第四章现代农业基因工程课件.ppt

1、现代农业基因现代农业基因 工程工程Predicted changes in population and food consumption生产更多的粮食及农产品生产更多的粮食及农产品生产更好的粮食及农产品生产更好的粮食及农产品生物技术生物技术基因工程基因工程细胞工程细胞工程蛋白质与酶工程蛋白质与酶工程发酵工程发酵工程中心法则中心法则 DNARNA 蛋白质蛋白质 转录转录 转译转译基因工程基因工程 在体外将核酸分子插入病毒、质在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其它载体分子，并使之进入粒或其它载体分子，并使之进入原先没有这类分子的寄主细胞内，原先没有这类分子的寄主细胞内，并能持续稳定地繁殖。并能持续

2、稳定地繁殖。基因工程步骤基因工程步骤1、从复杂的生物体中分离出带有目的基因、从复杂的生物体中分离出带有目的基因 的的DNA片段。片段。2、体外将外源、体外将外源DNA片段连接到能够自我复片段连接到能够自我复 制并具有选择信号的载体分子上，形成制并具有选择信号的载体分子上，形成 重组重组DNA分子。分子。3、将重组、将重组DNA分子转移到适当的寄主细胞分子转移到适当的寄主细胞 中，并与之一起增殖。中，并与之一起增殖。4、筛选出获得重组、筛选出获得重组DNA分子的寄主细胞克隆。分子的寄主细胞克隆。5、从筛选获得的转化子克隆提取出已得到扩、从筛选获得的转化子克隆提取出已得到扩 增的目的基因。增的目的

3、基因。6、将目的基因克隆到表达载体上，导入寄主、将目的基因克隆到表达载体上，导入寄主 细胞，使之在新的背景下实现功能表达。细胞，使之在新的背景下实现功能表达。植物转基因技术植物转基因技术获得高效表达外源基因的纯合稳定的转获得高效表达外源基因的纯合稳定的转基因植物，也就是外源基因能在这一新基因植物，也就是外源基因能在这一新的环境中的环境中“安家落户安家落户”、“稳扎稳打稳扎稳打”。要实现这一目的，需要考虑以下三个要要实现这一目的，需要考虑以下三个要素：植物受体系统、植物表达载体系统、素：植物受体系统、植物表达载体系统、转基因方法转基因方法植物受体系统植物受体系统愈伤组织再生系统愈伤组织再生系统直

4、接分化再生系统直接分化再生系统原生质体再生系统原生质体再生系统植物表达载体系统植物表达载体系统质粒载体系统质粒载体系统病毒载体系统病毒载体系统外源基因导入植物细胞的方法外源基因导入植物细胞的方法 Ti质粒介导的基因转移质粒介导的基因转移 基因枪法基因枪法 病毒载体病毒载体 直接将直接将DNA导入植物导入植物细胞原生质体细胞原生质体 显微注射法显微注射法 电击法电击法 脂质体融合脂质体融合外源基因导入植物的主要方法外源基因导入植物的主要方法农杆菌介导法农杆菌介导法基因枪法基因枪法PEG介导的原生质体转化介导的原生质体转化花粉管通道法花粉管通道法Ti-PlasmidT-DNALeft Border

5、Right BorderTumourformationVirulenceRegionReplicationOpineCatabolism农杆菌农杆菌Ti质粒图谱质粒图谱分泌分泌乙酰丁香酮Pi-VirA诱导诱导Vir基因表达从质粒中切出T-DNA核核DNAT-DNAVirGPiVirD2ATP可能存在植物细胞可能存在植物细胞受体受体VirBVirD4VirD4核孔核孔冠瘿碱T-DNA细胞分裂素植物生细胞分裂素植物生长素长素分泌分泌农杆菌农杆菌植物细胞植物细胞CNCWCM伤害伤害农杆菌与植物互作的可能机制农杆菌与植物互作的可能机制Plasmid DNARegenerationSouthern bl

6、otbombardment DNA transformationBombardment of callus 植物抗病虫基因工程植物抗病虫基因工程病害：真菌、细菌、病毒、线虫病害：真菌、细菌、病毒、线虫虫害：虫害：常规方法：传统育种方法常规方法：传统育种方法 施用化学杀虫剂施用化学杀虫剂 其它措施其它措施转基因植物转基因植物Striped Stem Borer抗真菌植物基因工程抗真菌植物基因工程1、抗病基因、抗病基因2、降解真菌细胞壁的抗真菌蛋白：、降解真菌细胞壁的抗真菌蛋白：几丁质酶几丁质酶 -1,3-1,3葡聚糖葡聚糖3 3、抗真菌蛋白：、抗真菌蛋白：核糖体失活蛋白核糖体失活蛋白 thion

7、insthionins defensins defensins4、渗调蛋白、渗调蛋白5、抗真菌次生代谢产物的基因、抗真菌次生代谢产物的基因6、降解真菌产生的毒素、降解真菌产生的毒素抗细菌基因工程抗细菌基因工程 1 1、抗病基因、抗病基因 2 2、抗毒素基因、抗毒素基因 3 3、其它植物抗病因子：、其它植物抗病因子：thioninsthionins 4 4、非植物抗病基因、非植物抗病基因 溶菌酶溶菌酶 抗菌肽抗菌肽 植物抗体植物抗体 反义基因反义基因 抗病毒基因工程抗病毒基因工程（一）来源于植物的基因（一）来源于植物的基因 1.1.抗病基因抗病基因 2.PR2.PR蛋白蛋白 3.3.商陆抗病毒蛋

8、白商陆抗病毒蛋白（二）来源于病毒的基因（二）来源于病毒的基因 1.1.外壳蛋白外壳蛋白 2.2.复制酶复制酶 3.3.移动蛋白移动蛋白 4.4.其它蛋白其它蛋白（三）卫星（三）卫星RNARNA分子分子（四）作用于病毒的抗性（四）作用于病毒的抗性 1.1.抗体抗体 2.2.RNaseRNase 3.3.干扰素干扰素（五）反义（五）反义RNARNA（六）核酶（六）核酶抗除草剂基因工程抗除草剂基因工程1.将某种酶的基因转移到作物中，这将某种酶的基因转移到作物中，这 种酶能够分解除草剂种酶能够分解除草剂2.针对除草剂可通过识别和破坏光合作针对除草剂可通过识别和破坏光合作用及氨基酸合成所需要的酶来杀死植

9、用及氨基酸合成所需要的酶来杀死植物的特点，把该酶的基因导入植物物的特点，把该酶的基因导入植物3.改变除草剂识别酶的位点，改变该酶改变除草剂识别酶的位点，改变该酶蛋白的氨基酸序列，蛋白的氨基酸序列，4.用于快速检测和提高杂交稻纯度用于快速检测和提高杂交稻纯度生物固氮生物固氮提高光合作用效率提高光合作用效率基因工程改良品质基因工程改良品质一、种子贮藏蛋白：与小麦面粉作成生面团后的一、种子贮藏蛋白：与小麦面粉作成生面团后的粘弹性与面包烘烤质量密切相关（麦醇溶蛋白和粘弹性与面包烘烤质量密切相关（麦醇溶蛋白和麦角蛋白）麦角蛋白）二、二、通过加入一些原本缺乏的必需氨基酸的密码通过加入一些原本缺乏的必需氨基

10、酸的密码子来提高种子贮蛋白营养品质（单子叶甲硫氨酸子来提高种子贮蛋白营养品质（单子叶甲硫氨酸多、双子叶赖氨酸多）多、双子叶赖氨酸多）玉米醇溶蛋白导入烟草，表达量占种子总蛋白玉米醇溶蛋白导入烟草，表达量占种子总蛋白16%16%。巴西坚果巴西坚果2S2S清蛋白（富含甲硫氨酸清蛋白（富含甲硫氨酸MetMet）导入烟草和）导入烟草和油菜，烟草表达量为种子总蛋白油菜，烟草表达量为种子总蛋白80%80%，MetMet净增净增30%30%。油菜表达量为种子总蛋白油菜表达量为种子总蛋白40%40%，MetMet净增净增33%33%。利用基因工程进行保鲜利用基因工程进行保鲜ACC合成酶合成酶乙烯合成酶乙烯合成酶

11、 反义反义RNA技术技术 利用基因工程获得作物雄性不育系利用基因工程获得作物雄性不育系 从花药发育和花粉形成过程中分离到特从花药发育和花粉形成过程中分离到特异性启动子与核糖核酸酶（异性启动子与核糖核酸酶（RNase）基）基因连接，而后导入油菜，获得油菜不育因连接，而后导入油菜，获得油菜不育系。系。毒性基因导入作物，使其在花药或花粉毒性基因导入作物，使其在花药或花粉发育过程中表达。发育过程中表达。植物抗逆基因工程植物抗逆基因工程 渗透蛋白基因与耐盐有关渗透蛋白基因与耐盐有关 热休克蛋白基因热休克蛋白基因 热稳定酶基因热稳定酶基因 抗冻蛋白基因抗冻蛋白基因植物基因工程与医疗保健用品生产植物基因工程

12、与医疗保健用品生产 植物可为人提供药物、酶制剂、生化试剂、植物可为人提供药物、酶制剂、生化试剂、化化妆用品、食品添加剂：妆用品、食品添加剂：美国美国Scripps研究所用烟草表达单克隆抗体，表研究所用烟草表达单克隆抗体，表达量达叶子总蛋白达量达叶子总蛋白1.3%，1%左右烟草土地面积左右烟草土地面积可生产可生产270千克抗体，供千克抗体，供27万癌症患者万癌症患者1年治疗年治疗 美国美国Bio-resources公司用植物基因工程手段生产公司用植物基因工程手段生产白细胞介素白细胞介素-2 荷兰用转基因马铃薯生产人的血清蛋白荷兰用转基因马铃薯生产人的血清蛋白 韩国用转基因和番茄生产人的胰岛素韩国

13、用转基因和番茄生产人的胰岛素 我国利用转基因烟草生产天花粉蛋白我国利用转基因烟草生产天花粉蛋白Production of speciality chemicalsEnkephalinsFatty acidsHuman serum albuminSugar monomersSugar thermoplastic polymersVaccines(e.g.hepatitis)Dupont公司公司1997年收购美国最大种子公司年收购美国最大种子公司先锋种子公司的先锋种子公司的20%股权，股权，1999全部兼并。全部兼并。Novatis公司以公司以6亿美元建农业发现研究所亿美元建农业发现研究所AgrE

14、vo公司加强基因组与组合化学的结合公司加强基因组与组合化学的结合Monsanto公司与千年制药公司合作成立公司与千年制药公司合作成立Cereon基因组公司基因组公司杜邦公司杜邦公司人数：人数：5000多名科学家（多名科学家（300华人）华人）投入：每年投入：每年13亿美元亿美元目标：目标：10年内年内25%纤维素来自采用生物技纤维素来自采用生物技术的天然材料术的天然材料玉米玉米聚酯材料单体聚酯材料单体新型合成纤维丝新型合成纤维丝亚利桑那州的蜘蛛亚利桑那州的蜘蛛克隆腺体相关的基克隆腺体相关的基因因细菌表达细菌表达蛛蛋白溶液蛛蛋白溶液（抽丝装置）（抽丝装置）晶莹的蛛丝晶莹的蛛丝New Produc

15、tCrop Biotechnology Products for the FutureSpeciality ChemicalsPharmaceuticalsFood ProcessingAgronomic Traits1995200020052010Other389(7.3%)Insect Resistant 1258(23.9%)Viral Resistant 518(9.87%)Agronomic Properties 288(5.4%)Herbicide Tolerant 1513(28.7%)Fungal Resistant252(4.7%)Product Quality1042(19

16、.8%)Field Releases:Most Frequent Categories 1987 to 1998(3/31/99)John Maddox:What Remains to be Discovered 植物是合成的庞然大物植物是合成的庞然大物 除钢筋和混凝土外，它们可以合成除钢筋和混凝土外，它们可以合成任何物质任何物质动物基因工程改良动物品种动物基因工程改良动物品种1、抗病毒、抗病毒 抗猪瘟病毒的转基因猪抗猪瘟病毒的转基因猪 抗口蹄疫病毒的转基因兔抗口蹄疫病毒的转基因兔 抗白血病病毒的转基因鸡和小鼠抗白血病病毒的转基因鸡和小鼠 基因工程疫苗（家禽球虫病疫苗、基因工程疫苗（家禽球虫病

17、疫苗、狂犬病疫苗）狂犬病疫苗）2、提高生长速度、提高生长速度 大型鼠的生长激素基因与小型鼠的大型鼠的生长激素基因与小型鼠的基因融合，基因融合，21只小鼠只小鼠7只在一周内生只在一周内生长迅速，有长迅速，有6只小鼠比一般的同科小只小鼠比一般的同科小鼠大鼠大2.8倍。倍。把生长激素导入鲤鱼，获得生长速把生长激素导入鲤鱼，获得生长速度明显加快的转基因鲤鱼。度明显加快的转基因鲤鱼。通过遗传工程培育的微生物来生产通过遗传工程培育的微生物来生产生长激素，然后注射猪，猪瘦肉增生长激素，然后注射猪，猪瘦肉增加加1518%。牛注射生长激素，使牛奶产量增加牛注射生长激素，使牛奶产量增加30%。3、改良动物适应性、

18、改良动物适应性 鲶鱼耐寒性较差，将耐寒性基因和鲶鱼耐寒性较差，将耐寒性基因和生长激素导入鲶鱼生长激素导入鲶鱼4、改良动物的生产性状、改良动物的生产性状 澳大利亚将老鼠的唾液腺中提取出澳大利亚将老鼠的唾液腺中提取出的老鼠表皮生长因子给羊注射，能的老鼠表皮生长因子给羊注射，能在毛囊深处使毛纤维变细变脆。在毛囊深处使毛纤维变细变脆。3、改良动物适应性、改良动物适应性 鲶鱼耐寒性较差，将耐寒性基因和鲶鱼耐寒性较差，将耐寒性基因和生长激素导入鲶鱼生长激素导入鲶鱼4、改良动物的生产性状、改良动物的生产性状 澳大利亚将老鼠的唾液腺中提取出澳大利亚将老鼠的唾液腺中提取出的老鼠表皮生长因子给羊注射，能的老鼠表皮

19、生长因子给羊注射，能在毛囊深处使毛纤维变细变脆。在毛囊深处使毛纤维变细变脆。聪明鼠聪明鼠美国华裔生物学家钱卓领导的研究小组，美国华裔生物学家钱卓领导的研究小组，通过为小鼠注入一种叫通过为小鼠注入一种叫RNIB的基因成的基因成功培育出一批功培育出一批“聪明聪明”的实验鼠。与普的实验鼠。与普通小鼠相比，它们学习得更快，记忆时通小鼠相比，它们学习得更快，记忆时间更长，对新事物更为敏感，对环境的间更长，对新事物更为敏感，对环境的变化更能灵活适应。变化更能灵活适应。动物反应器动物反应器 人血液凝固因子人血液凝固因子IX和人和人-1抗胰蛋白酶抗胰蛋白酶基因注入羊，羊奶中表达了人血液凝固基因注入羊，羊奶中表

20、达了人血液凝固因子因子IX和人和人-1抗胰蛋白酶。抗胰蛋白酶。转基因羊表达人干扰素转基因羊表达人干扰素 转基因羊生产组织型纤溶酶原激活剂和转基因羊生产组织型纤溶酶原激活剂和凝血凝血IX因子因子 上海用转基因羊生产人凝血因子上海用转基因羊生产人凝血因子植物细胞工程植物细胞工程 组培：组培：选择合适的外植体选择合适的外植体 除去病原菌和杂菌除去病原菌和杂菌 配制适宜培养基配制适宜培养基 诱导去分化阶段诱导去分化阶段 继代培养阶段继代培养阶段 生根生芽阶段生根生芽阶段 移栽成活阶段移栽成活阶段 原生质体融合原生质体融合 花药培养花药培养组织培养繁殖组织培养繁殖优良品种快速繁殖优良品种快速繁殖 遗传育

21、种研究遗传育种研究 种质资源保存及交换种质资源保存及交换 植物组织培养的原理植物组织培养的原理植物细胞全能性植物细胞全能性细胞分化和形态建成细胞分化和形态建成植物的再生作用植物的再生作用组织培养的过程组织培养的过程组织培养即无菌培养，也就是要求培养的材料不带有杂菌。组织培养即无菌培养，也就是要求培养的材料不带有杂菌。外植体取材（包括器官，组织，细胞等）外植体取材（包括器官，组织，细胞等）外植体经灭菌，接种到相应的培养基中，待到生长一定阶外植体经灭菌，接种到相应的培养基中，待到生长一定阶段，继代到相应培养基。段，继代到相应培养基。使其分化芽、根成为完整的新植株使其分化芽、根成为完整的新植株 等到

22、植株有发达的根系，可以把其从试管内移入土壤中。等到植株有发达的根系，可以把其从试管内移入土壤中。经过一段时间驯苗，可以移栽大田生产经过一段时间驯苗，可以移栽大田生产草莓草莓国兰国兰大花惠大花惠 兰兰文心兰文心兰一品红一品红扶扶 郎花郎花动物细胞工程动物细胞工程 单克隆抗体单克隆抗体 核移植核移植 1997年，英国年，英国Roslin所所Wilmut博士用乳腺细胞的博士用乳腺细胞的细胞核克隆一只绵羊细胞核克隆一只绵羊“多莉多莉”1998年，日本用母牛输卵管细胞的细胞核成功克年，日本用母牛输卵管细胞的细胞核成功克隆出隆出“能都能都”和和“加贺加贺”1999年，美国用卵泡细胞的细胞核克隆成功小鼠年，

23、美国用卵泡细胞的细胞核克隆成功小鼠“卡缭丽娜卡缭丽娜”，并再克隆出下一代，祖孙三代，并再克隆出下一代，祖孙三代22只只 1999年美国华裔科学家杨向中用母牛（年美国华裔科学家杨向中用母牛（13岁）耳岁）耳朵细胞的细胞核成功克隆出朵细胞的细胞核成功克隆出“艾米艾米”A羊：羊：乳腺细胞乳腺细胞 取出乳腺细胞取出乳腺细胞 取出细胞核取出细胞核 电激融合，植入乳腺细胞核电激融合，植入乳腺细胞核B羊：去核的卵细胞羊：去核的卵细胞 体外进行早期胚胎发育体外进行早期胚胎发育绵羊绵羊C：胚胎植入绵羊胚胎植入绵羊C子宫中子宫中 绵羊绵羊C产下遗传性质与绵羊产下遗传性质与绵羊A完全相同完全相同 的的“多莉多莉”羊

24、羊 作用作用1.遗传背景完全一致的克隆动物遗传背景完全一致的克隆动物将有利于开展对动物生长、发育、将有利于开展对动物生长、发育、衰老和健康等机理研究衰老和健康等机理研究2.有利于大量培养品质优良的家有利于大量培养品质优良的家畜畜3.经转基因的克隆哺乳动物将为经转基因的克隆哺乳动物将为人类提供源源不断的廉价药品人类提供源源不断的廉价药品4.濒临灭种哺乳动物的保护工作濒临灭种哺乳动物的保护工作蛋白质与酶工程蛋白质与酶工程蛋白酶的种类与分类蛋白酶的种类与分类典型细胞酶种类可能有典型细胞酶种类可能有1000-10000种，酶分子总数有种，酶分子总数有550X108。目前已知。目前已知3000多种。多种

25、。按国际分类命名系统（按国际分类命名系统（19611961）可分为）可分为6 6大类：大类：氧化还原酶氧化还原酶:A2H+B=A+B2H:A2H+B=A+B2H 转移酶转移酶:AR+B=A+BR:AR+B=A+BR 水解酶水解酶:AB+H:AB+H2 2O=AOH+BHO=AOH+BH 裂合酶裂合酶:从底物上移去一个基团而形成双键的反从底物上移去一个基团而形成双键的反 应或其逆反应应或其逆反应.异构酶异构酶:同分异构体的相互转化同分异构体的相互转化 连接酶连接酶(合成酶合成酶):X+Y+ATP=XY+ADP+Pi):X+Y+ATP=XY+ADP+Pi酶制剂应用酶制剂应用 自然界已经发现并命名的

26、酶约有自然界已经发现并命名的酶约有5000多种，多种，已开发应用的酶只有已开发应用的酶只有150种，其中工业应种，其中工业应用有价值的仅用有价值的仅60种，而在工业上大量生种，而在工业上大量生产的却只有产的却只有20种左右，其中种左右，其中80%为水解为水解酶。而自然界大量存在的氧化还原酶还酶。而自然界大量存在的氧化还原酶还有待开发。有待开发。蛋白质与酶工程的主要研究内容蛋白质与酶工程的主要研究内容1、新型蛋白质与酶的开发、新型蛋白质与酶的开发2、蛋白质与酶新的生物资、蛋白质与酶新的生物资源开发源开发3、蛋白质与酶的分离纯化、蛋白质与酶的分离纯化4、蛋白质与酶的修饰改造、蛋白质与酶的修饰改造5

27、、蛋白质与酶的应用、蛋白质与酶的应用蛋白质与酶的遗传改造蛋白质与酶的遗传改造物理诱变：放射性同位素等电离辐射物理诱变：放射性同位素等电离辐射 紫外线紫外线化学诱变：溴尿嘧啶等碱基类似物化学诱变：溴尿嘧啶等碱基类似物 烷化剂烷化剂 吖啶类物质吖啶类物质 亚硝酸盐等亚硝酸盐等生物诱变：转座子、细胞融合等生物诱变：转座子、细胞融合等 蛋白质与酶的基因改造例子蛋白质与酶的基因改造例子酵母磷酸丙糖异构酶：将酵母磷酸丙糖异构酶：将Asn14或或Asn178改变为改变为Thr或或 Ile后后,酶的热稳定性增加。酶的热稳定性增加。-干扰素：内含有三个干扰素：内含有三个Cys(31,141和和17)，当当Cys

28、17改改 变为变为Ser 后后,活性从活性从106U/mg提高到提高到108U/mg。水蛭素：共水蛭素：共65个氨基酸组成，个氨基酸组成，Asn47改变为改变为Lys,Arg时时 试管中的活性提高试管中的活性提高4培，动物模型上提高了培，动物模型上提高了20培。培。枯草杆菌蛋白酶枯草杆菌蛋白酶:它为一种生物去污剂成分，暴露于氧化环境中，它为一种生物去污剂成分，暴露于氧化环境中，它的活性中心含有它的活性中心含有Met222,Met222改变为改变为Ser,Ala或或Leu时，时，在在1mol/L双氧水环境中任保持活性。双氧水环境中任保持活性。蛋白质与酶的分离纯化技术蛋白质与酶的分离纯化技术 蛋白

29、质（酶）的提取蛋白质（酶）的提取：乙醇等有机溶剂：乙醇等有机溶剂 的大量使用的大量使用 蛋白质（酶）的纯化蛋白质（酶）的纯化：色谱分离技术、：色谱分离技术、膜分离技术膜分离技术 蛋白质（酶）的浓缩与干燥蛋白质（酶）的浓缩与干燥：膜技术、：膜技术、真空浓缩、电喷雾等真空浓缩、电喷雾等发酵工程：微生物制剂（白色农业）发酵工程：微生物制剂（白色农业）1.微生物食品微生物食品 日本小球藻制成的食品面包日本小球藻制成的食品面包,已规模化生产已规模化生产 螺旋藻被联合国粮农组织称为螺旋藻被联合国粮农组织称为“人类未来粮食人类未来粮食”食用菌食用菌2.微生物饲料微生物饲料3.微生物肥料微生物肥料4.微生物农

30、药微生物农药5.微生物能源微生物能源生物芯片技术生物芯片技术 通过平面微细加工技术在固体芯片表面构通过平面微细加工技术在固体芯片表面构建微流体分析单元和系统，以实现对细建微流体分析单元和系统，以实现对细胞、蛋白质、核酸以及其它生物组分的胞、蛋白质、核酸以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的检测。准确、快速、大信息量的检测。高密度生物芯片高密度生物芯片 DNA芯片芯片 蛋白质芯片蛋白质芯片人类基因组计划人类基因组计划本世界三大科学工程：曼哈顿原子弹计划、阿本世界三大科学工程：曼哈顿原子弹计划、阿 波罗登月计划、人类基因组计划波罗登月计划、人类基因组计划牵头单位：美国能源部、国家卫生研究所牵头单

31、位：美国能源部、国家卫生研究所负责人：负责人：J.Watson参加国：参加国：美国、英国、德国、法国、日本、中国美国、英国、德国、法国、日本、中国起动时间：起动时间：1989年年21、22条染色体已完成，条染色体已完成，5、16、19号染色体基号染色体基因草图完成，初步测序上半年完成因草图完成，初步测序上半年完成。中国：第中国：第3号染色体，占号染色体，占1%预测人类基因组工作进展预测人类基因组工作进展2002-2003年：全部人类基因组序列图绘制完成年：全部人类基因组序列图绘制完成2002-20010年：对癌症、糖尿病、中风等疾病年：对癌症、糖尿病、中风等疾病 进行基因治疗危险性的测试。采用

32、基因疗进行基因治疗危险性的测试。采用基因疗 法可以治疗血友病、心脏病及一些癌症法可以治疗血友病、心脏病及一些癌症2015年：年：DNA芯片能够分析任何一个人的基因芯片能够分析任何一个人的基因 组成。药物可以对一个人的基因组进行修组成。药物可以对一个人的基因组进行修 饰，从而为包括癌症在内的所有疾病的治饰，从而为包括癌症在内的所有疾病的治 疗提供可能疗提供可能2025年：医生将能够修饰人类基因的缺陷，从年：医生将能够修饰人类基因的缺陷，从 而使象镰刀细胞贫血症这样的疾病永远成而使象镰刀细胞贫血症这样的疾病永远成 为历史为历史其它生物基因组研究其它生物基因组研究小杆线虫：小杆线虫：9700万碱基，

33、万碱基，20000个基因，个基因，40%与基因动物相似，与基因动物相似，50%的人类致的人类致 病病 基因可以找到相应的基因。基因可以找到相应的基因。拟南芥：拟南芥：5条染色体，条染色体，1.3亿碱基，亿碱基，2万基万基 因，因，2、4条染色体有条染色体有7781基因，占总基因，占总 数数31%水稻：水稻：12条染色体，条染色体，4.2亿个核苷酸，中亿个核苷酸，中国已测定第国已测定第4号染色体基因组及号染色体基因组及12条染色条染色体物理图体物理图DNA芯片制作步骤芯片制作步骤样品预处理样品预处理DNA芯片的类型和制作芯片的类型和制作 1.片上就组合成寡核苷酸点阵芯片（片上就组合成寡核苷酸点阵

34、芯片（DNA）1.6cm2的的40万点合成万点合成20个核苷酸个核苷酸 2.用微量电样技术制作用微量电样技术制作cDNA点阵芯片（点阵芯片（CDA）芯片的杂交和反应芯片的杂交和反应芯片的检测和结果运算芯片的检测和结果运算载体要求载体要求固体片状或薄膜类：固体片状或薄膜类：a.载体表面必须是有可以进行化学反载体表面必须是有可以进行化学反 应的活性基因应的活性基因 b.使单组成载体上结合的生物分子达使单组成载体上结合的生物分子达 到最佳产量到最佳产量 c.惰性并有足够的稳定性惰性并有足够的稳定性 d.具有良好的生物兼容性具有良好的生物兼容性载体材料：载体材料：玻璃片、金属片玻璃片、金属片应用应用芯片测序及基因图绘制芯片测序及基因图绘制基因表达分析基因表达分析克隆选择及文库筛选克隆选择及文库筛选基因突变检测及遗传病和肿瘤基因突变检测及遗传病和肿瘤微生物菌种鉴定及致病机制微生物菌种鉴定及致病机制药物研究药物研究农林、食品和环保农林、食品和环保军事研究军事研究医疗诊断芯片医疗诊断芯片肿瘤的早期诊断：肿瘤的早期诊断：乳腺癌乳腺癌 肝癌肝癌PCR技术检测原理技术检测原理PCR技术技术检测原理检测原理.asf测验二测验二论题：转基因食品转基因食品 3-4人一组讨论对“转基因食品”的看法。例如转基因食品的应用，转基因食品的利与弊，转基因食品的未来发展等等。要求：不少于1000字。