第一節(jié)基因工程

1、. 基因工程的概念基因工程的概念1.2 基因工程的一般過程與技術基因工程的一般過程與技術剪切剪切拼接拼接導入導入表達表達1 1、篩選含有目的基因的受體細胞、篩選含有目的基因的受體細胞2 2、目的基因的表達、目的基因的表達主要是指主要是指_編碼蛋白質(zhì)的基因編碼蛋白質(zhì)的基因目前被廣泛提取使用的目的基因有：目前被廣泛提取使用的目的基因有：蘇云金桿菌抗蟲基因、植物抗病基因蘇云金桿菌抗蟲基因、植物抗病基因人胰島素基因等。人胰島素基因等。也可以是一些就有調(diào)控作用的因子。也可以是一些就有調(diào)控作用的因子。目的基因的獲取方法目的基因的獲取方法 基因文庫中獲?。ɑ蛭膸熘蝎@取（從已有的物種中從已有的物種中直接分離

2、直接分離） 人工合成人工合成 用用PCR技術擴增技術擴增鳥槍法、散彈射擊法鳥槍法、散彈射擊法供體供體細胞細胞DNADNA限限制制酶酶許多許多DNADNA片段片段載入載入運運載載體體導入導入受體受體細胞細胞擴增擴增產(chǎn)生產(chǎn)生特定特定性狀性狀分分離離目目的的基基因因從基因文庫獲得從基因文庫獲得該法最大的該法最大的缺點是帶有很大的盲目性，工作量大，缺點是帶有很大的盲目性，工作量大，成功率低成功率低。基因文庫基因文庫 基因組文庫基因組文庫部分基因文庫部分基因文庫如如:cDNA文庫文庫目的基因的mRNA逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄單鏈DNA合成合成雙鏈DNA（目的基因）蛋白質(zhì)氨基酸序列推測推測mRNA的核苷酸序列推測推測

3、結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列化學化學合成合成目的基因逆轉(zhuǎn)錄法化學合成（根據(jù)已知氨基酸序列直接合成DNA）利用PCR技術擴增目的基因原理原理: :DNADNA雙鏈復制雙鏈復制前提前提: :要有一段已要有一段已知目的基因知目的基因的脫氧核苷的脫氧核苷酸序列，以酸序列，以便合成便合成引物引物。 核心核心( (二二) )基因表達載體的構(gòu)建基因表達載體的構(gòu)建目的：使目的基因在受體細胞中目的：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在穩(wěn)定存在，并且，并且可以遺傳給下一代，同時使目的基因能夠可以遺傳給下一代，同時使目的基因能夠表達和表達和發(fā)揮作用發(fā)揮作用。a a、目的基因、目的基因b b、啟動子、啟動子c c、終止子、終止子d

4、 d、標記基因、標記基因檢測目的基因是否導入受體細胞檢測目的基因是否導入受體細胞，從而將含目的基因的細胞篩選出從而將含目的基因的細胞篩選出來來位于基因的末端位于基因的末端, ,終止轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄位于基因的首端位于基因的首端, ,是是RNARNA聚合酶聚合酶識別和結(jié)識別和結(jié)合位點，驅(qū)動轉(zhuǎn)錄合位點，驅(qū)動轉(zhuǎn)錄質(zhì)粒質(zhì)粒DNADNA分子分子限制酶處理限制酶處理一個切口一個切口兩個黏性末端兩個黏性末端兩個切口兩個切口獲得目的基因獲得目的基因DNADNA連接酶連接酶重組重組DNADNA分子（重組質(zhì)粒）分子（重組質(zhì)粒）同一種同一種過程：過程：: :( (三三) )轉(zhuǎn)化受體細胞轉(zhuǎn)化受體細胞1 1、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)化 2

5、2、方法、方法將目的基因?qū)雽⒛康幕驅(qū)胫参镏参锛毎毎麑⒛康幕驅(qū)雽⒛康幕驅(qū)雱游飫游锛毎毎麑⒛康幕驅(qū)雽⒛康幕驅(qū)胛⑸镂⑸锛毎毎r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法基因槍法花粉管通道法花粉管通道法顯微注射法顯微注射法感受態(tài)細胞法感受態(tài)細胞法目的基因進入目的基因進入_內(nèi)，并且在內(nèi)，并且在 受體細胞內(nèi)維持受體細胞內(nèi)維持_和和_的過程的過程受體細胞受體細胞穩(wěn)定穩(wěn)定表達表達( (四四) )目的基因的檢測與表達目的基因的檢測與表達檢查是否成功檢查是否成功1 1、篩選含有目的基因的受體細胞、篩選含有目的基因的受體細胞A A、檢測標記基因的有無來判斷目的基因是否導入、檢測標記基因的有無來判

6、斷目的基因是否導入B B、從核酸、蛋白質(zhì)水平篩選（分子水平）、從核酸、蛋白質(zhì)水平篩選（分子水平）檢測檢測檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNADNA上是否插入了目的基因上是否插入了目的基因檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNAmRNA檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)方法方法方法方法方法方法DNADNA分子雜交分子雜交DNADNA與與RNARNA分子雜交分子雜交抗原抗體雜交抗原抗體雜交( (四四) )目的基因的檢測與表達目的基因的檢測與表達檢查是否成功檢查是否成功1 1、篩選含有目的基因的受體細胞、篩選含有目的基因的受體細胞A A檢測標記基因的有

7、無來判斷目的基因是否導入檢測標記基因的有無來判斷目的基因是否導入B B從核酸、蛋白質(zhì)水平篩選從核酸、蛋白質(zhì)水平篩選通過特定性狀的產(chǎn)生與否來確定目的基因是否表達。通過特定性狀的產(chǎn)生與否來確定目的基因是否表達。鑒定鑒定抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等3、轉(zhuǎn)基因動物作的供體1、提高：2、改良品種： 遺傳病的治療：基因工程藥物、基因治療。遺傳病的治療：基因工程藥物、基因治療。 基因治療基因治療：指利用遺傳學的原理治療人類：指利用遺傳學的原理治療人類的疾病。利用正常的基因置換或彌補缺陷的疾病。利用正常的基因置換或彌補缺陷基因的治療方法?；虻闹委煼椒āＤ壳叭祟惢蛑委熤饕?/p>

8、在遺傳性疾病、腫瘤及某目前人類基因治療主要集中在遺傳性疾病、腫瘤及某些傳染性疾病。至些傳染性疾病。至1997年初，全世界共記錄了年初，全世界共記錄了2103例例基因治療病例（美國基因治療病例（美國1700例）。其中例）。其中68%是治療腫瘤是治療腫瘤的，的，19%是治療遺傳病的，是治療遺傳病的，12%治療傳染性疾病等。治療傳染性疾病等。 五、基因芯片五、基因芯片 從正常人的基因組中分離出從正常人的基因組中分離出DNADNA與與DNADNA芯片雜交就芯片雜交就可以得出標準圖譜；從病人的基因組中分離出可以得出標準圖譜；從病人的基因組中分離出DNADNA與與DNADNA芯片雜交就可以得出病變圖譜。芯

9、片雜交就可以得出病變圖譜。 通過比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的通過比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的DNADNA信息。信息。 基因芯片診斷技術以其快速、高效、敏感、經(jīng)濟、基因芯片診斷技術以其快速、高效、敏感、經(jīng)濟、平行化、自動化等特點，將成為一項現(xiàn)代化診斷新平行化、自動化等特點，將成為一項現(xiàn)代化診斷新技術。技術。環(huán) 境 保 護轉(zhuǎn)基因生物轉(zhuǎn)基因生物 安全嗎？安全嗎？二、對轉(zhuǎn)基因生物安全性的爭論二、對轉(zhuǎn)基因生物安全性的爭論焦點：食物安全、生物安全、環(huán)境安全焦點：食物安全、生物安全、環(huán)境安全源頭：科學水平的限制源頭：科學水平的限制轉(zhuǎn)基因植物可能會擴散到轉(zhuǎn)基因植物可能會擴散到種植區(qū)以外，成

10、為野生種種植區(qū)以外，成為野生種類或雜草類或雜草可能成為可能成為“入侵的外來入侵的外來物種物種”可能重組出對人類或其他可能重組出對人類或其他生物有害的病原體。生物有害的病原體。有可能使雜草成為除不有可能使雜草成為除不掉的掉的“超級雜草超級雜草”擴散到種植區(qū)以外的轉(zhuǎn)擴散到種植區(qū)以外的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物生命力很差基因農(nóng)作物生命力很差 新性狀的表現(xiàn)，必須有一新性狀的表現(xiàn)，必須有一定的水、肥等條件，以及定的水、肥等條件，以及配套的種植技術。配套的種植技術。由于存在生殖隔離，轉(zhuǎn)由于存在生殖隔離，轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物很難與其他基因農(nóng)作物很難與其他植物雜交。植物雜交。花粉傳播的距離有限，時花粉傳播的距離有限，時間有限。間有

11、限。H1N1H1N1亞型豬流感病毒毒株，亞型豬流感病毒毒株，該毒株包含有豬流感、禽該毒株包含有豬流感、禽流感和人流感三種流感病流感和人流感三種流感病毒的基因片斷毒的基因片斷. . 新聞報道不實，增加了新聞報道不實，增加了公眾對轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的公眾對轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的恐懼感。恐懼感。（可能會影響生態(tài)系統(tǒng)（可能會影響生態(tài)系統(tǒng)中原有的動態(tài)平衡）中原有的動態(tài)平衡）加劇環(huán)境污染加劇環(huán)境污染（危害其他動植生存或（危害其他動植生存或人體健康）人體健康）1.1.趨利避害，而不能因噎廢食趨利避害，而不能因噎廢食。2.2.完善相應的法令法規(guī)，利用法制手段確完善相應的法令法規(guī)，利用法制手段確保轉(zhuǎn)基因生物的安全性。保轉(zhuǎn)基因

12、生物的安全性。 3.3.增強科學家的法制意識，提高科學家的增強科學家的法制意識，提高科學家的研究道德水平。研究道德水平。一、生物武器一、生物武器1、什么是生物武器、什么是生物武器?戰(zhàn)爭中用來傷害人、畜，毀壞農(nóng)作物的致病微生物戰(zhàn)爭中用來傷害人、畜，毀壞農(nóng)作物的致病微生物及其毒素（也稱為生物戰(zhàn)劑），裝有生物戰(zhàn)劑的各及其毒素（也稱為生物戰(zhàn)劑），裝有生物戰(zhàn)劑的各種器材（如炸彈、炮彈、導彈彈頭和氣溶膠發(fā)生器、種器材（如炸彈、炮彈、導彈彈頭和氣溶膠發(fā)生器、布灑器等等）總稱為生物武器布灑器等等）總稱為生物武器 致病菌致病菌 炭疽桿菌、鼠疫菌、霍亂弧菌炭疽桿菌、鼠疫菌、霍亂弧菌 病毒病毒 天花病毒、鼠痘病毒天

13、花病毒、鼠痘病毒 生化毒劑生化毒劑 肉毒桿菌毒素肉毒桿菌毒素 基因重組的致病菌基因重組的致病菌 重組蠟狀桿菌重組蠟狀桿菌,重組流感病毒重組流感病毒,新型鼠新型鼠痘病毒痘病毒2.生物武器的種類生物武器的種類生物武器往往是那些傳染力強、致死迅速的微生物生物武器往往是那些傳染力強、致死迅速的微生物3、病原體散布的途徑、病原體散布的途徑 （直接）或者通過（食物、生活必需品（直接）或者通過（食物、生活必需品）等散布到敵方）等散布到敵方生物武器可能是一種煙霧或一包粉末，也可能是一群老生物武器可能是一種煙霧或一包粉末，也可能是一群老鼠或蒼蠅，病原體通過空氣、食物甚至皮膚等渠道侵入鼠或蒼蠅，病原體通過空氣、食

14、物甚至皮膚等渠道侵入人、畜體內(nèi)，迅速或緩慢致死，也可大規(guī)模毀傷農(nóng)作物。人、畜體內(nèi)，迅速或緩慢致死，也可大規(guī)模毀傷農(nóng)作物。生物武器與其他武器的區(qū)別是擁有生命力，能夠在宿主生物武器與其他武器的區(qū)別是擁有生命力，能夠在宿主體內(nèi)繁殖，并隨宿主移動散布到不同的地方。體內(nèi)繁殖，并隨宿主移動散布到不同的地方。生物武器離我們并不遙遠，不論是歷史上的生物武器離我們并不遙遠，不論是歷史上的事件，還是現(xiàn)實中的事件；也不論是中國，事件，還是現(xiàn)實中的事件；也不論是中國，還是外國。還是外國。4、生物武器的特點、生物武器的特點第一，致病力強，傳染性大；第一，致病力強，傳染性大；第二，有潛伏期，一般潛伏期的癥狀不明顯，難以及

15、時第二，有潛伏期，一般潛伏期的癥狀不明顯，難以及時發(fā)現(xiàn)；發(fā)現(xiàn)；第三，污染面積大，危害時間長，殺傷范圍達數(shù)百至第三，污染面積大，危害時間長，殺傷范圍達數(shù)百至數(shù)千平方公里；數(shù)千平方公里；第四，傳染途徑多；第四，傳染途徑多；第五，生物武器造價低，技術難度不大，隱秘性強，第五，生物武器造價低，技術難度不大，隱秘性強，可以在任何地方研制和生產(chǎn)?？梢栽谌魏蔚胤窖兄坪蜕a(chǎn)。二、禁止生物武器公約二、禁止生物武器公約 1972 1972年年4 4月月1010日日, ,蘇聯(lián)蘇聯(lián), ,美國美國, ,英國分別簽英國分別簽署了署了 ; 19981998年年1111月月2525日中國也加入了這一公約日中國也加入了這一公約. .蛋白質(zhì)是一切生命活動的體現(xiàn)者?；蚩刂频鞍踪|(zhì)的合成第三節(jié)第三節(jié) 蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程一、蛋白質(zhì)工程的概念一、蛋白質(zhì)工程的概念通過物理化學與生物化學等技術了解通過物理化學與生物化學等技術了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能，并借助計算機蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能，并借助計算機輔助設計、基因定點誘變和重組技術輔助設計、基因定點誘變和重組技術DNA技術改造基因，以定向改造天然技術改造基因，以定向