酸量。基因及其基因及其产物的共物的共线性性基因及其基因及其产物的物的非非共共线性性基因的重叠与可
9、基因的重叠与可变性性一个基因的核苷酸序列与其一个基因的核苷酸序列与其产物的氨基酸序物的氨基酸序列一一列一一对应interrupted gene, intron 1 1、转录：在细胞核内，以、转录：在细胞核内，以DNADNA的一条链为模板，按照碱基互补的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成配对的原则合成RNARNA的过程。的过程。基因控制蛋白质的合成基因控制蛋白质的合成TCATG A TT AAG T AC A A A T DNADNA的平面结构图的平面结构图AG T AC A A A T AGCUGACGGUUUDNA游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸以以DNADNA的一条链为模板合成的一条
10、链为模板合成RNARNAAG T AC A A A T AGCUGACGGUUU DNA与与RNA的碱基互补配对：的碱基互补配对：AU；GC；CG；TARNA RNA 聚合酶聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUUU 组成组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来的核糖核苷酸一个个连接起来AG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T GCGACGGUUU UAAG T AC A A A T GCGACGUUGU UAAG T AC A A A T GCGACGUGU UAUAG T AC A A A T GCGACGGU UAU U
11、AG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAAG T AC A A A T GCGCGGU UAU UA UAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U C形成的形成的 mRNA mRNA 链，链，DNADNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNAmRNA上上RNADNAAG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核 核孔核孔DNAmRNAmRNA在细胞核中合成在细胞核中合成AG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA 细
12、胞质细胞质 细胞核细胞核mRNAmRNA通过核孔进入细胞质通过核孔进入细胞质UCAUG A UUAmRNA 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子密码子密码子 密码子：密码子：mRNAmRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱上决定氨基酸的三个相邻的碱基基A A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬酰胺酰胺AUG异亮氨酸异亮氨酸转运 RNA（tRNA) 氨基酸氨基酸A A U亮氨酸亮氨酸AC U天门天门冬酰氨冬酰氨AUG异亮氨酸异亮氨酸 tRNAtRNA的一端运载着氨基酸的一端运载着氨基酸A A U亮氨酸亮氨酸AC U天门天门冬氨酸冬氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸 反密码子反密码子 翻翻 译译在细胞质中,
13、以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程UCAUG A UUAmRNA 细胞质细胞质细胞质中的细胞质中的mRNAmRNAUCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬酰氨酰氨 核糖体核糖体mRNA mRNA 与核糖体结合与核糖体结合UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬酰氨酰氨 tRNA tRNA 上的反密码子与上的反密码子与 mRNAmRNA上的密码子互补配对上的密码子互补配对UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬酰氨酰氨AUG异亮氨酸异亮氨酸 tRNA tRNA 将氨基酸转运到将氨基酸转运到 mRNAmRN
14、A上的上的 相应位置相应位置UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬酰氨酰氨AUG异亮氨酸异亮氨酸 两个氨基酸分子缩合两个氨基酸分子缩合缩合缩合UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬酰氨酰氨AUG异亮氨酸异亮氨酸 核糖体随着核糖体随着 mRNA滑动，另一个滑动，另一个 tRNA 上的碱基上的碱基与与mRNA上的上的 密码子配对。密码子配对。 UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬酰氨酰氨AUG异亮氨酸异亮氨酸 一个个氨基酸分子缩合成链状结构一个个氨基酸分子缩合成链状结构UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC
15、U天门冬天门冬酰氨酰氨AUG异亮氨酸异亮氨酸 t tRNARNA离开，再去转运新的氨基酸离开，再去转运新的氨基酸UCAUG A UUAA A UAC UAUG亮氨酸亮氨酸天门冬天门冬酰氨酰氨异亮氨酸异亮氨酸以以mRNAmRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质蛋蛋白白质质合合成成过过程程示示意意图图基因工程过程示意图基因工程过程示意图从细胞中分从细胞中分从细胞中分从细胞中分离出离出离出离出DNADNADNADNA限制酶截取限制酶截取限制酶截取限制酶截取DNADNADNADNA片断片断片断片断分离大肠杆分离大肠杆分离大肠杆分离大肠杆菌中的质粒菌中的质粒菌中的
16、质粒菌中的质粒 DNA DNA DNA DNA重组重组重组重组用重组质粒用重组质粒用重组质粒用重组质粒转化大肠杆菌转化大肠杆菌转化大肠杆菌转化大肠杆菌培养大肠杆菌培养大肠杆菌培养大肠杆菌培养大肠杆菌克隆大量基因克隆大量基因克隆大量基因克隆大量基因 药物基因药物基因: :人的胰岛素基因人的胰岛素基因胰岛素胰岛素四四、基因工程的主要内容基因工程的主要内容 获得目的基因获得目的基因(Gene Cloning) (Gene Cloning) 构造重组构造重组 DNA DNA 分子分子 转化或转染转化或转染 表达表达 蛋白质产物的分离纯化蛋白质产物的分离纯化基因工程技术及其应用基因工程技术及其应用用于提高奶酪产量用于提高奶酪产量 生产奶酪的凝乳酶传统上来自哺生产奶酪的凝乳酶传统上来自哺乳小牛的胃。现在可以通过基因工乳小牛的胃。现在可以通过基因工程办法，用程办法，用酵母生产凝乳酶酵母生产凝乳酶，大量，大量用于奶酪制造。用于奶酪制造。转基因动转基因动物作为生物作为生物发生器物发生器转基因动物和植物 转基因动物首先在小鼠获得成功。现在转基因动物技术已用于牛、羊，使得从 牛/羊 奶中可以生产蛋白质药物。
