《基因工程》第一章 概論

基

因

工

程基因工程第一章概論第二章

基因工程的基本原理第三章

基因工程所需的基本條件第四章基因工程的操作過程第五章

目的基因的克隆與基因文庫的構(gòu)建第六章

大腸桿菌基因工程第七章

酵母基因工程第八章疫苗的研究第九章

高等植物基因工程第十章哺乳動(dòng)物基因工程基本要求：掌握基因克隆的基本工具。特別是不同的載體。克隆基因的基本方法。怎樣利用基因重組技術(shù)研究基因的結(jié)構(gòu)、表達(dá)和調(diào)控。利用基因工程生產(chǎn)重組蛋白，基因工程在醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用。能夠設(shè)計(jì)一個(gè)基因克隆的程序。PCR技術(shù)基本原理和應(yīng)用能夠根據(jù)酶切結(jié)果判讀酶切圖譜，以及判讀DNA序列的能力?？己朔绞狡綍r(shí)成績10分（考勤5、參與問卷調(diào)查5）模擬申請項(xiàng)目書40分(2011年12月4日之前交)期末考試50分（開卷）

模擬申請項(xiàng)目書要求：1、根據(jù)自己的知識(shí)背景和現(xiàn)在的工作，結(jié)合“基因工程”課所學(xué)的知識(shí)，設(shè)計(jì)一下自己的碩士研究生課題。2、具備前沿性、可行性、創(chuàng)新性。3、模板見下頁。一、課題基本信息：題目、摘要、關(guān)鍵詞二、報(bào)告正文：參照以下提綱撰寫，要求內(nèi)容翔實(shí)、清晰，層次分明，標(biāo)題突出。（一）立項(xiàng)依據(jù)與研究內(nèi)容（4000-8000字）：項(xiàng)目的立項(xiàng)依據(jù)（研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)分析，需結(jié)合科學(xué)研究發(fā)展趨勢來論述科學(xué)意義；或結(jié)合國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中迫切需要解決的關(guān)鍵科技問題來論述其應(yīng)用前景。附主要參考文獻(xiàn)目錄）項(xiàng)目的研究內(nèi)容、研究目標(biāo),以及擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。（此部分為重點(diǎn)闡述內(nèi)容）擬采取的研究方案及可行性分析。（包括有關(guān)方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)手段、關(guān)鍵技術(shù)等說明）本項(xiàng)目的特色與創(chuàng)新之處。年度研究計(jì)劃及預(yù)期研究結(jié)果。（二）研究基礎(chǔ)與工作條件1、工作基礎(chǔ)（與本項(xiàng)目相關(guān)的研究工作積累和已取得的研究工作成績）2、工作條件（包括已具備的實(shí)驗(yàn)條件，尚缺少的實(shí)驗(yàn)條件和擬解決的途徑，包括利用國家實(shí)驗(yàn)室、國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和部門重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等研究基地的計(jì)劃與落實(shí)情況）3、申請人簡介（包括申請人和項(xiàng)目組主要參與者的學(xué)歷和研究工作簡歷，近期已發(fā)表與本項(xiàng)目有關(guān)的主要論著目錄和獲得學(xué)術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)情況及在本項(xiàng)目中承擔(dān)的任務(wù)。論著目錄要求詳細(xì)列出所有作者、論著題目、期刊名或出版社名、年、卷（期）、起止頁碼等；獎(jiǎng)勵(lì)情況也須詳細(xì)列出全部受獎(jiǎng)人員、獎(jiǎng)勵(lì)名稱等級、授獎(jiǎng)年等）4、承擔(dān)科研項(xiàng)目情況（申請人和項(xiàng)目組主要參與者正在承擔(dān)的科研項(xiàng)目情況，包括自然科學(xué)基金的項(xiàng)目，要注明項(xiàng)目的名稱和編號、經(jīng)費(fèi)來源、起止年月、與本項(xiàng)目的關(guān)系及負(fù)責(zé)的內(nèi)容等）5、完成科學(xué)項(xiàng)目情況（對申請人負(fù)責(zé)的前一個(gè)已結(jié)題科研項(xiàng)目（項(xiàng)目名稱及批準(zhǔn)號）完成情況、后續(xù)研究進(jìn)展及與本申請項(xiàng)目的關(guān)系加以詳細(xì)說明。另附該已結(jié)題項(xiàng)目研究工作總結(jié)摘要（限500字）和相關(guān)成果的詳細(xì)目錄）第一章概論一基因工程與生物工程的關(guān)系二基因工程的基本定義三基因工程的基本形式四生物（工程）技術(shù)的其他內(nèi)容五基因工程的發(fā)展史六基因工程的生物安全性七基因工程的意義生物工程：也叫生物技術(shù)，是生物科學(xué)與工程技術(shù)有機(jī)結(jié)合而興起的一門綜合性科學(xué)技術(shù)。一基因工程與生物工程等的關(guān)系特點(diǎn)：

以生物科學(xué)為基礎(chǔ)，運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)原理和工程技術(shù)手段來加工或改造生物材料，如DNA、蛋白質(zhì)、染色體、細(xì)胞等，從而生產(chǎn)出人類所需要的生物或生物制品?；蚬こ碳?xì)胞工程發(fā)酵工程酶工程蛋白質(zhì)工程生物（工程）技術(shù)的內(nèi)容：重組DNA技術(shù)(recombinantDNAtechnique）基因工程（GeneEngineering）遺傳工程（GeneticEngineering）基因克隆（genecloning）分子克?。∕olecularCloning）基因操作（genemanipulation）二基因工程的基本定義

重組DNA技術(shù)是指將一種生物體（供體）的基因與載體在體外進(jìn)行拼接重組，然后轉(zhuǎn)入另一種生物體（受體）內(nèi)，使之按照人們的意愿穩(wěn)定遺傳并表達(dá)出新產(chǎn)物或新性狀的DNA體外操作程序，也稱為分子克隆技術(shù)。因此，供體、受體、載體是重組DNA技術(shù)的三大基本元件。二基因工程的基本定義

基因工程是指重組DNA技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用，包括上游技術(shù)和下游技術(shù)兩大組成部分。上游技術(shù)指的是基因重組、克隆和表達(dá)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建（即重組DNA技術(shù)）；而下游技術(shù)則涉及到基因工程菌或細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)以及基因產(chǎn)物的分離純化過程。三基因工程的基本形式第一代基因工程蛋白多肽基因的高效表達(dá)經(jīng)典基因工程第二代基因工程蛋白編碼基因的定向誘變蛋白質(zhì)工程第三代基因工程代謝信息途徑的修飾重構(gòu)途徑工程第四代基因工程基因組或染色體的轉(zhuǎn)移基因組工程四生物（工程）技術(shù)

的其他內(nèi)容：細(xì)胞工程發(fā)酵工程酶工程蛋白質(zhì)工程細(xì)胞工程

(cellengineering)按人們的設(shè)計(jì)，有計(jì)劃地改變或創(chuàng)造細(xì)胞的遺傳性狀，在體外大量培養(yǎng)和繁殖細(xì)胞群體、生物個(gè)體或株系。內(nèi)容：細(xì)胞融合，細(xì)胞拆合，染色體轉(zhuǎn)移，基因轉(zhuǎn)移，細(xì)胞或組織培養(yǎng)，細(xì)胞移殖，細(xì)胞重組，細(xì)胞雜交瘤等。酶工程

(enzymeengineering)利用重組DNA技術(shù),根據(jù)酶所特有的生化催化特性，在常溫常壓下生產(chǎn)酶反應(yīng)產(chǎn)品或酶純化的工藝。。內(nèi)容：酶反應(yīng)器，酶分子修飾，酶的全人工合成，酶的固定化。又稱生化工程微生物工程,又稱發(fā)酵工程(fermentationengineering)從自然界中篩選或誘變育種獲得菌種?；蚬こ碳夹g(shù)構(gòu)建工程菌。內(nèi)容：菌種選育，代謝途徑，調(diào)控機(jī)制研究，高密度發(fā)酵，生產(chǎn)各種產(chǎn)品。蛋白質(zhì)工程

（proteinengineering）

蛋白質(zhì)工程就是根據(jù)蛋白質(zhì)的精細(xì)結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系，利用基因工程的手段(包括基因的定點(diǎn)突變和基因表達(dá))，按照人類自身的需要，定向地改造天然的蛋白質(zhì)，甚至創(chuàng)造新的、自然界本不存在的、具有優(yōu)良特性的蛋白質(zhì)分子。我國的蛋白質(zhì)工程具有國際先進(jìn)水平，產(chǎn)品包括重組人胰島素和溶血栓藥物，重組人尿激酶等。

蛋白質(zhì)工程的研究內(nèi)容

通過改變蛋白質(zhì)的活性部位，提高其生物功效；通過改變蛋白質(zhì)的組成和空間結(jié)構(gòu)，提高其在極端條件下的穩(wěn)定性，如酸、堿、酶穩(wěn)定性；通過改變蛋白質(zhì)的遺傳信息，提高其獨(dú)立工作能力，不再需要輔助因子；通過改變蛋白質(zhì)的特性，使其便于分離純化，如融合蛋白?-半乳糖苷酶（抗體）；通過改變蛋白質(zhì)的調(diào)控位點(diǎn)，使其與抑制劑脫離，解除反饋抑制作用等。研究中通常采用的方法

在蛋白質(zhì)分子中引入二硫鍵以提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性；減少半胱氨酸殘基數(shù)目以避免錯(cuò)誤折疊的可能性；置換天冬酰胺、谷氨酰胺或其他氨基酸，以修飾酶的催化特異性或增加酶的活性等。定向誘變：

在DNA水平上改變氨基酸的編碼序列的過程，稱作定向誘變。定向誘變的方法：

1.利用M13DNA進(jìn)行的寡核苷酸定向誘變；2.利用質(zhì)粒DNA進(jìn)行的寡核苷酸定向誘變；3.PCR擴(kuò)增進(jìn)行寡核苷酸定向誘變；4.利用簡并寡核苷酸引物隨即誘變；5.DNA重排等等。蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別

基因工程是通過基因操作把外源基因轉(zhuǎn)入適當(dāng)?shù)纳矬w內(nèi)，并在其中進(jìn)行表達(dá)，它的產(chǎn)品還是該基因編碼的天然存在的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程則更進(jìn)一步根據(jù)分子設(shè)計(jì)的方案，通過對天然蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行改造，來實(shí)現(xiàn)對其所編碼的蛋白質(zhì)的改造，它的產(chǎn)品已不再是天然的蛋白質(zhì)，而是經(jīng)過改造的，具有人類需要的優(yōu)點(diǎn)的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程↑基因工程→工程菌構(gòu)建、改造→微生物工程→生化工程→產(chǎn)品↓細(xì)胞工程→細(xì)胞株、組織、器官→生物新品種→酶工程

本課程的地位：現(xiàn)代科技革命高新技術(shù)生物技術(shù)(工程)基因工程基因克隆五基因工程的發(fā)展史1.

理論上的三大發(fā)現(xiàn)證明了生物的遺傳物質(zhì)是DNA（基因工程的先導(dǎo)）DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)和半保留復(fù)制機(jī)理遺傳信息的傳遞方式（中心法則）2.

技術(shù)上的三大發(fā)現(xiàn)60年代末－70年代初，限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶的發(fā)現(xiàn)（標(biāo)志著DNA重組時(shí)代的開始）載體的使用1970年，逆轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn)。五基因工程的發(fā)展史3．基因工程誕生

72年P(guān).Berg研究組（美國斯坦福大學(xué)）(與W.GilbertandF.Sange獲得1980年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng))完成世界上第一個(gè)體外重組DNA

對(SV40+λphage)DNA→EcoRI ↓T4ligaseSV40λ重組分子1973年S.Cohen（美國斯坦福大學(xué)）和N.Boyer完成第一個(gè)細(xì)菌克隆1974年異源真核生物基因在Ecoli中表達(dá)

S.Cohen,H.Boyer用非洲爪蟾的編碼核糖體基因

pSC101重組導(dǎo)入Ecoli

分析轉(zhuǎn)化子：在Ecoli細(xì)胞內(nèi)有外源的mRNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物

五基因工程的發(fā)展史1973年，Cohen等獲得了抗四環(huán)素和新霉素的重組菌落TcrNer，標(biāo)志著基因工程的誕生。Tetracycline

pSC101EcoRIT4DNALigaseKanamycin

R6-5Kanr

andTetrpSC101完整，R6－5部分五基因工程的發(fā)展史五基因工程的發(fā)展史4.發(fā)展過程中的重大事件1977年，E.coli中合成了人生長激素基因。1978-1979胰島素基因在大腸桿菌中表達(dá)。1982年，培育出了超級鼠。1985年Horsch發(fā)明了植物基因工程的基本方法：葉圓盤法，并獲得轉(zhuǎn)基因植株。4.發(fā)展過程中的重大事件1990年，患有遺傳免疫疾病的4歲女孩接受了基因療法。1990年，Perlak將B.T.基因?qū)朊藁ǐ@得抗蟲棉。1991年，美國開始人類基因組計(jì)劃。1997年，“多利”綿羊誕生。（體細(xì)胞核移植）

1998年胚胎干細(xì)胞2005年韓國科學(xué)家黃禹錫培育第一只克隆狗2009年12月2日美國首批胚胎干細(xì)胞獲得合法“許可證”五基因工程的發(fā)展史轉(zhuǎn)移大鼠生長素基因的小鼠1．基因工程問世后國際科學(xué)界的高度重視六基因工程的生物安全性科學(xué)界第一反應(yīng)→禁止有關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行1971年6月冷泉港生物學(xué)會(huì)議上，引起人們的注意1972年歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室（EMBO）：工作會(huì)議1973年Gordon會(huì)議1974年1月Berg籌備了一個(gè)小型討論會(huì)，4月份在麻省理工學(xué)院召開

2.

委員會(huì)提出如下四點(diǎn)建議：暫停兩類實(shí)驗(yàn)：

1）涉及自然界中尚未出現(xiàn)的有病毒生產(chǎn)能力或帶有抗菌素抗性基因的質(zhì)粒。

2）涉及將腫瘤病毒或其他動(dòng)物病毒的DNA進(jìn)行連接重組的實(shí)驗(yàn)。對將動(dòng)物DNA和質(zhì)?；蚴删wDNA連接重組的實(shí)驗(yàn)要慎重。呼吁美國衛(wèi)生研究院（NIH）成立重組DNA咨詢委員會(huì)（recombinantDNAadvisorycommittee，RAC）在1975年召開一次國際會(huì)議:研究如何對待重組DNA分子帶來的可能危害.六基因工程的生物安全性1975.2.24-27美國衛(wèi)生研究院（NIH），在美國召開會(huì)議，160名來自美國和其他16個(gè)國家的專家提出相應(yīng)規(guī)定。1972－1976科學(xué)家們對

①載體－受體進(jìn)行有效的安全性改造

②嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)的材料和范圍

③嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)室和操作人員的規(guī)范

3.

委員會(huì)繼續(xù)努力：六基因工程的生物安全性1976年美國NIH發(fā)布《重組DNA分子研究準(zhǔn)則》國際經(jīng)濟(jì)發(fā)展合作組織頒布了《生物技術(shù)管理?xiàng)l例》歐美也頒布了《關(guān)于控制使用基因修飾微生物的指令》《關(guān)于基因修飾生物向環(huán)境釋放的指令》1986年6月，美國發(fā)布《生物技術(shù)法規(guī)協(xié)調(diào)大綱》1996年聯(lián)合國環(huán)境署和《生物多樣性公約》秘書處就《生物安全協(xié)議書》組織了9輪談判。

4.各國政府和國際社會(huì)對生物安全性的認(rèn)識(shí)和行動(dòng)

六基因工程的生物安全性2001年

布什政府頒布關(guān)于干細(xì)胞研究的限制令

2009年3月奧巴馬宣布取消布什政府所設(shè)的干細(xì)胞研究限制令

2009年12月2日，13株胚胎干細(xì)胞系通過美國NIH審核，成為首批合法干細(xì)胞系。

喬治.戴利在美國波士頓兒童醫(yī)院擁有一所自己的實(shí)驗(yàn)室。12月2日，NIH公布的干細(xì)胞系，11/13株來自該室。地方法院推翻美國總統(tǒng)令宗教組織與科學(xué)界激烈爭論美國胚胎干細(xì)胞研究爭議再起

美國哥倫比亞特區(qū)地方法院法官羅伊斯·蘭伯思8月23日做出一項(xiàng)裁決，推翻了美國總統(tǒng)奧巴馬去年放寬人類胚胎干細(xì)胞研究的總統(tǒng)令。裁決認(rèn)為，胚胎干細(xì)胞研究破壞胚胎，聯(lián)邦資金資助屬于違法

1996年美國國會(huì)通過的《迪基—威克修正案》，該修正案禁止聯(lián)邦資金資助制造或破壞人類胚胎的研究活動(dòng)。

1999年克林頓政府創(chuàng)造性地繞開了修正案規(guī)定，提出資助胚胎干細(xì)胞、特別是由私人研究所提取出的胚胎干細(xì)胞研究，不屬于“資助破壞胚胎的活動(dòng)”。2001年8月，布什簽署總統(tǒng)令，禁止聯(lián)邦資金用于提取胚胎干細(xì)胞及其研究，只能對當(dāng)時(shí)已有的21種胚胎干細(xì)胞展開研究。奧巴馬則扭轉(zhuǎn)布什舊規(guī)，在去年3月9日簽署總統(tǒng)令，宣布擴(kuò)大聯(lián)邦資金用于胚胎干細(xì)胞的研究。蘭伯思的裁決實(shí)際上否定了這三任政府的所有解釋。他在長達(dá)15頁的判決書中說，干細(xì)胞和胚胎密不可分，只要是胚胎干細(xì)胞研究，就一定存在破壞胚胎的情況。在《迪基—威克修正案》里，“國會(huì)行文的一致意向，是禁止聯(lián)邦資金用于制造或破壞胚胎的研究活動(dòng)”。他說，如果國會(huì)有意認(rèn)可某些胚胎干細(xì)胞研究，會(huì)在法案中明文指出。“但法案沒那么寫，法庭必須遵照成文法”。

“判決是對美國生物醫(yī)療研究一次令人目瞪口呆的重?fù)簟?/p>

胚胎干細(xì)胞是具有最廣泛發(fā)展?jié)摿Φ母杉?xì)胞，可以分化成所有種類的體細(xì)胞。雖然胚胎干細(xì)胞的效用還不能完全確定，但科學(xué)家們相信，有朝一日他們能培育出全新的細(xì)胞和組織，為治療糖尿病、心臟病、癌癥、帕金森氏綜合征等疾病提供新方法。由于胚胎干細(xì)胞研究會(huì)破壞胚胎，這項(xiàng)研究在美國引起道德和倫理方面的爭議。干細(xì)胞系：是指一群干細(xì)胞的集合。以一個(gè)胚胎干細(xì)胞為基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)室將這枚細(xì)胞分裂增殖，生長成大量、同質(zhì)的胚胎干細(xì)胞，這群干細(xì)胞就是一株干細(xì)胞系。培育一株干細(xì)胞系很不容易，因?yàn)榕咛ジ杉?xì)胞很容易發(fā)育成具有特殊功能的體細(xì)胞，失去干細(xì)胞特有的“全能”生長潛力。我國：1993年12月24日發(fā)布17號令《基因工程安全管理辦法》1996年7月農(nóng)業(yè)部發(fā)布《農(nóng)業(yè)生物基因工程安全管理實(shí)施辦法》1996年由國家環(huán)境組織代表團(tuán)（外交部、科技部、外經(jīng)貿(mào)部、農(nóng)業(yè)部、中科院，）參加了《生物安全協(xié)議書》締約工作，我國為第70個(gè)簽署國。

5.我國政府對生物安全性的認(rèn)識(shí)和行動(dòng)

六基因工程的生物安全性6生物安全性評價(jià)：目的：從技術(shù)上分析生物技術(shù)和產(chǎn)品的潛在危險(xiǎn)、確定安全等級、制定防范措施、防止?jié)撛谖：?。主要作用：提供科學(xué)決策依據(jù)保障人類健康與環(huán)境安全性回答公眾疑問促進(jìn)國際貿(mào)易、維護(hù)國家權(quán)利促進(jìn)生物技術(shù)的發(fā)展六基因工程的生物安全性7.生物安全性分級標(biāo)準(zhǔn)

基因工程工作安全等級的劃分標(biāo)準(zhǔn)

(中國國家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)，1993)

安全等級潛在危險(xiǎn)程度

I對人類健康和生態(tài)環(huán)境尚不存在危險(xiǎn)

II對人類健康和生態(tài)環(huán)境具有低度危險(xiǎn)

III對人類健康和生態(tài)環(huán)境具有中度危險(xiǎn)

IV對人類健康和生態(tài)環(huán)境具有高度危險(xiǎn)六基因工程的生物安全性

8.生物安全性分級劃分程序

安全性評價(jià)的程序和結(jié)果

程序目的結(jié)果

第一步確定受體生物的安全等級安全等級I、II、III或IV級第二步確定基因操作對安全性的影響類型安全類型I、II或III級第三步確定遺傳工程體的安全等級安全等級I、II、III或IV級第四步確定遺傳工程產(chǎn)品的安全等級安全等級I、II、III或IV級第五步確定接受環(huán)境對安全性的影響第六步確定監(jiān)控措施的有效性第七步提出綜合評價(jià)的結(jié)論和建議六基因工程的生物安全性

安全等級受體生物符合的條件

I對人類健康和生態(tài)環(huán)境未曾發(fā)生過不利影響；或演化成有害生物的

可能性極??；或僅用于特殊研究，存活期短，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后在自然

環(huán)境中存活的可能性極小等。

II可能對人類健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生低度危險(xiǎn)，但通過采取安全控制措施

完全可以避免其危害。

III可能對人類健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生中度危險(xiǎn)，但通過采取安全控制措施

仍基本上可以避免其危害。

IV可能對人類健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生高度危險(xiǎn)，而且尚無適當(dāng)?shù)陌踩刂?/p>

措施來避免其在封閉設(shè)施之外發(fā)生危害。如，可能與其他生物發(fā)生

高頻率遺傳物質(zhì)交換的、或者尚無有效技術(shù)防止其本身或其產(chǎn)物逃逸、

擴(kuò)散的有害生物；有害生物逃逸后，尚無有效技術(shù)保證在其對人類

健康或生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響之前將其捕獲或消滅等

9.

受體生物的安全等級及劃分標(biāo)準(zhǔn)六基因工程的生物安全性10.基因操作對宿主生物的安全類型及劃分標(biāo)準(zhǔn)

安全類型劃分標(biāo)準(zhǔn)

l增加受體生物的安全性。如，去除致病性、可育性、適應(yīng)性基因或抑制這些基因的表達(dá)等。2對受體生物的安全性沒有影響。如，提高營養(yǎng)價(jià)值的貯藏蛋白基因，不帶有危險(xiǎn)性的標(biāo)記基因等的操作.3降低受體生物的安全性。如，導(dǎo)入產(chǎn)生有害毒素的基因，引起受體生物的遺傳性發(fā)生改變，會(huì)對人類健康或生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生額外的不利影響；或?qū)虿僮鞯暮蠊狈ψ銐蛄私猓荒芸隙ㄋ纬傻倪z傳工程體其危險(xiǎn)性是否比受體生物大。六基因工程的生物安全性受體生物基因操作的安全類型

安全等級123

III

I，II，III，IV

III，IIIIII，III，IV

IIII，II，IIIIIIIII，IV

IVI

，II,

III

，IVlVIV11.遺傳工程體的安全等級與受體生物安全級和基因操作安全類型的關(guān)系六基因工程的生物安全性12.遺傳工程體產(chǎn)品的安全等級基因工程工作安全性綜合評價(jià)與建議?六基因工程的生物安全性13．影響生物安全性評價(jià)的因素

熟悉程度和分析能力的影響預(yù)期用途和潛在接受環(huán)境影響

安全控制措施的影響風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)利弊平衡的影響六基因工程的生物安全性14．生物安全控制措施(按性質(zhì)分)：類別方法含義舉例

物理控制措施系指利用物理方法限制基因工程體如設(shè)置柵欄、網(wǎng)罩、屏障等。

及其產(chǎn)物在控制區(qū)外的存活和擴(kuò)散。

化學(xué)控制措施系指利用化學(xué)方法限制基因工程體對生物材料、工具和有關(guān)設(shè)施

及其產(chǎn)物在控制區(qū)外的存活和擴(kuò)散。進(jìn)行化學(xué)藥品消毒處理等。

生物控制措施系指利用生物措施限制基因工程體設(shè)置有效的隔離區(qū)及監(jiān)控區(qū)，消除

及其產(chǎn)物在控制區(qū)外的生存、擴(kuò)散試驗(yàn)區(qū)或控制區(qū)附近可與基因工

或殘留，并限制向其他生物轉(zhuǎn)移。程體雜交的物種以阻止基因工程體

開花授粉或去除其繁殖器官。

環(huán)境控制措施系指利用環(huán)境條件限制基因工程體如控制溫度、水分、光周期等。

及其產(chǎn)物在控制區(qū)外的繁殖。

規(guī)?？刂拼胧┫抵副M可能地減少用于實(shí)驗(yàn)的基因如控制其試驗(yàn)的個(gè)體數(shù)量或減少

工程體及其產(chǎn)物的數(shù)量或減少實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)面積、空間等。

區(qū)的面積以降低基因工程體及其產(chǎn)

品迅速廣泛擴(kuò)散的可能性六基因工程的生物安全性

類別措施要求

實(shí)驗(yàn)室控制措施

相應(yīng)安全等級的實(shí)驗(yàn)室裝備；相應(yīng)安全等級的操作要求（P1－P4級）

生物防護(hù)，分EK1－EK3級

中間試驗(yàn)和環(huán)境釋放控制措施相應(yīng)安全等級的安全控制措施。

商品貯運(yùn)、銷售及使用相應(yīng)安全等級的包裝、運(yùn)載工具、

貯存條件、銷售、使用具備符合

公眾要求的標(biāo)簽說明。

應(yīng)急措施針對基因工程體及其產(chǎn)物的意外

擴(kuò)散、逃逸、轉(zhuǎn)移，應(yīng)采取的緊急措

施，含報(bào)告制度、撲滅、銷毀設(shè)施等。

廢棄物處理相應(yīng)安全等級，采取防污處置的操作要求。

其他長期或定期的監(jiān)測記錄及報(bào)告制度。15．生物安全控制措施(按工作階段分)：六基因工程的生物安全性16．基因工程產(chǎn)業(yè)化安全性：受體系統(tǒng)的潛在危險(xiǎn):

原核系統(tǒng)的生物安全性；

真核系統(tǒng)的生物安全性；重組活疫苗質(zhì)粒DNA疫苗基因治療的安全性醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)品潛在危險(xiǎn)預(yù)防措施六基因工程的生物安全性第一章概論一基因工程與生物工程的關(guān)系二基因工程的基本定義三基因工程的基本形式四生物（工程）技術(shù)的其他內(nèi)容五基因工程的發(fā)展史六基因工程的生物安全性七基因工程的意義P1-P4(Physicalprotection)BSL1-4(Biosafetylevel)實(shí)驗(yàn)室的生物安全水平分級根據(jù)所處理的微生物的危害程度,生物安全實(shí)驗(yàn)室分為四級：

生物安全一級實(shí)驗(yàn)室(BSL-1實(shí)驗(yàn)室)

生物安全二級實(shí)驗(yàn)室(BSL-2實(shí)驗(yàn)室)

生物安全三級實(shí)驗(yàn)室(BSL-3實(shí)驗(yàn)室)

生物安全四級實(shí)驗(yàn)室(BSL-4實(shí)驗(yàn)室)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生物安全實(shí)驗(yàn)室：

其適用微生物范圍與同級的一般生物安全實(shí)驗(yàn)室相同，差別在于適用于實(shí)驗(yàn)脊椎動(dòng)物的飼養(yǎng)和動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)。根據(jù)所處理的微生物的危害程度分為四級，分別稱為ABSL-1，2，3，4實(shí)驗(yàn)室。為探索生命的奧秘提供了有用手段，為生物新技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)造條件：基因芯片、蛋白芯片。闡明了基因是遺傳信息的載體。發(fā)現(xiàn)了多種基因新類型和全面的認(rèn)識(shí)基因本質(zhì)。從本質(zhì)上闡明真核基因的表達(dá)調(diào)控分子機(jī)理，基因表達(dá)的時(shí)空特異性，核－質(zhì)基因的協(xié)同表達(dá)，信號傳遞途徑等。從整體水平研究高等生物的發(fā)育與分化過程多種生物的基因組序列分析，特別是《人類基因組計(jì)劃》，

《水稻基因組計(jì)劃》的實(shí)施與完成。開辟了“反向生物學(xué)的研究新途徑。七基因工程的意義1.對生物科學(xué)研究的貢獻(xiàn)：反向生物學(xué)reversebiology

定義：利用基因工程技術(shù)先分離出基因，經(jīng)克隆后測序并進(jìn)行表達(dá)，然后再研究其功能的學(xué)科。傳統(tǒng)生物技術(shù)是根據(jù)生物的性狀，找到有關(guān)的蛋白質(zhì)，再確定其基因;現(xiàn)在可以先分離特定蛋白推測其基因或直接分離其基因，經(jīng)克隆測序、表達(dá)，再研究其功能。這一過程與傳統(tǒng)生物學(xué)相反，故稱反向生物學(xué)。

概括地講，其意義體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

●分離、擴(kuò)增、鑒定、研究、整理生物信息資源●設(shè)計(jì)、構(gòu)建生物的新性狀甚至新物種：基因工程可以繞過遠(yuǎn)緣有性雜交的困難，使基因在微生物、植物、動(dòng)物之間交流，迅速并定向的獲得人類需要的新的生物類型?！翊笠?guī)模生產(chǎn)生物活性物質(zhì)2.對實(shí)踐的貢獻(xiàn)：七基因工程的意義大規(guī)模生產(chǎn)生物活性物質(zhì)工程細(xì)胞基因工程蛋白質(zhì)工程途徑工程發(fā)酵工程細(xì)胞工程分離工程酶酶工程分離工程野生細(xì)胞野生細(xì)胞生物活性物質(zhì)3、基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生我國生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物

許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價(jià)格往往十分昂貴。

微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。七基因工程的意義

胰島素從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。

將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價(jià)格降低了30%-50%!3、基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生

從人血中提取干擾素，300L血才提取1mg！

通過基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌，每1Kg的培養(yǎng)液可提取20—40mg干擾素人造血液及其生產(chǎn)3、基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生1977年，Genetech在美國舊金山市誕生1982年,人胰島素獲準(zhǔn)上市，標(biāo)志基因工程產(chǎn)品商品化進(jìn)入實(shí)用階段各種基因工程產(chǎn)品有：抗病毒劑，抗癌因子，新型抗生素，重組疫苗，免疫輔助劑，心血管防護(hù)急救藥，抗衰老藥，生長因子，基因治療，診斷Kit等。3、基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生七基因工程的意義生物技術(shù)主體產(chǎn)品①單克隆抗體（細(xì)胞雜交瘤技術(shù)）和重組蛋白藥物：美國約1300家生物技術(shù)公司,60％以上事生物藥品開發(fā)；歐洲約700家生物技術(shù)公司,43％以上從事生物藥品開發(fā).②疾病類型：治療癌癥，心腦血管，艾滋病，遺傳疾病等藥物。③主要上市藥：胰島素（第一個(gè)上市）人生長激素，紅細(xì)胞生成素，干擾素，白細(xì)胞介素，集落刺激因子，疫苗，單抗等50多種獲準(zhǔn)上市。3、基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生七基因工程的意義主要基因工程產(chǎn)品的研制、開發(fā)、上市時(shí)間產(chǎn)品時(shí)間國家用途上市時(shí)間國家人生長激素釋放抑制素(SRM)1977日本巨人癥人胰島素1978美國糖尿病1982歐洲人生長激素（HGH）1979美國侏儒癥1985美國人α-干擾素（IFN）1980美國病毒1985歐洲乙肝疫苗（HBsAgV）1983美國乙肝1986歐洲人白細(xì)胞介素1984美國腫瘤1989歐洲人促紅細(xì)胞生成素（EPO）日本貧血1988歐洲人粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)白血病1991美國人組織纖溶酶原激活劑（t-PA）血栓癥1987美國3、基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生七基因工程的意義1998年止美國有53種獲FDA獲準(zhǔn)上市，使上千萬人受益，生物技術(shù)產(chǎn)品的銷售額增長迅速。

臨床試驗(yàn)：350種正研究開發(fā)：2200種1980年美國現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)品銷售額0增長1991年59億美元基因工程藥物1996年101億美元80億美元年增長13％1997年130億美元2000年500億美元200