基因工程的發(fā)展與應(yīng)用課件

第三章基因工程的開展與應(yīng)用12/28/20221第三章基因工程的開展與應(yīng)用12/28/20221三大理論發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)四十年代，證明了DNA是生物的遺 傳物質(zhì)，是遺傳信息的攜帶者。20世紀(jì)五十年代，提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型學(xué)說。20世紀(jì)六十年代，確定了遺傳信息的傳遞 方式，即遺傳學(xué)的中心法則。破譯了 64個遺傳密碼。12/28/20222三大理論發(fā)現(xiàn)12/28/2022212/28/2022312/28/20223三大技術(shù)發(fā)現(xiàn)1970年，發(fā)現(xiàn)DNA限制性內(nèi)切酶：為DNA體外重組提供剪刀1970年，發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶，為制備真 核基因奠定了基礎(chǔ)載體技術(shù)1973年質(zhì)粒作為基因工程的載體12/28/20224三大技術(shù)發(fā)現(xiàn)12/28/20224StanleyN.CohenHerbertW.Boyer1973年，StanleyN.Cohen與HerbertW.Boyer合作，把非洲爪蟾的編碼核糖體基因的DNA片斷，同pSC101質(zhì)粒重組，并導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞。轉(zhuǎn)化子細(xì)胞分析結(jié)果表明動物的基因的確進(jìn)入到大腸桿菌細(xì)胞，并轉(zhuǎn)錄出相應(yīng)的mRNA產(chǎn)物。12/28/20225StanleyN.CohenHerbertW.Boy基因工程的開展與應(yīng)用基因工程藥物基因工程疫苗基因診斷基因治療基因工程新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用12/28/20226基因工程的開展與應(yīng)用基因工程藥物12/28/2022612/28/2022712/28/2022712/28/2022812/28/202281990年，美國首次施行人體基因治療獲得成功。1991年，美國倡導(dǎo)人類基因組方案。12/28/202291990年，美國首次施行人體基因治療獲得成功。12/28/2人類基因組方案人類基因組包括分布于46條染色體的30億余核苷酸對。人類基因組可能含30,000-35,000個基因。12/28/202210人類基因組方案人類基因組包括分布于46條染色體的30億余核苷人類基因組計劃最終目的是測定基因組的全部序列，弄清整個基因組的結(jié)構(gòu)、功能及其表達(dá)產(chǎn)物，徹底了解人類生命活動本質(zhì)。12/28/202211人類基因組計劃最終目的是測定基因組的全部序列，弄清整個基因組人類基因組方案的開展1999年12月1日，人類第22號染色體DNA全序列測定完成。2000年4月6日，美國Celera遺傳信息公司宣布，該公司已破譯出一名實驗者的完整遺傳密碼。2000年5月，科學(xué)家聚集美國冷泉港，宣布人類基因組草圖的完成。12/28/202212人類基因組方案的開展1999年12月1日，人類第22號染色體6國科學(xué)家組成的人類基因組中心主要研究比例美國：WASH＆MIT等7家研究中心，奉獻(xiàn)率為54％。英國：SANGER一家研究中心，奉獻(xiàn)率為33％。日本：RIKEN等兩家研究中心，奉獻(xiàn)率為7％。法國：GENOSCOPE研究中心，奉獻(xiàn)率為2.8％。德國：IMB等3家研究中心，奉獻(xiàn)率為2.2％。中國：北京華大研究中心、國家南、北方基因研究中心等三家，奉獻(xiàn)率為1％。12/28/2022136國科學(xué)家組成的人類基因組中心主要研究比例美國：WASH＆M二000年六月二十六日克林頓宣布人類基因組草圖繪制完成12/28/202214二000年六月二十六日克林頓宣布12/28/202214

這是人類基因組計劃首席科學(xué)家美國國家人類基因組研究所所長弗朗西斯·柯林斯在介紹情況。12/28/202215這是人類基因組計劃首席科學(xué)家12/28/202215人類基因組草圖根本信息由31.65億bp組成含3～3.5萬個基因基因在染色體上不是均勻分布的，有些區(qū)域有很多的基因，有些區(qū)域〔約1/4〕那么象“荒漠〞。不同種族有99.99%的一樣基因，并不比同一種族不同個體之間的差異大。12/28/202216人類基因組草圖根本信息由31.65億bp組成12/28/20

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AstretchofgenomefromtheXchromo-someofHomosapienhttp:///entrez/viewer.fcgi?val=2276452&db=Nucleotide&dopt=GenBankThecompletegenomehas2,000,000suchPages基因組非常巨大12/28/2022171tgctgagaaaacatcaag12/28/20221812/28/202218中國人類基因組方案1993年，中國人類基因組方案〔CHGP〕啟動，首先開展了“中華民族基因組中假設(shè)干位點基因構(gòu)造的研究〞。1997年，我國啟動了“重大疾病相關(guān)基因的定位、克隆、構(gòu)造與功能研究〞工程。之后，在上海和北京相繼成立了國家人類基因組南、北兩個中心。12/28/202219中國人類基因組方案1993年，中國人類基因組方案〔CHGP〕中國人類基因組方案研究成果1%測序任務(wù)，第三條染色體3000萬bp2.準(zhǔn)確度99.99%3.發(fā)現(xiàn)142個基因，其中80個為預(yù)測基因12/28/202220中國人類基因組方案研究成果1%測序任務(wù)，12/28/2022人類基因組方案1%測序中國實驗室12/28/202221人類基因組方案1%測序中國實驗室12/28/202221水稻基因組破譯大事記我國科學(xué)家成功繪制出水稻基因組圖譜，得到相關(guān)科學(xué)家的高度評價，被譽為“里程碑〞和“世界級〞的成就。1999年10月起，科學(xué)家開場醞釀雜交水稻基因組方案。2000年5月11日，中科院基因組信息學(xué)中心暨北京華大基因研究中心、國家雜交水稻工程技術(shù)研究中心和中科院遺傳所３家單位聯(lián)合宣布實施“中國超級雜交水稻基因組方案〞。

12/28/202222水稻基因組破譯大事記我國科學(xué)家成功繪制出水稻基因組圖2000年5月16日，頂級雜志?科學(xué)?詳細(xì)報道了這一方案2001年7月，SUN10000大型計算機到位，雜交水稻父本全方面采用“鳥槍法〞測序。2001年9月20日，“工作框架圖〞根本完成。2001年10月12日，中科院、國家計委、科技部聯(lián)合宣布完成了水稻基因組的“工作框架圖〞12/28/2022232000年5月16日，頂級雜志?科學(xué)?詳細(xì)報道了這一方案12

2002年4月4日，中國科學(xué)院和美國?科學(xué)?雜志在京聯(lián)合舉行通報會宣布，中國科學(xué)家成功繪制出水稻基因組圖譜。４月５日在美國出版的?科學(xué)?雜志以封面文章的形式發(fā)表了中國科學(xué)家有關(guān)水稻基因組的論文，獲得國際同行的高度評價，引起全世界的關(guān)注。12/28/20222412/28/20222412/28/20222512/28/20222512/28/20222612/28/20222612/28/20222712/28/202227后基因組時代序幕拉開

人類基因組測序完成后，更加繁重艱巨的工作還在前面。蛋白質(zhì)扮演著構(gòu)筑生命大廈的“磚塊”角色，其中可能隱藏著開發(fā)疾病診斷新方法和新藥物的“鑰匙”。12/28/202228后基因組時代序幕拉開人類基因組測序完成后，更加繁重

基因數(shù)是3萬、4萬還是10萬人類遺傳基因數(shù)量比原先估計的少很多。目前研究表明，人類基因組中約有3萬至4萬個蛋白編碼基因，僅僅是果蠅基因數(shù)目的兩倍，人有而鼠沒有的基因只有300個?，F(xiàn)在兩大科研小組的數(shù)據(jù)是從DNA水平上得出的；而“人類有10萬個基因”則是從RNA水平上得出的結(jié)論。12/28/202229基因數(shù)是3萬、4萬還是10萬基因工程如日中天僅舉幾例利用基因工程構(gòu)建新的微生物，分解纖維素，生產(chǎn)葡萄糖；利用基因工程構(gòu)建新的微生物，處理三廢；新型植物固氮菌的構(gòu)建；將固氮基因轉(zhuǎn)移到非豆科植物中；12/28/202230基因工程如日中天僅舉幾例12/28/202230環(huán)境污染治理：

基因工程做成的“超級細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。如吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。

12/28/202231環(huán)境污染治理：

基因工程做成的“超級細(xì)菌”能吞食和分解多科學(xué)家研究出可預(yù)防心臟病的

轉(zhuǎn)基因大豆新華網(wǎng)倫敦2021年11月3日電：據(jù)英國?泰晤士報?網(wǎng)站3日報道，美國科學(xué)家研究出一種能預(yù)防心臟病的轉(zhuǎn)基因大豆，這是第一種能對人體安康產(chǎn)生直接作用的轉(zhuǎn)基因食品。如果接下來的試驗獲得成功，這種大豆有望于四年內(nèi)投入市場。12/28/202232科學(xué)家研究出可預(yù)防心臟病的

轉(zhuǎn)基因大豆新華網(wǎng)倫敦2021年據(jù)報道，美國南達(dá)科他大學(xué)進(jìn)展的試驗說明，從這種轉(zhuǎn)基因大豆中提煉出的豆油可以增加長鏈歐米加3脂肪酸在人類血液中的濃度。這種酸主要存在于三文魚、鱒魚和新鮮金槍魚等富含油的魚類體內(nèi)。歐米加3脂肪酸可以預(yù)防心血管疾病和糖尿病，而且有助于青少年腦細(xì)胞發(fā)育。12/28/202233據(jù)報道，美國南達(dá)科他大學(xué)進(jìn)展的試驗說明，從

淡綠、橘黃、淺紅、金黃……用這些天然彩色蠶繭絲無需染色而織成色彩斑斕的綢緞，兼具華美外觀和環(huán)保內(nèi)質(zhì)。通過基因重組法選育高產(chǎn)彩色繭蠶品種。12/28/202234淡綠、橘黃、淺紅、金黃……用這些天然彩色蠶繭絲無需第三章基因工程的開展與應(yīng)用12/28/202235第三章基因工程的開展與應(yīng)用12/28/20221三大理論發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)四十年代，證明了DNA是生物的遺 傳物質(zhì)，是遺傳信息的攜帶者。20世紀(jì)五十年代，提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型學(xué)說。20世紀(jì)六十年代，確定了遺傳信息的傳遞 方式，即遺傳學(xué)的中心法則。破譯了 64個遺傳密碼。12/28/202236三大理論發(fā)現(xiàn)12/28/2022212/28/20223712/28/20223三大技術(shù)發(fā)現(xiàn)1970年，發(fā)現(xiàn)DNA限制性內(nèi)切酶：為DNA體外重組提供剪刀1970年，發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶，為制備真 核基因奠定了基礎(chǔ)載體技術(shù)1973年質(zhì)粒作為基因工程的載體12/28/202238三大技術(shù)發(fā)現(xiàn)12/28/20224StanleyN.CohenHerbertW.Boyer1973年，StanleyN.Cohen與HerbertW.Boyer合作，把非洲爪蟾的編碼核糖體基因的DNA片斷，同pSC101質(zhì)粒重組，并導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞。轉(zhuǎn)化子細(xì)胞分析結(jié)果表明動物的基因的確進(jìn)入到大腸桿菌細(xì)胞，并轉(zhuǎn)錄出相應(yīng)的mRNA產(chǎn)物。12/28/202239StanleyN.CohenHerbertW.Boy基因工程的開展與應(yīng)用基因工程藥物基因工程疫苗基因診斷基因治療基因工程新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用12/28/202240基因工程的開展與應(yīng)用基因工程藥物12/28/2022612/28/20224112/28/2022712/28/20224212/28/202281990年，美國首次施行人體基因治療獲得成功。1991年，美國倡導(dǎo)人類基因組方案。12/28/2022431990年，美國首次施行人體基因治療獲得成功。12/28/2人類基因組方案人類基因組包括分布于46條染色體的30億余核苷酸對。人類基因組可能含30,000-35,000個基因。12/28/202244人類基因組方案人類基因組包括分布于46條染色體的30億余核苷人類基因組計劃最終目的是測定基因組的全部序列，弄清整個基因組的結(jié)構(gòu)、功能及其表達(dá)產(chǎn)物，徹底了解人類生命活動本質(zhì)。12/28/202245人類基因組計劃最終目的是測定基因組的全部序列，弄清整個基因組人類基因組方案的開展1999年12月1日，人類第22號染色體DNA全序列測定完成。2000年4月6日，美國Celera遺傳信息公司宣布，該公司已破譯出一名實驗者的完整遺傳密碼。2000年5月，科學(xué)家聚集美國冷泉港，宣布人類基因組草圖的完成。12/28/202246人類基因組方案的開展1999年12月1日，人類第22號染色體6國科學(xué)家組成的人類基因組中心主要研究比例美國：WASH＆MIT等7家研究中心，奉獻(xiàn)率為54％。英國：SANGER一家研究中心，奉獻(xiàn)率為33％。日本：RIKEN等兩家研究中心，奉獻(xiàn)率為7％。法國：GENOSCOPE研究中心，奉獻(xiàn)率為2.8％。德國：IMB等3家研究中心，奉獻(xiàn)率為2.2％。中國：北京華大研究中心、國家南、北方基因研究中心等三家，奉獻(xiàn)率為1％。12/28/2022476國科學(xué)家組成的人類基因組中心主要研究比例美國：WASH＆M二000年六月二十六日克林頓宣布人類基因組草圖繪制完成12/28/202248二000年六月二十六日克林頓宣布12/28/202214

這是人類基因組計劃首席科學(xué)家美國國家人類基因組研究所所長弗朗西斯·柯林斯在介紹情況。12/28/202249這是人類基因組計劃首席科學(xué)家12/28/202215人類基因組草圖根本信息由31.65億bp組成含3～3.5萬個基因基因在染色體上不是均勻分布的，有些區(qū)域有很多的基因，有些區(qū)域〔約1/4〕那么象“荒漠〞。不同種族有99.99%的一樣基因，并不比同一種族不同個體之間的差異大。12/28/202250人類基因組草圖根本信息由31.65億bp組成12/28/20

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AstretchofgenomefromtheXchromo-someofHomosapienhttp:///entrez/viewer.fcgi?val=2276452&db=Nucleotide&dopt=GenBankThecompletegenomehas2,000,000suchPages基因組非常巨大12/28/2022511tgctgagaaaacatcaag12/28/20225212/28/202218中國人類基因組方案1993年，中國人類基因組方案〔CHGP〕啟動，首先開展了“中華民族基因組中假設(shè)干位點基因構(gòu)造的研究〞。1997年，我國啟動了“重大疾病相關(guān)基因的定位、克隆、構(gòu)造與功能研究〞工程。之后，在上海和北京相繼成立了國家人類基因組南、北兩個中心。12/28/202253中國人類基因組方案1993年，中國人類基因組方案〔CHGP〕中國人類基因組方案研究成果1%測序任務(wù)，第三條染色體3000萬bp2.準(zhǔn)確度99.99%3.發(fā)現(xiàn)142個基因，其中80個為預(yù)測基因12/28/202254中國人類基因組方案研究成果1%測序任務(wù)，12/28/2022人類基因組方案1%測序中國實驗室12/28/202255人類基因組方案1%測序中國實驗室12/28/202221水稻基因組破譯大事記我國科學(xué)家成功繪制出水稻基因組圖譜，得到相關(guān)科學(xué)家的高度評價，被譽為“里程碑〞和“世界級〞的成就。1999年10月起，科學(xué)家開場醞釀雜交水稻基因組方案。2000年5月11日，中科院基因組信息學(xué)中心暨北京華大基因研究中心、國家雜交水稻工程技術(shù)研究中心和中科院遺傳所３家單位聯(lián)合宣布實施“中國超級雜交水稻基因組方案〞。

12/28/202256水稻基因組破譯大事記我國科學(xué)家成功繪制出水稻基因組圖2000年5月16日，頂級雜志?科學(xué)?詳細(xì)報道了這一方案2001年7月，SUN10000大型計算機到位，雜交水稻父本全方面采用“鳥槍法〞測序。2001年9月20日，“工作框架圖〞根本完成。2001年10月12日，中科院、國家計委、科技部聯(lián)合宣布完成了水稻基因組的“工作框架圖〞12/28/2022572000年5月16日，頂級雜志?科學(xué)?詳細(xì)報道了這一方案12

2002年4月4日，中國科學(xué)院和美國?科學(xué)?雜志在京聯(lián)合舉行通報會宣布，中國科學(xué)家成功繪制出水稻基因組圖譜。４月５日在美國出版的?科學(xué)?雜