第一節(jié) 基因與基因工程課件

第二章基因與基因工程第一節(jié)基因與基因工程1.核酸的元素組成C、H、O、N、P（9~10%）與蛋白質(zhì)比較，其組成上有兩個(gè)特點(diǎn):一般不含元素硫(S)

P元素的含量較多并且恒定(約占9-10%)一、核酸（DNA、RNA）第一節(jié)基因與基因工程堿基：腺嘌呤(A),鳥嘌呤(G),胞嘧啶(C)

尿嘧啶(U),胸腺嘧啶(T)戊糖：核糖、脫氧核糖堿基+戊糖→核苷核苷+磷酸→

核苷酸→核酸(RNA、DNA)2.核酸的分子組成第一節(jié)基因與基因工程3、核酸的分類：

根據(jù)核酸中所含戊糖的不同分為:核糖核酸（RNA)脫氧核糖核酸(DNA)。第一節(jié)基因與基因工程DNARNA嘌呤堿腺嘌呤鳥嘌呤腺嘌呤鳥嘌呤嘧啶堿胞嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶尿嘧啶戊糖D-2-脫氧核糖D-核糖酸磷酸磷酸兩類核酸的基本化學(xué)組成AGCTAGCU第一節(jié)基因與基因工程嘌呤(purine)

腺嘌呤(adenine,A)鳥嘌呤(guanine,G)第一節(jié)基因與基因工程嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶(thymine,T)第一節(jié)基因與基因工程D-核糖和D-2-脫氧核糖第一節(jié)基因與基因工程（1）核酸的一級結(jié)構(gòu)4.核酸的結(jié)構(gòu)第一節(jié)基因與基因工程1953年，Watson和Crick提出了B型DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。1953年，Watson和Crick提出了B型DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。第一節(jié)基因與基因工程第一節(jié)基因與基因工程（2）核酸的二級結(jié)構(gòu)——DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)第一節(jié)基因與基因工程生物體遺傳信息的攜帶者生物體遺傳信息的傳遞者生命活動(dòng)的主要執(zhí)行者5.遺傳信息傳遞的中心法則第一節(jié)基因與基因工程?生命活動(dòng)通過蛋白質(zhì)來表現(xiàn)，遺傳特征通過DNA→RNA→蛋白質(zhì)的過程進(jìn)行傳遞，亦即遺傳信息從DNA轉(zhuǎn)錄給RNA，

?再將遺傳信息翻譯成執(zhí)行不同生命功能的蛋白質(zhì)，使后代表現(xiàn)出與親代相似的遺傳性質(zhì)，即基因表達(dá)。第一節(jié)基因與基因工程?復(fù)制：以原來DNA分子為模板合

成其相同分子的過程

?轉(zhuǎn)錄：在DNA分子上合成出與其

核苷酸順序相對應(yīng)的RNA的過程

?翻譯：在RNA控制下合成出具有特

定氨基酸順序的蛋白質(zhì)肽鏈的過程

第一節(jié)基因與基因工程二、基因與遺傳信息現(xiàn)代遺傳學(xué)的創(chuàng)始人：孟德爾(1822－1884年)奧地利天主教神父、遺傳學(xué)家約翰·格雷戈?duì)枺系聽栐鴮⑼愣沟牟煌兎N雜交，并揭示出規(guī)律性。1865年，他發(fā)現(xiàn)遺傳基因原理，總結(jié)出分離規(guī)律和自由組合規(guī)律，為遺傳學(xué)提供了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，創(chuàng)立了孟德爾學(xué)派，由此成為“遺傳學(xué)之父”。英國科學(xué)家貝特森和丹麥科學(xué)家約翰森準(zhǔn)確詮釋孟德爾理論，創(chuàng)造了基因、表型、基因型、等位基因等名詞。1.基因概念的誕生第一節(jié)基因與基因工程2.基因在哪里???1910年，美國人托馬斯－亨特－摩根(1866－1945年)出版了他第一部關(guān)于果蠅實(shí)驗(yàn)的首批成果。他不僅證明了孟德爾定律的正確性，而且還證實(shí)了長期存在的一種猜測，即借助于顯微鏡能看到的在細(xì)胞核里呈小棍形狀結(jié)構(gòu)的染色體就是基因的所在地。第一節(jié)基因與基因工程染色體第一節(jié)基因與基因工程染色體結(jié)構(gòu)第一節(jié)基因與基因工程染色體的大小第一節(jié)基因與基因工程人類23對染色體第一節(jié)基因與基因工程3.基因是什么???基因是具有遺傳功能的單元，一個(gè)基因是DNA片段中核苷酸堿基特定的序列，此序列載有某特定蛋白質(zhì)的遺傳信息。基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的功能單位和結(jié)構(gòu)單位，是有遺傳效應(yīng)的DNA片段?；虮磉_(dá)：遺傳信息由DNA→RNA→蛋白質(zhì)的表達(dá)過程。第一節(jié)基因與基因工程4.人類基因組計(jì)劃

所謂人類基因組計(jì)劃是測定人類基因組的全部DNA序列，從而破譯所有遺傳密碼，揭示生命的奧秘，是系統(tǒng)、全面地解讀和研究人類遺傳物質(zhì)DNA的全球合作計(jì)劃。第一節(jié)基因與基因工程1990年10月，國際人類基因組計(jì)劃正式啟動(dòng)，將用15年時(shí)間，投資30億美元，完成30億對堿基的測序，并對所有基因（10萬個(gè)）進(jìn)行繪圖和排序。全球人類基因組計(jì)劃由美國、英國、日本、法國、德國和中國負(fù)責(zé)。人類基因組計(jì)劃與曼哈頓原子計(jì)劃、阿波羅登月計(jì)劃并稱人類科學(xué)史上的三大工程。第一節(jié)基因與基因工程“What’sHumanGenomeProject?”“OnebaseOnedollar!”-byataxidriver(andataxpayer)第一節(jié)基因與基因工程基因組計(jì)劃——萬里長征第一步第一節(jié)基因與基因工程三、基因工程指DNA的體外重組提取或合成某種生物體的DNA,在體外切割、拼接并重新組合,再將重新組合的DNA分子引入受體細(xì)胞,使重組的DNA分子在受體細(xì)胞中得以復(fù)制與表達(dá)的技術(shù).轉(zhuǎn)基因和雜交是完全不同的概念。雜交只能在同類之間發(fā)生，如圓皮豌豆和皺皮豌豆的雜交。而轉(zhuǎn)基因則可以提取不同種類植物甚至動(dòng)物的基因，將其移植到植物上。第一節(jié)基因與基因工程核酸內(nèi)切酶、連接酶和載體的發(fā)現(xiàn)內(nèi)切酶——DNA分子的“手術(shù)刀”連接酶——DNA片段的“縫衣針”載體——DNA轉(zhuǎn)移的“交通工具”核心技術(shù)：DNA重組技術(shù)第一節(jié)基因與基因工程1.轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)熒光素基因煙草帶有螢火蟲熒光素酶基因的煙草植株（經(jīng)過含有熒光素的水處理后，照片經(jīng)過24小時(shí)暴光！）。第一節(jié)基因與基因工程轉(zhuǎn)抗蟲基因植物第一節(jié)基因與基因工程制備抗蟲轉(zhuǎn)基因植物的過程第一節(jié)基因與基因工程制備抗蟲轉(zhuǎn)基因植物的過程第一節(jié)基因與基因工程2.轉(zhuǎn)基因動(dòng)物轉(zhuǎn)基因小鼠第一節(jié)基因與基因工程轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的一般制備過程第一節(jié)基因與基因工程轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的一般制備過程第一節(jié)基因與基因工程轉(zhuǎn)基因魚第一節(jié)基因與基因工程3.基因工程制藥利用微生物、動(dòng)物、植物作為“生物工廠”生產(chǎn)一些藥物多肽和疫苗。例如：原來一種生長激素只能從動(dòng)物腦中提取，5毫克的量需要從50萬只羊的腦中才能得到，而用基因工程方法，只需要9升的細(xì)菌培養(yǎng)液。第一節(jié)基因與基因工程4.基因武器與基因興奮劑基因武器指針對某一特定人種的基因組進(jìn)行基因設(shè)計(jì)改造的新型病毒，具有隱蔽性強(qiáng)、作用長久、危害極大、極難治療和預(yù)防等特點(diǎn)。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物兵轉(zhuǎn)基因戰(zhàn)士運(yùn)動(dòng)場上的“超人”杞人憂天？第一節(jié)基因與基因工程5.基因診斷與基因治療DNA探針、PCR技術(shù)、基因芯片“好基因”和“壞基因”基因優(yōu)生與基因歧視基因改造人類？第一節(jié)基因與基因工程6.轉(zhuǎn)基因食品（1）名詞解釋：為了提高產(chǎn)量、增加營養(yǎng)、抗病、抗旱、抗蟲等目的，人為地給一種作物或家畜植入某些外來遺傳基因。這種基因改造的食品英文稱之為GMFood，即GeneticallyModifiedFood第一節(jié)基因與基因工程（2）、轉(zhuǎn)基因作物的概況◆轉(zhuǎn)基因作物種植地區(qū)：2000年有13個(gè)國家種植，主要集中在北美、南美和澳洲。◆種植面積：全球轉(zhuǎn)基因作物的種植總面積為4420萬公頃、種植大國美國、阿根廷、加拿大、澳大利亞的種植面積占全球總面積的99％，其中美國68％、阿根廷23％、加拿大7％、澳大利亞1％，余下的1％為墨西哥、西班牙、法國和南非等國家◆品種分布：大豆約占58％，玉米約占23％，棉花約占12％，油菜籽約占6％，其它為1％第一節(jié)基因與基因工程

◆我國是最早開展轉(zhuǎn)基因作物研究的國家之一。◆正在進(jìn)行中間實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)基因作物48種，涉及作物11種，其中水稻、小麥、玉米、西紅柿、白菜、甜瓜、香木瓜、花生和廣藿香等為轉(zhuǎn)基因食品植物◆正在進(jìn)行環(huán)境釋放試驗(yàn)的轉(zhuǎn)基因作物49種，其中水稻、玉米、大豆、馬鈴薯、西紅柿、甜椒和線辣椒為轉(zhuǎn)基因食品植物我國轉(zhuǎn)基因作物的概況：第一節(jié)基因與基因工程（3）轉(zhuǎn)基因食品的安全性第一節(jié)基因與基因工程

環(huán)境安全①轉(zhuǎn)基因作物演變成農(nóng)田雜草的可能性②基因漂流到近緣野生種的可能性③對生物類群的影響第一節(jié)基因與基因工程食用安全①對終產(chǎn)物（已知或未知的終產(chǎn)物）的影響②轉(zhuǎn)移的基因結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性③基因插入受體基因組的位置④載體的選擇以及使用具有抗生素耐藥性的選擇性標(biāo)識基因是否會對人產(chǎn)生影響⑤引起機(jī)體過敏等（大豆蛋白）第一節(jié)基因與基因工程(4).轉(zhuǎn)基因食品對人體可能產(chǎn)生的危害A.標(biāo)記基因的傳遞：一種情況是，轉(zhuǎn)基因作物中的抗生素抗性標(biāo)記基因可能通過轉(zhuǎn)基因食品傳遞給人(畜)腸道的微生物，并在其中表達(dá)，獲得抗藥性，這就可能影響口服抗生素的藥效，對健康造成危害；另一種情況是，轉(zhuǎn)基因食品中的標(biāo)記基因可能傳遞給人腸道正常微生物，影響腸道微生態(tài)環(huán)境，通過菌群影響胃腸道正常消化功能。

第一節(jié)基因與基因工程B.導(dǎo)致食品過敏癥：

目的基因編碼的蛋白有時(shí)會導(dǎo)致過敏，如果將此目的基因轉(zhuǎn)入到食品中，就會使該轉(zhuǎn)基因食品對人可能有致敏性，從細(xì)菌提取目的基因，或從致敏食品提取的目的基因，往往具有致敏性。

第一節(jié)基因與基因工程

C.

干擾體內(nèi)代謝：新的基因產(chǎn)物可能對機(jī)體物質(zhì)代謝產(chǎn)生干擾作用。

D.

目的基因編碼一種蛋白酶活性抑制劑，可抑制胃腸消化功能。

E.

抗蟲轉(zhuǎn)基因食品中，目的基因編碼的抗昆蟲毒素，可能對人體產(chǎn)生危害。

F.

抗除草劑的轉(zhuǎn)基因食品，可能因除草劑的用量增大，而在食品中的殘留量增加。第一節(jié)基因與基因工程四、克隆技術(shù)進(jìn)展第一節(jié)基因與基因工程1.什么是克隆？？克隆，是Clone的譯音，意為無性繁殖，克隆技術(shù)即無性繁殖技術(shù)。英國羅斯林研究所試驗(yàn)成功的克隆羊多利，是首次利用體細(xì)胞克隆成功的，它在生物工程史上揭開了新的一頁。

第一節(jié)基因與基因工程我是多利，我可是克隆技術(shù)的首腦人物哦第一節(jié)基因與基因工程我是多利，我可是克隆技術(shù)的首腦人物哦第一節(jié)基因與基因工程多利第一節(jié)基因與基因工程第一節(jié)基因與基因工程克隆羊多利于1996年7月5日出生，2003年2月14日死亡。

第一節(jié)基因與基因工程

多利羊的科學(xué)意義是什么？

以往我們都認(rèn)為，生命的過程，就是從卵子受精開始，發(fā)育成一個(gè)完整的生命體，直到死亡，是一個(gè)基因有次序表達(dá)的過程，開始有部分基因工作，以后這些基因又啟動(dòng)別的基因工作，啟動(dòng)順序在前的基因工作一段時(shí)間會停止。就像計(jì)算機(jī)軟件一樣，基因的開啟、表達(dá)是有序的，這個(gè)過程是不可逆轉(zhuǎn)的。也就是說，體細(xì)胞的分化一旦完成，必然走向死亡，只有一些低等動(dòng)物是例外。例如，皮膚細(xì)胞不可能再發(fā)育成其它細(xì)胞，只能走向死亡。但是采用細(xì)胞核移植技術(shù)也就是克隆技術(shù)，可以使這一生命過程逆轉(zhuǎn)。例如把皮膚細(xì)胞的細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì)胞里，生命過程可以重新開始，可以發(fā)育成各種各樣的細(xì)胞。這就打破了生物學(xué)界長期以來的定論。如果我們把生命過程比作計(jì)算機(jī)程序，原來這一程序是固定的，不能重新編程（reprogram）；多利羊的意義在于它表明生命過程是可以重新編程的。第一節(jié)基因與基因工程2、克隆技術(shù)進(jìn)展1957年克隆技術(shù)精細(xì)到以單個(gè)基因復(fù)制為單位，科學(xué)家將某種特定基因單個(gè)分離出來，將它與某有機(jī)體(最初是一種酵母)結(jié)合，有機(jī)體將新基因融入自己的DNA結(jié)構(gòu)后再繁殖，產(chǎn)生出理想基因的復(fù)制品。1978年英國第一個(gè)試管嬰兒誕生1996年英國克隆綿羊多利問世第一節(jié)基因與基因工程?

1998年美國實(shí)現(xiàn)克隆批量化

?

2000年人類近親猴子在美國被克隆

?

2004年英國頒發(fā)世界第一個(gè)克隆人類胚胎執(zhí)照

?

2007年首只人獸混種羊在美國問世含15%人類細(xì)胞，旨在能在羊體內(nèi)‘種’出病人需要的各種可移植器官

?2007.9.5.英國人工受精與胚胎學(xué)管理局原則上批準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)人獸混合胚胎第一節(jié)基因與基因工程世界上首例克隆馬“普羅梅泰亞”在意大利出生。后面是它的“母親兼姐姐”。第一節(jié)基因與基因工程美國研究人員成功克隆出世界上第一頭騾子。第一節(jié)基因與基因工程

2002年美國第一頭克隆牛“艾米”產(chǎn)下牛犢喜作媽咪第一節(jié)基因與基因工程含人乳基因克隆牛誕在河北誕生第一節(jié)基因與基因工程巴西第一頭克隆牛第一節(jié)基因與基因工程第一只克隆貓cc誕生第一節(jié)基因與基因工程第一只克隆猴第一節(jié)基因與基因工程克隆人類？？？？第一節(jié)基因與基因工程支持者認(rèn)為1．“不讓我們克隆人，就是不讓我們修正我們的錯(cuò)誤，人類歷史難道能夠這樣構(gòu)造嗎？”——《紐約時(shí)報(bào)書評》2．“當(dāng)然應(yīng)該‘克隆’人，如果誰第一個(gè)掌握了這個(gè)技術(shù)，他就是我真正的、也是唯一的競爭對手。”——比爾·蓋茨3．“克隆人絕對是科學(xué)上了不起的進(jìn)步，克隆技術(shù)必將創(chuàng)造２１世紀(jì)的輝煌?！薄槭±砉W(xué)院生命工程教授約翰·布洛克4．“人體商業(yè)化是人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中無與倫比的成就，毫無疑問，克隆技術(shù)的出現(xiàn)將為世人創(chuàng)造一個(gè)最為廣泛和深遠(yuǎn)的市場?！薄督?jīng)濟(jì)學(xué)家》雜志。第一節(jié)基因與基因工程反對者認(rèn)為1．克隆技術(shù)現(xiàn)在還不成熟，克隆人可能有很多先