基因工程 第一章 緒論ppt課件

1、基因工程基因工程目目 錄錄v 第一章第一章 緒論緒論v 第二章第二章 染色體與染色體與DNAv 第三章第三章 生物信息的傳送上生物信息的傳送上從從DNA到到RNAv 第四章第四章 生物信息的傳送下生物信息的傳送下從從mRNA到蛋白質(zhì)到蛋白質(zhì)v 第五章第五章 分子生物學研討方法上分子生物學研討方法上生物大分子操作技術(shù)生物大分子操作技術(shù)v 第六章第六章 分子生物學研討方法上分子生物學研討方法上基因功能研討技術(shù)基因功能研討技術(shù)v 第七章第七章 基因的表達與調(diào)控上基因的表達與調(diào)控上原核基因表達調(diào)控方式原核基因表達調(diào)控方式v 第八章第八章 基因的表達與調(diào)控下基因的表達與調(diào)控下真核基因表達調(diào)控方式真核基因

2、表達調(diào)控方式第一章第一章 緒緒 論論引言引言分子生物學簡史分子生物學簡史分子生物學的研討內(nèi)容分子生物學的研討內(nèi)容分子生物學展望分子生物學展望1234v創(chuàng)世說與進化論創(chuàng)世說與進化論v1859年，達爾文發(fā)表年，達爾文發(fā)表確立進化確立進化論的概念。論的概念。v細胞學說細胞學說v17世紀末葉，世紀末葉，Leeuwenhoek與與Hooke的放的放大鏡和細胞。大鏡和細胞。v1847年，年，Schleiden和和Schwann提出細胞提出細胞學說。學說。v經(jīng)典的生物化學與遺傳學經(jīng)典的生物化學與遺傳學v孟德爾遺傳學孟德爾遺傳學vMorgan在孟德爾遺傳學的根底上提出基因在孟德爾遺傳學的根底上提出基因?qū)W說。學

3、說。vDNA的發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn)vAvery的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗化實驗vHershey和和Chase的噬的噬菌體侵染細菌實驗菌體侵染細菌實驗v分子生物學的概念分子生物學的概念v分子生物學是研討核酸、蛋白質(zhì)等生物分子生物學是研討核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的構(gòu)造與功能，并從分子程度上闡大分子的構(gòu)造與功能，并從分子程度上闡明蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)與核酸之間的明蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)與核酸之間的互作及其基因表達調(diào)控機理的學科?；プ骷捌浠虮磉_調(diào)控機理的學科。v廣義上，分子生物學包括對蛋白質(zhì)和核廣義上，分子生物學包括對蛋白質(zhì)和核酸等生物大分子構(gòu)造與功能的研討，以及酸等生物大分子構(gòu)造與功能的研討，以及

4、從分子程度上闡明生命景象和生物規(guī)律，從分子程度上闡明生命景象和生物規(guī)律，但目前主要研討基因的構(gòu)造與功能、復制但目前主要研討基因的構(gòu)造與功能、復制、轉(zhuǎn)錄、表達和調(diào)控，確切地應稱為分子、轉(zhuǎn)錄、表達和調(diào)控，確切地應稱為分子遺傳學。遺傳學。生物大分子胰島素蛋白酶蜘蛛毒素光協(xié)作用受體金屬硫蛋白DNAtRNA16S rRNAmRNAv分子生物學的根本原理：分子生物學的根本原理：v構(gòu)成生物體各類有機大分子的單體在不同生物中構(gòu)成生物體各類有機大分子的單體在不同生物中都是一樣的。都是一樣的。v生物體內(nèi)一切有機大分子的建成都遵照一定的規(guī)生物體內(nèi)一切有機大分子的建成都遵照一定的規(guī)那么。那么。v某一特定生物體所擁有的

5、核酸及蛋白質(zhì)分子決議某一特定生物體所擁有的核酸及蛋白質(zhì)分子決議了它的屬性。了它的屬性。v分子生物學與生物化學之間的關系分子生物學與生物化學之間的關系v分子生物學與生物化學之間的關系密不可分。分子生物學與生物化學之間的關系密不可分。v分子生物學從分子程度研討生命景象，生物化學分子生物學從分子程度研討生命景象，生物化學研討從分子程度研討生命景象的本質(zhì)。研討從分子程度研討生命景象的本質(zhì)。v 1944年，Avery 證明DNA是遺傳物質(zhì)。v 1950年，Chargaff 提出Chargaff定那么。v 1953年，Watson & Crick 勝利解析了DNA分子二級構(gòu)造。v 1961年，Jacob

6、& Monod 提出了調(diào)理基因表達的支配子模型。v 1970年，Smith & Wilcox 分別到第一種限制性核酸內(nèi)切酶。v 19721973年，Boyer & Berg 開展了重組DNA技術(shù)，并完成了第一個細菌基因的克隆，開創(chuàng)基因工程的新紀元。v 1975年，Southern 發(fā)明了DNA片段的印跡法。v 1981年，Cech 發(fā)現(xiàn)了ribozyme。v 1982年，Prusiner 發(fā)現(xiàn)了朊病毒prion。v 1985年，Karry Mullis 發(fā)明了PCR反響。v 1988年，人類基因組方案啟動。v 1998年，克隆羊多利誕生，同年GenBank 公布了最新的人類基因圖譜。v Nat

7、ure 171, 737-734 (1953) (C) Macmillan Publishers Ltd. v Molecular structure of Nucleic Acidsv WATSON, J. D. & CRICK, F. H. C.v Medical Research Council Unit for the Study of Molecular Structure of Biological Systems, Cavendish Laboratory, Cambridge. A Structure for Deoxyribose Nucleic AcidWe wish to

8、 suggest a structure for the salt of deoxyribose nucleic acid (D.N.A.). This structure has novel features which are of considerable biological interest. Figure 1This figure is purely diagrammatic. The two ribbons symbolize the two phophate-sugar chains, and the horizonal rods the pairs of bases hold

9、ing the chains together. The vertical line marks the fibre axis.Initial sequencing and analysis of the human genomeNature 409, 860 - 921 (2001), 15 February 2001 International Human Genome Sequencing Consortium“Whats Human Genome Project?“One base One dollar! - by a taxi driver (and a tax payer)huma

10、nArabidopsisThermotoga maritimaEscherichia coliBuchnerasp. APSRickettsia prowazekiiUreaplasma urealyticumBacillus subtilisDrosophila melanogasterThermoplasma acidophilumPlasmodium falciparumHelicobacter pylori mouseCaenorhabitis elegansratBorrelia burgorferiBorrelia burgorferiAquifex aeolicusNeisser

11、ia meningitidis Z2491Mycobacterium tuberculosis 全基因組曾經(jīng)測序的一些生物全基因組曾經(jīng)測序的一些生物v分子生物學的研討內(nèi)容：分子生物學的研討內(nèi)容：vDNA重組技術(shù)重組技術(shù)v基因表達調(diào)控研討基因表達調(diào)控研討v構(gòu)造分子生物學構(gòu)造分子生物學v基因組、功能基因組與生物信息學研討基因組、功能基因組與生物信息學研討vDNA重組技術(shù)重組技術(shù)v這是這是20世紀世紀70年代初興起的技術(shù)科學，目的年代初興起的技術(shù)科學，目的是將不同是將不同DNA片段如某個基因或基因的一片段如某個基因或基因的一部分按照人們的設計定向銜接起來，在特部分按照人們的設計定向銜接起來，在特定的

12、受體細胞中與載體同時復制并得到表達定的受體細胞中與載體同時復制并得到表達，產(chǎn)生影響受體細胞的新的遺傳性狀。，產(chǎn)生影響受體細胞的新的遺傳性狀。vDNA重組技術(shù)可用于定向改造某些生物基因重組技術(shù)可用于定向改造某些生物基因組構(gòu)造，使它們所具備的特殊經(jīng)濟價值或功組構(gòu)造，使它們所具備的特殊經(jīng)濟價值或功能得以成百能得以成百 上千倍的地提高。上千倍的地提高。vDNA重組技術(shù)還被用來進展根底研討。無論重組技術(shù)還被用來進展根底研討。無論是對啟動子的研討包括調(diào)控元件或稱順式是對啟動子的研討包括調(diào)控元件或稱順式作用元件，還是對轉(zhuǎn)錄因子的克隆及分析作用元件，還是對轉(zhuǎn)錄因子的克隆及分析，都離不開重組，都離不開重組DNA

13、技術(shù)的運用。技術(shù)的運用。v基因表達調(diào)控研討基因表達調(diào)控研討v基因表達本質(zhì)上就是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯基因表達本質(zhì)上就是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。在個體生長發(fā)育過程中生物遺傳信息的表。在個體生長發(fā)育過程中生物遺傳信息的表達按一定時序發(fā)生變化時序調(diào)理，并隨達按一定時序發(fā)生變化時序調(diào)理，并隨著內(nèi)外環(huán)境的變化而不斷加以修正環(huán)境調(diào)著內(nèi)外環(huán)境的變化而不斷加以修正環(huán)境調(diào)控。控。v原核生物的基因組和染色體構(gòu)造都比較簡單原核生物的基因組和染色體構(gòu)造都比較簡單，轉(zhuǎn)錄和翻譯在同一時間和空間內(nèi)發(fā)生，基，轉(zhuǎn)錄和翻譯在同一時間和空間內(nèi)發(fā)生，基因表達的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄程度。因表達的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄程度。v真核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯過

14、程在時間和空間上都真核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯過程在時間和空間上都被分隔開，且在轉(zhuǎn)錄和翻譯后都有復雜的信被分隔開，且在轉(zhuǎn)錄和翻譯后都有復雜的信息加工過程，其基因表達的調(diào)控可以發(fā)生在息加工過程，其基因表達的調(diào)控可以發(fā)生在各種不同的程度上。其基因表達調(diào)控主要表各種不同的程度上。其基因表達調(diào)控主要表如今信號傳導研討、轉(zhuǎn)錄因子研討及如今信號傳導研討、轉(zhuǎn)錄因子研討及RNA剪剪輯輯3個方面。個方面。v構(gòu)造分子生物學構(gòu)造分子生物學v一個生物大分子，無論是核酸、蛋白質(zhì)或多一個生物大分子，無論是核酸、蛋白質(zhì)或多糖，在發(fā)揚生物學功能時，必需具備兩個前糖，在發(fā)揚生物學功能時，必需具備兩個前提：提：v擁有特定的空間構(gòu)造三維構(gòu)造

15、；擁有特定的空間構(gòu)造三維構(gòu)造；v發(fā)揚生物學功能的過程中必定存在著構(gòu)造和發(fā)揚生物學功能的過程中必定存在著構(gòu)造和構(gòu)象的變化。構(gòu)象的變化。v構(gòu)造分子生物學就是研討生物大分子特定的構(gòu)造分子生物學就是研討生物大分子特定的空間構(gòu)造及構(gòu)造的運動變化與其生物學功能空間構(gòu)造及構(gòu)造的運動變化與其生物學功能關系的科學。它包括關系的科學。它包括3個主要研討方向：個主要研討方向：v構(gòu)造的測定構(gòu)造的測定v構(gòu)造運動變化規(guī)律的探求構(gòu)造運動變化規(guī)律的探求v構(gòu)造與功能相互關系構(gòu)造與功能相互關系v基因組、功能基因組與生物信息學研討基因組、功能基因組與生物信息學研討v2001年，年，Nature和和Science同時發(fā)表人類基同時發(fā)

16、表人類基因組全序列。因組全序列。v功能基因組學又往往被稱為后基因組學，它功能基因組學又往往被稱為后基因組學，它利用構(gòu)造基因組所提供的信息和產(chǎn)物，開展利用構(gòu)造基因組所提供的信息和產(chǎn)物，開展和運用新的實驗手段，經(jīng)過在基因組或系統(tǒng)和運用新的實驗手段，經(jīng)過在基因組或系統(tǒng)程度上全面分析基因的功能，使得生物學研程度上全面分析基因的功能，使得生物學研討從對單一基因或蛋白質(zhì)得研討轉(zhuǎn)向多個基討從對單一基因或蛋白質(zhì)得研討轉(zhuǎn)向多個基因或蛋白質(zhì)同時進展系統(tǒng)的研討。因或蛋白質(zhì)同時進展系統(tǒng)的研討。v生物信息學從事對基因組研討相關生物信息生物信息學從事對基因組研討相關生物信息的獲取、加工、儲存、分配、分析和解釋。的獲取、加

17、工、儲存、分配、分析和解釋。包括了兩層含義，一是對海量數(shù)據(jù)的搜集、包括了兩層含義，一是對海量數(shù)據(jù)的搜集、整理與效力，也就是管好這些數(shù)據(jù)；另一個整理與效力，也就是管好這些數(shù)據(jù)；另一個是從中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律，也就是用好這些數(shù)據(jù)是從中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律，也就是用好這些數(shù)據(jù)。v 分子生物學的開展提示了生命本質(zhì)的高度有序性和一致性，是分子生物學的開展提示了生命本質(zhì)的高度有序性和一致性，是人類認識論上的艱苦飛躍。生命活動的一致性，決議了二十一人類認識論上的艱苦飛躍。生命活動的一致性，決議了二十一世紀的生物學將是真正的系統(tǒng)生物學，是生物學范圍內(nèi)一切學世紀的生物學將是真正的系統(tǒng)生物學，是生物學范圍內(nèi)一切學科在分子程度上的一致。科在分子程度上的一致。v 以基因組學、轉(zhuǎn)錄