基因工程-绪论课件.ppt

1、基因工程基因工程(Gene Engineering)1ppt课件生物学院生物学院教材及参考书目教材及参考书目教材教材 1.何水林主编何水林主编.基因工程基因工程.科学出版社，科学出版社，2008.参考书目参考书目 1.李立家，肖庚富李立家，肖庚富基因工程基因工程2004.2.吴乃虎吴乃虎.基因工程原理基因工程原理(上下册上下册).科学出版社科学出版社(第二版第二版)，2002.3.王关林王关林.植物基因工程植物基因工程.科学出版社，科学出版社，2002.4.王金发王金发.分子生物学与基因工程习题集分子生物学与基因工程习题集.科学出版社科学出版社.2000.5.J.萨姆布鲁克和萨姆布鲁克和 D.

2、W.拉塞尔著、黄培堂等译拉塞尔著、黄培堂等译分子克隆实验指分子克隆实验指南南1999年年.6.F Ausubel等著、颜子颖等译等著、颜子颖等译.精编分子生物学实验指南精编分子生物学实验指南1998.2ppt课件精品资料 你怎么称呼老师？如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？教师的教鞭“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘”“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早”生物学院生物学院绪绪 论论 生物技术包括四大工程技术生物技术包括四大工程技术 基因工程技术、细胞工程技术、蛋白质及酶工程技术、基因工程

3、技术、细胞工程技术、蛋白质及酶工程技术、发酵工程技术发酵工程技术 基因工程技术基因工程技术是生物技术的核心和关键，是主导技术是生物技术的核心和关键，是主导技术 细胞工程技术细胞工程技术是生物技术的基础是生物技术的基础 蛋白质及酶工程技术蛋白质及酶工程技术是生物技术的条件是生物技术的条件 发酵工程技术发酵工程技术是生物技术获得最终产品的手段是生物技术获得最终产品的手段 生物技术是一个综合技术体系，其中生物技术是一个综合技术体系，其中基因工程基因工程和和细胞细胞工程工程技术最为突出。技术最为突出。5ppt课件生物学院生物学院一、基因（一、基因（gene）1.基因基因生命的载体生命的载体 基因是生物

4、遗传信息的载体，它是由核苷酸序列基因是生物遗传信息的载体，它是由核苷酸序列(通通常为常为DNA)组成的生物大分子，决定着生物的所有性状组成的生物大分子，决定着生物的所有性状、行为和疾病的发生。、行为和疾病的发生。6ppt课件生物学院生物学院 基因工程理论依据基因工程理论依据 u不同基因具有相同的物质基础不同基因具有相同的物质基础 u基因是可以切割的基因是可以切割的 u基因是可以转移的基因是可以转移的 u多肽与基因之间存在对应关系多肽与基因之间存在对应关系 u遗传密码是通用的遗传密码是通用的 u基因通过复制把遗传信息传给下代基因通过复制把遗传信息传给下代 7ppt课件生物学院生物学院2.2.基因

5、基因是福音是福音 发现了某疾病基因，就可以对患者进行基因水平上的发现了某疾病基因，就可以对患者进行基因水平上的治疗，从根本上根除疾病的危害。治疗，从根本上根除疾病的危害。3.3.基因是企业家的聚宝盆基因是企业家的聚宝盆 巨大的市场：基因工程药物巨大的市场：基因工程药物潜在的市场：肥胖基因（潜在的市场：肥胖基因（20002000万美元）万美元）8ppt课件生物学院生物学院4.基因是铁的证据基因是铁的证据 基因分析在重大犯罪案件、历史案件的侦破中是最终确基因分析在重大犯罪案件、历史案件的侦破中是最终确定罪犯的有力工具，当事人的头发、血、皮屑的基因分析定罪犯的有力工具，当事人的头发、血、皮屑的基因分

6、析都将作为确凿证据。都将作为确凿证据。9ppt课件生物学院生物学院基因工程的内容与应用基因工程的内容与应用 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就是对不同生物的遗传物质，在体外进行剪切、组合和拼接，使遗传物质重新传物质，在体外进行剪切、组合和拼接，使遗传物质重新组合，然后通过载体转入微生物、植物和动物细胞内，进组合，然后通过载体转入微生物、植物和动物细胞内，进行无性繁殖，并使所需要的基因在细胞中表达，产生出人行无性繁殖，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。类

7、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)10ppt课件生物学院生物学院基因工程的内容与应用基因工程的内容与应用基因工程最突出的优点基因工程最突出的优点 就是打破了常规育种难以突破的物种之间界限，可使就是打破了常规育种难以突破的物种之间界限，可使原核生物与真核生物之间、动物与植物之间、甚至人与其原核生物与真核生物之间、动物与植物之间、甚至人与其他生物之间的遗传信息进行重组和转移。他生物之间的遗传信息进行

8、重组和转移。缩短了新物种出现的时间。缩短了新物种出现的时间。11ppt课件生物学院生物学院基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序供 体 细 胞目 的 基 因载 体重 组 D N A 分 子转 化 细 胞受 体 细 胞多 肽 药 物疫 苗、抗 体基 因 治 疗基 因 诊 断 转 基 因 动 物(畜 牧 业、渔 业 生 物 反 应 器)转 基 因 植 物(农 业、林 业 生 物 反 应 器)冶 金、环 保轻 工、食 品12ppt课件生物学院生物学院 生生 物物 材材 料料人工合成人工合成cDNA文库文库mRNA目的基因目的基因基因组文库基因组文库D

9、NA克隆载体克隆载体酶切酶切+重组重组DNA受体细胞受体细胞导入导入克隆子克隆子筛选筛选转基因生物转基因生物13ppt课件生物学院生物学院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。14ppt课件生物学院生物学院基因

10、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，导入寄主细胞达载体上，导入寄主细胞，使之在新的遗传背景下，使之在新的遗传背景下实现功能表达，研究核酸实现功能表达，研究核酸序列与蛋白质功能之间的序列与蛋白质功能之间的关系。关系。15ppt课件基因操作的基本步骤基因操作的基本步骤提取目的基因目的基因与运载体结合目的基因导入受体细胞目的基因表达分离出质粒并用限制酶进行切

11、割16ppt课件基因工程四大要素：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）生物学院生物学院17ppt课件生物学院生物学院基因工程的发展历程和理论基础基因工程的发展历程和理论基础一、基因工程诞生的理论基础一、基因工程诞生的理论基础（一）理论上的三大发现（一）理论上的三大发现 1.DNA是生物的遗传物质是生物的遗传物质 （基因工程的先导）（基因工程的先导）1944年，美国微生物年，美国微生物学家学家O.T.Avery首次证实首次证实遗传物质的基础是遗传物质的基础是DNA，基因位于基因位于DNA上。上。肺炎双球菌转化实验肺

12、炎双球菌转化实验18ppt课件生物学院生物学院基因工程的发展历程和理论基础基因工程的发展历程和理论基础35S标记蛋白质标记蛋白质 32P标记标记 DNA 1952年年Alfred Hershy和和Marsha Chase分别用放射性分别用放射性同位素标记噬菌体同位素标记噬菌体噬菌体转染实验噬菌体转染实验进一步证明遗传物质是进一步证明遗传物质是DNA19ppt课件生物学院生物学院基因工程的发展历程和理论基础基因工程的发展历程和理论基础35S 标记外壳蛋白质标记外壳蛋白质,感染后放射标记不进入大肠杆菌细胞感染后放射标记不进入大肠杆菌细胞 32P 标记标记 DNA,感染后放射标记进入大肠杆菌细胞感染

13、后放射标记进入大肠杆菌细胞 20ppt课件生物学院生物学院基因工程的发展历程和理论基础基因工程的发展历程和理论基础2.揭示了揭示了DNA分子的双螺旋结构和半保留复制机制分子的双螺旋结构和半保留复制机制 1953年年James D.Watson和和Francis H.C.Crick揭示揭示了了DNA分子的分子的双螺旋结构双螺旋结构和和半保留复制机制。半保留复制机制。21ppt课件生物学院生物学院基因工程的发展历程和理论基础基因工程的发展历程和理论基础Francis Crick&James Watson 22ppt课件生物学院生物学院基因工程的发展历程和理论基础基因工程的发展历程和理论基础1966

14、年年Nireberg等破译了全部等破译了全部64个遗传密码个遗传密码3.遗传密码的破译和遗传信息传递方式的确定遗传密码的破译和遗传信息传递方式的确定23ppt课件生物学院生物学院基因工程的发展历程和理论基础基因工程的发展历程和理论基础DNAmRNAProteintranscriptiontranslation1957年年Crick又提出了遗传信息传递的又提出了遗传信息传递的“中心法则中心法则”(central dogma)，揭示了遗传信息的流向和表达问题。，揭示了遗传信息的流向和表达问题。24ppt课件生物学院生物学院基因工程的发展历程和理论基础基因工程的发展历程和理论基础一、基因工程诞生的理

15、论基础一、基因工程诞生的理论基础（二）技术上的三大发明（二）技术上的三大发明 1.限制性核酸内切酶的发现与限制性核酸内切酶的发现与DNA切割切割 1970年年H.O.Smith等分离出第一种限制性核酸内切酶。等分离出第一种限制性核酸内切酶。Werner Arber 理论预见限制酶理论预见限制酶Daniel Nathans 用限制用限制酶切得酶切得SV40 DNA片断片断Hamilton O.Smith 得到第一个限制酶得到第一个限制酶1978年年Nobel生理或医学奖生理或医学奖 25ppt课件生物学院生物学院基因工程的发展历程和理论基础基因工程的发展历程和理论基础2.DNA连接酶的发现与连接

16、酶的发现与DNA片段的连接片段的连接 1967年世界上年世界上5个实验室几乎同时发现个实验室几乎同时发现DNA连接酶；连接酶；1970年年Khorana实验室发现实验室发现T4 DNA连接酶。连接酶。3.基因工程载体的研究与应用基因工程载体的研究与应用 1972年前后使用小分子量的细菌质粒和年前后使用小分子量的细菌质粒和 噬菌体作载体。噬菌体作载体。在细菌细胞里的大量扩增。在细菌细胞里的大量扩增。26ppt课件理论上的三大发现：理论上的三大发现：证明了生物的遗传物质是证明了生物的遗传物质是DNA（基因工程的先导）（基因工程的先导）DNA的双螺旋结构和半保留复制机理的双螺旋结构和半保留复制机理遗

17、传信息的传递方式（中心法则）遗传信息的传递方式（中心法则）技术上的三大发现：技术上的三大发现：限制性内切酶的发现限制性内切酶的发现（标志着（标志着DNA重组时代的开始）重组时代的开始）DNA连接酶的发现连接酶的发现载体的使用载体的使用生物学院生物学院27ppt课件生物学院生物学院基因工程的发展历程和理论基础基因工程的发展历程和理论基础二、基因工程的诞生二、基因工程的诞生(一）一）Berg的开创性实验的开创性实验 1972年美国斯坦福大学年美国斯坦福大学Berg博士领导的研究组用博士领导的研究组用EcoRI在体外对猿猴病毒在体外对猿猴病毒SV40的的DNA和和噬菌体噬菌体DNA分别分别酶切，然后

18、用酶切，然后用T4 DNA连接酶将两种酶切片段连接，结果连接酶将两种酶切片段连接，结果获得了获得了SV40和和噬菌体噬菌体DNA的重组的重组DNA分子，成功完成分子，成功完成了世界上了世界上第一次第一次DNA体外重组实验体外重组实验，并因此与，并因此与Gilbert、Sanger分享分享1980年度诺贝尔化学奖。年度诺贝尔化学奖。28ppt课件生物学院生物学院基因工程的发展历程和理论基础基因工程的发展历程和理论基础EcoRI recognition sites phage DNAEcoRI cuts DNA into fragments Sticky endSV40 DNAThe two fr

19、agments stick together by base pairing DNA ligaseRecombinant DNA1972年第一个年第一个DNA重组分子产生重组分子产生29ppt课件生物学院生物学院基因工程的发展历程和理论基础基因工程的发展历程和理论基础(二）二）Boyer-Cohen实验实验 1973年，年，Cohen等人将编码等人将编码Kan抗性基因质粒抗性基因质粒R6-5和和编码编码Tet抗性基因质粒抗性基因质粒pSC101混合后，加入混合后，加入EcoRI进行酶切，进行酶切，用用T4 DNA连接酶连接成重组连接酶连接成重组DNA分子，最后转化大肠杆分子，最后转化大肠杆菌，

20、结果某些转化菌落表现出既抗菌，结果某些转化菌落表现出既抗Kan又抗又抗Tet的双重抗性的双重抗性特性。从这种双抗性转化菌落的大肠杆菌中分离出的重组特性。从这种双抗性转化菌落的大肠杆菌中分离出的重组质粒质粒DNA带有完整带有完整pSC101分子和一个来自分子和一个来自R6-5质粒编码质粒编码Kan抗性基因抗性基因DNA片段。片段。后来又把非洲爪蟾核糖体基因片断同后来又把非洲爪蟾核糖体基因片断同pSC101质粒重组，质粒重组，转化大肠杆菌，并在菌体内成功转录出相应的转化大肠杆菌，并在菌体内成功转录出相应的mRNA。这。这是是第一次成功的基因克隆实验第一次成功的基因克隆实验。30ppt课件生物学院生

21、物学院基因工程的发展历程和理论基础基因工程的发展历程和理论基础Boyer-Cohen实验实验 Stanley Cohen 1986 Nobel生生理或医学奖理或医学奖Herb BoyerR6-5R6-5TetTetKanKan31ppt课件生物学院生物学院基因工程的诞生与发展基因工程的诞生与发展三、基因工程的发展三、基因工程的发展(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

22、，高等动植物的遗传转化。32ppt课件生物学院生物学院基因工程的诞生与发展基因工程的诞生与发展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，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

23、，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。33ppt课件生物学院生物学院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。34ppt课件生物学院生物学院基因

24、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

25、的重要内容。35ppt课件生物学院生物学院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、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

26、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。36ppt课件生物学院生物学院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。

27、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。37ppt课件生物学院生物学院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：183 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

28、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。38ppt课件生物学院生物学院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

29、、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 39ppt课件生物学院生物学院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40ppt课件生物学院生物学院基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容41ppt课件生物学院生物学院无冰晶细菌

30、帮助草莓抗霜冻无冰晶细菌帮助草莓抗霜冻基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容42ppt课件生物学院生物学院基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容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43ppt课件生物学院生物学院基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国中国)44ppt课件生物学院生物学院基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容乳汁中含有人生长激素的乳汁中

31、含有人生长激素的 转基因牛转基因牛(阿根廷阿根廷)45ppt课件生物学院生物学院动物器官反应器动物器官反应器：血液反应器和乳腺反应器：血液反应器和乳腺反应器基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容46ppt课件生物学院生物学院基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠47ppt课件生物学院生物学院基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容 就基因药物而言，最理想的表达场所是就基因药物而言，最理想的表达场所是 转基因动物的乳腺。转基因动物的乳腺。1）乳腺是一个外

32、分泌器官，乳汁不进入体内循环，不）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。会影响转基因动物本身的生理代谢反应。2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，表）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。基因动物又可无限繁殖。48ppt课件生物学院生物学院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

33、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工程与工业49ppt课件生物学院生物学院基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容胰岛素胰岛素100kg胰腺胰腺4-5g胰岛素胰岛素2000L培养液培养液 100g胰岛素！胰岛素！50ppt课件生物学院生物学院基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容 基因工程药品基因工程药品 生长激素生长激素 治疗侏儒症治疗侏儒症的唯一方法，是向人体的唯一方法，是向人体注射生长激素注射生长激素。而。而生长激素的获得很困难。以前要获得生长激素，需解剖尸生长激素的获得很困难。以

34、前要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘取体，从大脑的底部摘取垂体垂体，并从中提取生长激素。，并从中提取生长激素。现可利用基因工程方法，将人的现可利用基因工程方法，将人的生长激素基因导入大生长激素基因导入大肠杆菌中肠杆菌中，使其生产生长激素。人们从，使其生产生长激素。人们从 450 L大肠杆菌培大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于养液中提取的生长激素，相当于6万具尸体的全部产量。万具尸体的全部产量。51ppt课件生物学院生物学院基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容干扰素治疗病毒感染简直是干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药万能灵药”！过去从人血中提取，！过去从人血中提取，300L血

35、才提取血才提取1mg！其！其“珍贵珍贵”程程度自不用多说。度自不用多说。人造血液、白细胞介素、人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产，均为解实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类除人类的病苦，提高人类的健康水平发挥了重大的的健康水平发挥了重大的作用作用。人造血液及其生产人造血液及其生产基因工程药品基因工程药品 干扰素干扰素52ppt课件主要基因工程产品的研制、开发、上市时间主要基因工程产品的研制、开发、上市时间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

36、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 美国美国生物学院生物学院5

37、3ppt课件生物学院生物学院54ppt课件生物学院生物学院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 55ppt课件生物学院生物学院基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容 基因工程做成的基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。的病毒、细菌等污染。1t水中只有水中只有10个病毒也能被个病毒也能被DNA探

38、针检测出来探针检测出来56ppt课件生物学院生物学院基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容 利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分灵敏地反映环能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。吸收和转化污染物。57ppt课件生物学院生物学院基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容 基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和分解多种污染环能吞食和分解多种污染环境的物质。境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程通常一种细菌只能分解石油中的一种烃

39、类，用基因工程培育成功的培育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。等毒害物质。58ppt课件生物学院生物学院基因工程研究的主要内容基因工程研究的主要内容59ppt课件生物学院生物学院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

40、。基因探针技术：利用基因探针技术：利用DNA碱基互补的原理，用已知的带碱基互补的原理，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。60ppt课件生物学院生物学院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

41、；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。61ppt课件通过研究通过研究“基因敲除基因敲除”的耗子的耗子将帮助研究人类的癌症、糖尿将帮助研究人类的癌症、糖尿病和高血压等慢性疾病与遗传病和高血压等慢性疾病与遗传的关系。的关系。在猴子的未受精卵中加入附加基因在猴子的未受精卵中加入附加基因，并利用它成功培育出健康活泼的小，并利用它成功培育出健康活泼的小猴猴“安迪安迪”。通过对通过对“安迪安迪”的研究我们可以简的研究我们可以简单地引进如老年性痴呆病的基因、帕单地引进如老年性痴呆病的基因、帕金森病基因等，加快针对这类疾病疫金森病

42、基因等，加快针对这类疾病疫苗的开发研究。苗的开发研究。62ppt课件生物学院生物学院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 目前，基因工程在其他方面的应用也取得了令人振奋的成果。如目前，基因工程在其他方面的应用也取得了令人振奋的成果。如日本科学家利用基因工程使家蚕丝心蛋白基因与绿色荧光蛋白基因相日本科学家利用基因工程使家蚕丝心蛋白基因与绿色荧光蛋白基因相互融合，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。人们利用花卉的花色基因改变花的颜色、利用花形基因改变花人们利用花卉的花色基因改变花的颜色、利用花形

43、基因改变花的形状、利用香味基因改变花的香味等等，以使我们的生活环境更加的形状、利用香味基因改变花的香味等等，以使我们的生活环境更加色彩斑斓。色彩斑斓。63ppt课件生物学院生物学院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 基因工程跨越生物种属间不可逾越鸿沟基因工程跨越生物种属间不可逾越鸿沟 基因工程技术缩短了进化时间基因工程技术缩短了进化时间 基因工程技术使人能对生物进行定向改造基因工程技术使人能对生物进行定向改造 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

44、了分子的基因，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。生物学的研究领域。64ppt课件生物学院生物学院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

45、发权（1998年年9月）月）65ppt课件生物学院生物学院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/mg66ppt课件生物学院生物学院基因工程的意义与发展前景基因工程的意义与发展前景基因工程不是发现，而是创造。基因工程不是发现，而是创造。67ppt课件生物学院生物学院本章重点掌握的内容及作业题本章重点掌握的内容及作业题本章重点掌握的内容本章重点掌握的内容 基因工程的概念及基本技术路线基因工程的概念及基本技术路线 了解基因工程的发展简史及其意义了解基因工程的发展简史及其意义 68ppt课件