基因工程研究内容报告课件

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1、基因工程基因工程(Gene Engineering)小小 组：组：主讲人：主讲人：生物工程报告生物工程报告生物工程报告生物工程报告文献查阅文献查阅美国美国据据2001 2001 年最新统计，年最新统计，ScienceScience杂志年发表论文杂志年发表论文数数901 901 篇，被引用次数篇，被引用次数282431282431，影响因子为，影响因子为23.32923.329。Science OnlineScience Online, ,提供提供ScienceScience杂志全文、摘要杂志全文、摘要和检索服务。和检索服务。收费收费生物工程报告生物工程报告文献查阅文献查阅日本日本据统计，发表的

2、论文据统计，发表的论文中中60%60%有关生命科学，有关生命科学，40%40%是属于物理科学是属于物理科学领域的。领域的。免费免费+ +中文中文Outline一、基因工程概念二、基因工程的发展历程三、基因工程的研究内容生物工程报告生物工程报告四、基因工程的发展意义基因工程概念基因工程概念 基因工程概念基因工程概念 基因工程基因工程(gene engineering):(gene engineering):就是对不同生物的遗传就是对不同生物的遗传物质，在体外进行剪切、组合和拼接物质，在体外进行剪切、组合和拼接；使遗传物质重新组使遗传物质重新组合合；然后通过载体转入微生物、植物和动物细胞内然后通过

3、载体转入微生物、植物和动物细胞内；进行进行无性繁殖无性繁殖；并使所需要的基因在细胞中表达，产生出人类并使所需要的基因在细胞中表达，产生出人类所需要的产物或组建成新的生物类型。所需要的产物或组建成新的生物类型。 又名遗传工程（又名遗传工程（Genetic Engineering)DNA重组技术重组技术(Recombinant DNA Techniques)分子克隆（分子克隆（Molecular Cloning)生物工程报告生物工程报告基因工程一般操作步骤基因工程一般操作步骤1.从生物有机体基因组从生物有机体基因组中，分离带有目的基因中，分离带有目的基因DNA片段。片段。2.将带有目的基因的外将带

4、有目的基因的外源源DNA片段连接到能片段连接到能够自我复制的并具有选够自我复制的并具有选择标记的载体分子上，择标记的载体分子上，形成重组形成重组DNA分子。分子。 3.将重组将重组DNA分子转分子转移到适当的受体细胞移到适当的受体细胞并与之一起增殖。并与之一起增殖。生物工程报告生物工程报告基因工程一般操作步骤基因工程一般操作步骤4.4.从大量的细胞繁殖群体从大量的细胞繁殖群体中，筛选出获得了重组中，筛选出获得了重组DNADNA分子的受体细胞分子的受体细胞, ,并筛选出并筛选出已经得到扩增的目的基因。已经得到扩增的目的基因。5. 5. 将目的基因克隆到表将目的基因克隆到表达载体上，导入寄主细胞，

5、达载体上，导入寄主细胞，使之在新的遗传背景下实使之在新的遗传背景下实现功能表达，研究核酸序现功能表达，研究核酸序列与蛋白质功能之间的关列与蛋白质功能之间的关系。系。生物工程报告生物工程报告基因工程四大要素：基因工程四大要素： 供体基因供体基因 载体载体 工具酶工具酶 受体细胞受体细胞 （细菌、植物和动物）（细菌、植物和动物）生物工程报告生物工程报告Outline一、基因工程概念二、基因工程的发展历程三、基因工程的研究内容生物工程报告生物工程报告四、基因工程的发展意义基因工程的发展历程基因工程的发展历程基因的历史也是诺贝尔奖的基因的历史也是诺贝尔奖的历史历史到到20032003年为止，因为基因相

6、年为止，因为基因相关关, ,研究而获得诺贝尔奖的有研究而获得诺贝尔奖的有5151人，其中：生理学或医学人，其中：生理学或医学奖奖4444人（占生理学或医学总人（占生理学或医学总获奖人数获奖人数178178人的人的24.72%)24.72%)、化学奖化学奖7 7人（占化学总获奖人人（占化学总获奖人数数123123的的5.69%5.69%）。）。遗传学中心法则造就了遗传学中心法则造就了1111位位获奖者获奖者生物工程报告生物工程报告(一）艰难阶段一）艰难阶段 主要关注安全性问题主要关注安全性问题 (二）逐渐成熟阶段二）逐渐成熟阶段 1977年第一次实现基因在原核生物中的表达年第一次实现基因在原核生

7、物中的表达 (三）迅速发展阶段三）迅速发展阶段 20世纪世纪80年代以后，高等动植物的遗传转化。年代以后，高等动植物的遗传转化。基因工程的发展历程基因工程的发展历程生物工程报告生物工程报告发展过程中的重大事件：发展过程中的重大事件：1977年，年，E. coli中合成了人生长激素基因。中合成了人生长激素基因。1978-1979年，胰岛素基因在大肠杆菌中表达。年，胰岛素基因在大肠杆菌中表达。 1982年，培育出了超级鼠。年，培育出了超级鼠。1985年，年，Horsch发明了植物基因工程的基本方法：发明了植物基因工程的基本方法： 叶圆盘法，并获得转基因植株。叶圆盘法，并获得转基因植株。1990年，

8、患有遗传免疫疾病的年，患有遗传免疫疾病的4岁女孩接受了基因疗法。岁女孩接受了基因疗法。1990年，年，Perlak 将将B.T.基因导入棉花获得抗虫棉基因导入棉花获得抗虫棉 。1991年，美国开始人类基因组计划。年，美国开始人类基因组计划。1997年，年，“多利多利”绵羊诞生。绵羊诞生。基因工程的发展历程基因工程的发展历程生物工程报告生物工程报告Outline一、基因工程概念二、基因工程的发展历程三、基因工程的研究内容生物工程报告生物工程报告四、基因工程的发展意义基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容一、基因工程研究的主要内容一、基因工程研究的主要内容 （一）基础研究（一）基础研究 构建

9、克隆载体及相应的表达系统、基因不同物种的基构建克隆载体及相应的表达系统、基因不同物种的基因组文库和因组文库和cDNA文库、开发新的工具酶、基因工程新技文库、开发新的工具酶、基因工程新技术、新的操作方法。术、新的操作方法。 生物工程报告生物工程报告基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容（二）克隆载体研究（二）克隆载体研究 基因工程的发展是与克隆载体构建密切相关的；基因工程的发展是与克隆载体构建密切相关的； Ti质粒的发现使植物基因工程研究迅速发展起来；质粒的发现使植物基因工程研究迅速发展起来； 动物病毒克隆载体的构建，使动物基因工程研究也有动物病毒克隆载体的构建，使动物基因工程研究也有一定

10、的进展。可以认为一定的进展。可以认为构建克隆载体是基因工程技术路线构建克隆载体是基因工程技术路线中的核心环节中的核心环节。 构建适合于高等动植物转基因的表达载体和定位整合构建适合于高等动植物转基因的表达载体和定位整合载体是今后研究的重要内容。载体是今后研究的重要内容。生物工程报告生物工程报告基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容（三）受体系统的研究（三）受体系统的研究 基因工程的受体细胞与载体是一个系统的两个方面。受体是克隆载体基因工程的受体细胞与载体是一个系统的两个方面。受体是克隆载体的宿主，是外源目的基因复制和表达的场所。的宿主，是外源目的基因复制和表达的场所。 受体：单细胞、组织、

11、器官和个体均可以作为受体。受体：单细胞、组织、器官和个体均可以作为受体。 原核生物受体：原核生物受体：E.coli 真核生物受体真核生物受体: 酵母是单细胞真核生物受体酵母是单细胞真核生物受体 植物受体：愈伤组织、细胞和原生质，部分组织和器官；植物受体：愈伤组织、细胞和原生质，部分组织和器官； 动物受体：生殖细胞和早期胚胎细胞作为基因工程受体；动物受体：生殖细胞和早期胚胎细胞作为基因工程受体； 人的体细胞也可以作为基因工程受体。人的体细胞也可以作为基因工程受体。生物工程报告生物工程报告基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容（四）目的基因研究（四）目的基因研究 基因工程研究的基本任务基因工

12、程研究的基本任务：开发人民需要的基因产物，这样的基：开发人民需要的基因产物，这样的基因叫做目的基因。因叫做目的基因。 获得目的基因的方法获得目的基因的方法：主要通过构建基因组文库或：主要通过构建基因组文库或cDNA文文 库，从库，从中筛选出特殊需要的基因。中筛选出特殊需要的基因。 基因：医药相关的基因；基因：医药相关的基因； 抗病、虫害和恶劣环境的基因；抗病、虫害和恶劣环境的基因； 特殊营养价值的蛋白或多肽的基因。特殊营养价值的蛋白或多肽的基因。 生物工程报告生物工程报告基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容（五）生物基因组学研究（五）生物基因组学研究 嗜血流感杆菌：嗜血流感杆菌： 18

13、3 0137bp， 1743个基因个基因 产甲烷球菌：产甲烷球菌： 16 64976bp， 1682个基因个基因 大肠杆菌大肠杆菌K-12： 463 9221bp， 4288个基因个基因 枯草杆菌：枯草杆菌： 4.21106bp, 4100个基因个基因 1980年提出年提出Human Genome Project (HGP)； 1990年开始，美国、英国、日本、德国、法国等国实施年开始，美国、英国、日本、德国、法国等国实施“人类基因组计划人类基因组计划”； 我国我国1999年年9月获准参加这一计划，承担月获准参加这一计划，承担1%的测序任务。的测序任务。 生物工程报告生物工程报告基因工程研究的

14、主要内容基因工程研究的主要内容（六）应用研究（六）应用研究供体细胞供体细胞 目的基因目的基因 载体载体 重组重组DNADNA分子分子 转化细胞转化细胞 受体细胞受体细胞 多肽药物多肽药物 疫苗、抗体疫苗、抗体 基因治疗基因治疗 基因诊断基因诊断 转基因动物转基因动物 ( (畜牧业、渔业畜牧业、渔业 生物反应器生物反应器) ) 转基因植物转基因植物 ( (农业、林业农业、林业 生物反应器生物反应器) ) 冶金、环保冶金、环保 轻工、食品轻工、食品 生物工程报告生物工程报告基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容光合作用光合作用 固氮作用固氮作用 转基因植物转基因植物 转基因动物转基因动物 产

15、生次生代谢产物产生次生代谢产物 （六）应用研究（六）应用研究 1.基因工程与农业基因工程与农业抗病虫抗病虫 提高品质提高品质 提高花卉的观赏价值提高花卉的观赏价值 抗逆性抗逆性转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄因的番茄转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯不会引起过敏的转基因大豆不会引起过敏的转基因大豆生物工程报告生物工程报告基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容纤维素的开发利用纤维素的开发利用 酿酒工业酿酒工业 食品工业食品工业 制药工业制药工业 新型蛋白质的生产新型蛋白质的生产（六）应用研究（六）应用研究 2.基因工程与工业基因

16、工程与工业产品产品时间时间国家国家用途用途上市时间上市时间国家国家人生长激素释放抑制素人生长激素释放抑制素(SRM)1977日本日本巨人症巨人症人胰岛素人胰岛素1978美国美国糖尿病糖尿病1982欧洲欧洲人生长激素（人生长激素（HGH）1979美国美国侏儒症侏儒症1985美国美国人人-干扰素（干扰素（IFN）1980美国美国病毒病毒1985欧洲欧洲乙肝疫苗（乙肝疫苗（HBsAgV）1983美国美国乙肝乙肝1986欧洲欧洲人白细胞介素人白细胞介素1984美国美国肿瘤肿瘤1989欧洲欧洲人促红细胞生成素（人促红细胞生成素（EPO）日本日本贫血贫血1988欧洲欧洲人粒细胞集落刺激因子人粒细胞集落刺激

17、因子(G-CSF)白血病白血病1991美国美国人组织纤溶酶原激活剂（人组织纤溶酶原激活剂（t-PA）血栓症血栓症1987 美国美国生物工程报告生物工程报告基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容（六）应用研究（六）应用研究 3.基因工程与环境保护基因工程与环境保护 环境监测环境监测 环境污染净化环境污染净化 4.基因工程与医学基因工程与医学 基因工程疫苗的研制与生产基因工程疫苗的研制与生产 基因诊断基因诊断 基因治疗基因治疗 生物工程报告生物工程报告基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容基因诊断基因诊断 基因诊断：利用重组基因诊断：利用重组DNA技术作为工具，直接从技术作为工具，直接

18、从DNA水水平监测人类遗传性疾病的基因缺陷，因而比传统的诊断手段平监测人类遗传性疾病的基因缺陷，因而比传统的诊断手段更加可靠。更加可靠。 基因探针技术：基因探针技术：利用利用DNA碱基互补的原理碱基互补的原理，用已知的带，用已知的带有标记的有标记的DNA通过核酸杂交的方法检测未知的基因。通过核酸杂交的方法检测未知的基因。生物工程报告生物工程报告基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容基因治疗（基因治疗（gene therapy） 基因治疗：将外源正常基因导入靶细胞，取代突变基因，补基因治疗：将外源正常基因导入靶细胞，取代突变基因，补充缺失基因或关闭异常基因，达到从根本上治疗疾病的目的。充缺

19、失基因或关闭异常基因，达到从根本上治疗疾病的目的。 基因治疗是基因治疗是21世纪的一大热点领域；被认为是征服肿瘤、心世纪的一大热点领域；被认为是征服肿瘤、心血管疾病、糖尿病尤其是遗传性疾病最有希望的手段。血管疾病、糖尿病尤其是遗传性疾病最有希望的手段。 生物工程报告生物工程报告基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容（七）基因工程在其他方面的应用（七）基因工程在其他方面的应用 目目前前，基基因因工工程程在在其其他他方方面面的的应应用用也也取取得得了了令令人人振振奋奋的的成成果果。如如日日本本科科学学家家利利用用基基因因工工程程使使家家蚕蚕丝丝心心蛋蛋白白基基因因与与绿绿色色荧荧光光蛋蛋白白

20、基基因因相相互融合，得到的家蚕蚕丝可发出绿色的光泽。互融合，得到的家蚕蚕丝可发出绿色的光泽。 人们利用花卉的人们利用花卉的花色基因花色基因改变花的颜色、利用改变花的颜色、利用花形基因花形基因改变花的改变花的形状、利用形状、利用香味基因香味基因改变花的香味等等，以使我们的生活环境更加色改变花的香味等等，以使我们的生活环境更加色彩斑斓。彩斑斓。 生物工程报告生物工程报告Outline一、基因工程概念二、基因工程的发展历程三、基因工程的研究内容生物工程报告生物工程报告四、基因工程的发展意义基因工程的意义与发展前景基因工程的意义与发展前景一、基因工程的意义一、基因工程的意义 基因工程跨越基因工程跨越生

21、物种属间不可逾越鸿沟生物种属间不可逾越鸿沟 基因工程技术基因工程技术缩短了进化时间缩短了进化时间 基因工程技术使人能对生物进行基因工程技术使人能对生物进行定向改造定向改造 基因工程技术可以在体外大量扩增、纯化人们感兴趣的基因工程技术可以在体外大量扩增、纯化人们感兴趣的基因，研究其结构、功能及调控机制，从而拓宽了分子生基因，研究其结构、功能及调控机制，从而拓宽了分子生物学的研究领域。物学的研究领域。 生物工程报告生物工程报告基因工程的意义与发展前景基因工程的意义与发展前景二、基因工程发展前景二、基因工程发展前景 (一一)基因本身也是一个产业基因本身也是一个产业 1.Rockfeller 大学将人

22、肥胖基因出售大学将人肥胖基因出售0.2亿美元亿美元（1995年年3月）月） 2.Amgen公司将公司将FKBP神经免疫因子配体转让达神经免疫因子配体转让达3.29亿美元亿美元（1997年）年） 3.Millennium公司以公司以4.65亿美元亿美元向向Bayer公司转让公司转让225种基因的开发权种基因的开发权（1998年年9月）月） 生物工程报告生物工程报告基因工程的意义与发展前景基因工程的意义与发展前景(二二)基因工程试剂的高回报基因工程试剂的高回报 1.碱性成纤维细胞生长因子碱性成纤维细胞生长因子 231元元/ug 2.红细胞生成素红细胞生成素 1072元元/ug 3.白细胞介素白细胞

23、介素-2 410元元/ug 4.巨细胞粒细胞集落刺激因子巨细胞粒细胞集落刺激因子 1960元元/ug 5.胰岛素胰岛素 10.2元元/mg生物工程报告生物工程报告基因工程的意义与发展前景基因工程的意义与发展前景生物工程报告生物工程报告基因工程不是发现，而是创造。基因工程不是发现，而是创造。QuestionsQuestions生物工程报告生物工程报告 3.请说出一个基因工程的历史事件。请说出一个基因工程的历史事件。 2.基因工程的历史与什么奖项关系紧密？基因工程的历史与什么奖项关系紧密？ 1.Nature是哪个国家的？是否有中文版？是哪个国家的？是否有中文版？ 4.什么是基因诊断？什么是基因诊断？5.请说出一个基因工程的主要研究内容。请说出一个基因工程的主要研究内容。