Chapter1Instruction

1、基因工程鄭雪一章 緒 論 DNA的雙螺旋結構及其方向性 啟動子？ 翻譯的地點和翻譯的起始位點？ 外顯子和內含子？ 逆轉錄和逆轉錄酶 限制性內切核酸酶 質粒？基基 因（因（genegene）基因的現代概念基因的現代概念基因的特點基因的特點基因工程（基因工程（genetic engineeringgenetic engineering）基因工程的研究內容基因工程的研究內容基因工程的理論和技術基礎基因工程的理論和技術基礎基因工程的應用基因工程的應用基基 因（因（genegene） 一段可以編碼具有某種生物學功一段可以編碼具有某種生物學功能物質的核苷酸序列或者參與調能物質的核

2、苷酸序列或者參與調節(jié)編碼過程的核苷酸序列。節(jié)編碼過程的核苷酸序列。 基因的特點基因的特點 : :基因是可以切割的基因是可以切割的 基因在染色體上的存在形式是直基因在染色體上的存在形式是直線排列。大多數基因彼此之間存在這線排列。大多數基因彼此之間存在這間隔，少數基因是重疊排列的。間隔，少數基因是重疊排列的。 不同基因具有相同的物質基礎不同基因具有相同的物質基礎 地球上的一切生物，無論是高等還是低地球上的一切生物，無論是高等還是低等，他們的基因都是一個具有遺傳功能等，他們的基因都是一個具有遺傳功能的特定核苷酸序列的的特定核苷酸序列的DNADNA片斷。片斷。 有些病毒的基因定位在有些病毒的基因定位在

3、RNARNA上，但這些上，但這些病毒病毒RNARNA可以通過反轉錄產生可以通過反轉錄產生cDNAcDNA，并，并不影響不同基因的重組互換。不影響不同基因的重組互換。 基因是可以轉移的基因是可以轉移的 生物體內有的基因是可以在染色體上生物體內有的基因是可以在染色體上移動的，甚至可以在不同的染色體上跳移動的，甚至可以在不同的染色體上跳躍，插入到靶躍，插入到靶DNADNA分子中?；蛟谵D移分子中?；蛟谵D移的過程中就完成了基因間的重組。（轉的過程中就完成了基因間的重組。（轉座子、反轉座子）座子、反轉座子） 多肽與基因之間存在對應關系多肽與基因之間存在對應關系 現在普遍認為，一種多肽就有一現在普遍認為

4、，一種多肽就有一種相對應的基因。因此，基因的轉種相對應的基因。因此，基因的轉移或重組可以根據其表達產物多肽移或重組可以根據其表達產物多肽的性質來檢查。的性質來檢查。 遺傳密碼是通用的遺傳密碼是通用的 一系列的三聯密碼子（除極少一系列的三聯密碼子（除極少數外）同氨基酸之間的對應關系，數外）同氨基酸之間的對應關系，在所有生物中都是相同的。在所有生物中都是相同的。 基因可以通過復制把遺傳信息傳遞給下一代 經重組的基因一般來說是能傳代的，可以獲得相對穩(wěn)定的轉基因生物。目前世界許多國家將生物技術，信息技術和新材料技術作為三大重中之重技術，而生物技術可以分為傳統(tǒng)生物技術，工業(yè)生物發(fā)酵技術和現代生物技術?，F

5、在人們常說的生物技術實際上就是現代生物技術?，F代生物技術包括基因工程、蛋白質工程、細胞工程、酶工程和發(fā)酵工程等五大工程技術。其中基因工程技術是現代生物技術的核心技術。 基因工程（genetic engineering） 也稱基因操作、遺傳工程，或重組體DNA技術。一般說來所謂的基因工程是指在體外將核酸分子插入病毒、質粒或其它載體分子，構成遺傳物質的新組合，并使之參入到原先沒有這類分子的寄主細胞中內，而能持續(xù)穩(wěn)定的繁殖。 第一節(jié)第一節(jié) 基因工程的內容與應用基因工程的內容與應用 基因工程的重要特征:就是打破了常規(guī)育種難以突破的物種之間界限，實現跨物種的基因重組和轉移。已知功能基因的改造，實現物種的

6、定向改良。創(chuàng)造出自然界原本沒有的生物。 基因工程與基因操作、遺傳工程、基因克隆的聯系基因工程的技術流程基因工程的技術流程基因工程的基本條件基因工程的基本條件P2-P3P2-P3基因工程的技術策略基因工程的技術策略基因工程的作用與影響基因工程的作用與影響第二節(jié) 基因工程的發(fā)展歷程和理論、技術基礎 : 基因工程的應用 基因工程技術已經在醫(yī)學、工業(yè)、農業(yè)等各個領域得到了廣泛的應用。 Medicine and Pharmaceuticals Research Industry and Environmental treatment Plant and Agriculture Forensic appl

7、icationApplicationsMedicine Pharmaceutical protein Vaccination Animal models of human diseases Organ transplantation Gene therapyApplications胰島素 1000 磅牛胰 10 克胰島素 200 升發(fā)酵液 10 克胰島素干擾素 1200 升人血 1 升發(fā)酵液 23 萬美元 / 病人 200300 美元 / 病人Human Growth Hormone (HGH) produced by gene transferGene therapy for recessi

8、ve diseasesabsence of the enzyme adenosine deaminase (ADA)腺苷脫氨酶缺乏癥腺苷脫氨酶缺乏癥Aadenosine deaminase deficiency (ADA)定義：一種嚴重的免疫缺陷癥，由腺苷脫氨酶的缺乏引起。定義：一種嚴重的免疫缺陷癥，由腺苷脫氨酶的缺乏引起。ADA缺陷可導致細胞中腺苷酸、脫氧腺苷酸、脫氧腺苷三磷缺陷可導致細胞中腺苷酸、脫氧腺苷酸、脫氧腺苷三磷酸（酸（dATP）以及）以及S腺苷同型半胱氨酸濃度的增加和腺苷同型半胱氨酸濃度的增加和ATP的耗的耗盡。盡。dATP對正在分裂的淋巴細胞有高度選擇性毒性，故對正在分裂的淋巴

9、細胞有高度選擇性毒性，故ADA缺陷導致成熟缺陷導致成熟T、B淋巴細胞的嚴重不足，導致嚴重的聯合性免淋巴細胞的嚴重不足，導致嚴重的聯合性免疫缺陷癥（疫缺陷癥（SCID）。）。ADA缺乏癥約占遺傳性缺乏癥約占遺傳性SCID的的20%，未治療的患者很少存活，未治療的患者很少存活至孩童期。至孩童期。該病是該病是1990年第一個實施體細胞基因治療的人類遺傳缺陷性疾年第一個實施體細胞基因治療的人類遺傳缺陷性疾病。病。Gene therapy for recessive diseasesabsence of the enzyme adenosine deaminase (ADA)Research bacte

10、ria Gene knockout Tracking experiment Expression studies of proteinApplicationsIndustrial and environmental application Protein or enzyme products Treating pollution: cleaning up oil spills, carbon and other toxic waste Applications用于提高奶酪產量 生產奶酪的凝乳酶傳統(tǒng)上來自哺乳小牛的胃?，F在可以通過基因工程辦法，用酵母生產凝乳酶，大量用于奶酪制造。哺乳小牛 凝乳酶

11、基因 胃 轉入啤酒酵母 凝乳酶 凝乳酶 制造奶酪 工程菌在環(huán)境工程中應用 美國 GE 公司構造成功具有巨大烴類分解能力的工程菌，并獲專利，用于清除石油污染。噴灑工程菌清除石油污染 AgricultureThree generation resistance to insects or herbicides improve yield by improving salt, cold or drought tolerance and to increase the nutritional value of the crops pharmaceutical crops, crops that con

12、tain edible vaccines and other drugs ApplicationsCotton cloned with Endotoxin-protein-gene of Bacillus thuringiensis（BT） herbicide-resistant transgenic crops-soybean and cornRot-resistant transgenic crops-tomatoACC geneanti-sense ACC-mRNA ACC-mRNA Depression of ethene production (-) 5 3 mRNA(-) 5 3(+) 3 5 cDNAanti-sense ACC gene pCaMV35s-pCaMV35s-Transgenic animal 轉基因動物首先在小鼠獲得成功?，F在轉基因動物技術已用于牛、羊、豬?！叭橄俜磻鳌惫こ蹋菏沟脧?牛/羊 奶中可以生產蛋白質藥物。熒光豬。珍稀野生