重组DNA的基本原理
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3. 稀有動物的保育: 拯救瀕臨絕種的動物 4. 其他:政治用途、經濟用途、娛樂用途等。
• 转基因作物，目前最常见的是转入抗除草剂基 因，这样的转基因作物可以抵抗普通的、较温 和的除草剂，因此农民用这类除草剂就可以除 去野草，而不 必采用那些毒性较强、较有针对 性的除草剂。 • 其次是转入抗虫害基因，用得最多的是从芽孢 杆菌克隆出来的一种基因，有了这种基因的作 物会制造一种毒性蛋白，对其他生物无毒，但 能杀死某些特定的害虫，这样农民就可以减少 喷洒杀虫剂。据统计，在过去的四年内，美国 由于推广抗虫害转基因作物，少喷洒 了270万 磅的杀虫剂。转基因作物还能增加产品，例如 抗虫害转基因玉米能增 产5－15％。 • 转基因技术也可用于改变食物的营养成分，例 如减少土豆的水分， 这样炸出来的土豆片更脆； 降低植物油中的不饱和脂肪酸，能延长储存期
• • 克隆载体
•
(三) 外源基因与载体的连接
连接策略
1. 粘端DNA间的连接
(1) 同一限制性内切酶切割位点连接
(2) 不同限制性内切酶切割位点连接
2. 平端DNA间的连接
3. 同聚物加尾连接
4. 人工接头连接
(四)重组DNA分子导入受体菌
• 无性繁殖 • 感受态细胞: 容易接受外源DNA的状态.
• 转基因作物的历史很短。1992年，中国种植了 世界上第一批商用转基因作 物－－转基因烟草。 1994年，美国市场上才首次出现了转基因食品， 一种软化 缓慢的西红柿。由于转基因作物的巨 大优势，推广非常快。到2000年， 全世界已有 4420万公顷的土地种植转基因作物，其中美国 占68％，阿根廷占23％， 加拿大占7％，中国 占1％，其他国家占1％。大豆、玉米、棉花和 油菜是主要的 转基因作物，在美国，有近一半 的大豆、棉花，超过三分之一的玉米、油菜是 转 基因作物。美国超级市场上的食物制品中， 约60％含有转基因的成分。在公众的 反对声中， 目前这个发展势头已缓慢下来，特别是在工业 化国家，转基因作物的 种植面积有减少的趋向。 美国虽然还没有限制转基因作物，但是由于美 国是农产 品出口大国，欧洲、日本对转基因作 物进口的限制，也打击了美国农民的积极性。
(五)重组体的筛选
直接选择法
1. 抗药性选择 2. 标志补救 3. 分子杂交法
间接筛选法
核酸水平
*1. 酶切图谱 *2. 核酸探针 *3. PCR *4. 序列测定
蛋白质水平
免疫学的技术： S D S - PA G E 、 Western blot 、 ELISA 、放免、 免疫沉淀、 荧光抗体等
基因文库
• 基因组DNA文库 (genomic DNA library) • cDNA文库 (cDNA library)
聚合酶链反应（PCR）
• Polymerase Chain Reaction
• 基本原理： 变性、 退火、 延伸
(二)克隆载体的选择和构建
•
质粒DNA 噬菌体DNA 病毒DNA
1. 分：分离目的基因
2. 切：对目的基因和载体适当切割 3. 接：目的基因与载体连接
4. 转：重组DNA转入受体菌
5. 筛：筛选出含有重组体的受菌体
基因工程技术策略
分： 质粒 基因载体 噬菌体 病毒
直接分离 cDNA
目的基因
人工合成 基因文库
切：
有缺口的载体
限制性内切酶
目的基因
接：
粘端连接
连接酶
Arguments on Human Cloning
A.人是否該擁有基因專利權？是否可以轉讓出 賣？新的基因組合的專利是屬於科學家(醫生) 的，還是那個複製人的？如何保護專利權？ 如果有人在街上砍你一刀，取得血液細胞來 複製人，那怎麼辦？在醫院裡，外科醫生偷 偷用你的細胞複製人怎麼辦？
Arguments on Human Cloning Ethical Considerations
Transgenic tobacco plant with gene for firefly luciferase
关于基因工程的争议
A.花那麼多經費研究基因工程，卻不能妥善照顧 貧困的病人，不關心是否建立比較健全的公共 衛生體系，來有效預防和治療疾病，或是訂定 較完整的社會福利措施，這樣是否合乎倫理？ B.掌握基因工程科技的強國是否藉著優勢來宰制 弱小國家？基因工程技術落入犯罪集團或野心 家手中怎麼辦？提高了糧食產量，是否造成另 一個資源分配不均的問題？
组抗 体 药性 筛 选 重
(六)克隆基因的表达
• 原核表达体系——表达载体的标准：
1. 含有大肠杆菌适宜的选择标志 2. 具有能调控转录、产生大量mRNA的强启动子 3. 含有适当的翻译控制序列 4. 含有合理设计的多接头克隆位点
பைடு நூலகம்
真核表达体系 关键步骤是将重组DNA导入真核细胞
DNA克隆的基本过程
Ａ.複製人的養育責任是誰？複製人長大以後是否 告知其出身？ Ｂ.誰是他的父母？被複製人與被複製人的配偶？ 被複製人的父母？科學家(醫生 )？代理孕母？ Ｃ.複製人推翻家庭婚姻制度，使得生育不再是家 庭婚姻內的產物，他可能沒有自己的家庭。 Ｄ.社會應該如何看待複製人？如何免受歧視？人 權、社會地位、法律身分如何定義？
(一)目的基因的获取
1. 2. 3. 4.
化学合成法
基因组DNA
cDNA 聚合酶链反应
基本概念
• 基因（gene）：P219 • 基因组（genome）：P292 • 基因组学（genomics）： 研究基因组的结构、信息与功能的 科学。 • 基因组计划：HGP——P440 • 后基因组 • 功能基因组
• 方式:
转化、转染、感染
导入大肠杆菌 1. 氯化钙转化法 2. 电击法 3. 体外包装感染法
• 导入哺乳动物细胞
• • • • • • • • • 1. 显微注射法 2. 电穿孔法 3. DNA-磷酸钙共沉淀 4. DEAE-葡聚糖转染法 5. 病毒感染法 6. 脂质体介导法 7. 细胞融合法 8. 原生质体融合法 9. 微细胞介导法
平端连接 尾接法
重组体
转： 转化 转染 带重组体的宿主 筛： 表型筛选 电泳法 核酸杂交 体外包装
基因工程技术与医学的关系
1.生命科学研究的趋势
2.疾病基因的发现 3.发展生物制药
4.基因诊断与基因治疗
5.遗传病的预防
基因工程的目的
1. 醫學用途: 超過１００種基因治療法已經 在全球推行 2. 改善農業: 糧食產量大增，解決飢荒；抵 抗病蟲害，耐寒耐旱，防止早熟和腐爛， 保存期更長。
• 转基因作物，目前最常见的是转入抗除草剂基 因，这样的转基因作物可以抵抗普通的、较温 和的除草剂，因此农民用这类除草剂就可以除 去野草，而不 必采用那些毒性较强、较有针对 性的除草剂。 • 其次是转入抗虫害基因，用得最多的是从芽孢 杆菌克隆出来的一种基因，有了这种基因的作 物会制造一种毒性蛋白，对其他生物无毒，但 能杀死某些特定的害虫，这样农民就可以减少 喷洒杀虫剂。据统计，在过去的四年内，美国 由于推广抗虫害转基因作物，少喷洒 了270万 磅的杀虫剂。转基因作物还能增加产品，例如 抗虫害转基因玉米能增 产5－15％。 • 转基因技术也可用于改变食物的营养成分，例 如减少土豆的水分， 这样炸出来的土豆片更脆； 降低植物油中的不饱和脂肪酸，能延长储存期
• • 克隆载体
•
(三) 外源基因与载体的连接
连接策略
1. 粘端DNA间的连接
(1) 同一限制性内切酶切割位点连接
(2) 不同限制性内切酶切割位点连接
2. 平端DNA间的连接
3. 同聚物加尾连接
4. 人工接头连接
(四)重组DNA分子导入受体菌
• 无性繁殖 • 感受态细胞: 容易接受外源DNA的状态.
• 转基因作物的历史很短。1992年，中国种植了 世界上第一批商用转基因作 物－－转基因烟草。 1994年，美国市场上才首次出现了转基因食品， 一种软化 缓慢的西红柿。由于转基因作物的巨 大优势，推广非常快。到2000年， 全世界已有 4420万公顷的土地种植转基因作物，其中美国 占68％，阿根廷占23％， 加拿大占7％，中国 占1％，其他国家占1％。大豆、玉米、棉花和 油菜是主要的 转基因作物，在美国，有近一半 的大豆、棉花，超过三分之一的玉米、油菜是 转 基因作物。美国超级市场上的食物制品中， 约60％含有转基因的成分。在公众的 反对声中， 目前这个发展势头已缓慢下来，特别是在工业 化国家，转基因作物的 种植面积有减少的趋向。 美国虽然还没有限制转基因作物，但是由于美 国是农产 品出口大国，欧洲、日本对转基因作 物进口的限制，也打击了美国农民的积极性。
(五)重组体的筛选
直接选择法
1. 抗药性选择 2. 标志补救 3. 分子杂交法
间接筛选法
核酸水平
*1. 酶切图谱 *2. 核酸探针 *3. PCR *4. 序列测定
蛋白质水平
免疫学的技术： S D S - PA G E 、 Western blot 、 ELISA 、放免、 免疫沉淀、 荧光抗体等
基因文库
• 基因组DNA文库 (genomic DNA library) • cDNA文库 (cDNA library)
聚合酶链反应（PCR）
• Polymerase Chain Reaction
• 基本原理： 变性、 退火、 延伸
(二)克隆载体的选择和构建
•
质粒DNA 噬菌体DNA 病毒DNA
1. 分：分离目的基因
2. 切：对目的基因和载体适当切割 3. 接：目的基因与载体连接
4. 转：重组DNA转入受体菌
5. 筛：筛选出含有重组体的受菌体
基因工程技术策略
分： 质粒 基因载体 噬菌体 病毒
直接分离 cDNA
目的基因
人工合成 基因文库
切：
有缺口的载体
限制性内切酶
目的基因
接：
粘端连接
连接酶
Arguments on Human Cloning
A.人是否該擁有基因專利權？是否可以轉讓出 賣？新的基因組合的專利是屬於科學家(醫生) 的，還是那個複製人的？如何保護專利權？ 如果有人在街上砍你一刀，取得血液細胞來 複製人，那怎麼辦？在醫院裡，外科醫生偷 偷用你的細胞複製人怎麼辦？
Arguments on Human Cloning Ethical Considerations
Transgenic tobacco plant with gene for firefly luciferase
关于基因工程的争议
A.花那麼多經費研究基因工程，卻不能妥善照顧 貧困的病人，不關心是否建立比較健全的公共 衛生體系，來有效預防和治療疾病，或是訂定 較完整的社會福利措施，這樣是否合乎倫理？ B.掌握基因工程科技的強國是否藉著優勢來宰制 弱小國家？基因工程技術落入犯罪集團或野心 家手中怎麼辦？提高了糧食產量，是否造成另 一個資源分配不均的問題？
组抗 体 药性 筛 选 重
(六)克隆基因的表达
• 原核表达体系——表达载体的标准：
1. 含有大肠杆菌适宜的选择标志 2. 具有能调控转录、产生大量mRNA的强启动子 3. 含有适当的翻译控制序列 4. 含有合理设计的多接头克隆位点
பைடு நூலகம்
真核表达体系 关键步骤是将重组DNA导入真核细胞
DNA克隆的基本过程
Ａ.複製人的養育責任是誰？複製人長大以後是否 告知其出身？ Ｂ.誰是他的父母？被複製人與被複製人的配偶？ 被複製人的父母？科學家(醫生 )？代理孕母？ Ｃ.複製人推翻家庭婚姻制度，使得生育不再是家 庭婚姻內的產物，他可能沒有自己的家庭。 Ｄ.社會應該如何看待複製人？如何免受歧視？人 權、社會地位、法律身分如何定義？
(一)目的基因的获取
1. 2. 3. 4.
化学合成法
基因组DNA
cDNA 聚合酶链反应
基本概念
• 基因（gene）：P219 • 基因组（genome）：P292 • 基因组学（genomics）： 研究基因组的结构、信息与功能的 科学。 • 基因组计划：HGP——P440 • 后基因组 • 功能基因组
• 方式:
转化、转染、感染
导入大肠杆菌 1. 氯化钙转化法 2. 电击法 3. 体外包装感染法
• 导入哺乳动物细胞
• • • • • • • • • 1. 显微注射法 2. 电穿孔法 3. DNA-磷酸钙共沉淀 4. DEAE-葡聚糖转染法 5. 病毒感染法 6. 脂质体介导法 7. 细胞融合法 8. 原生质体融合法 9. 微细胞介导法
平端连接 尾接法
重组体
转： 转化 转染 带重组体的宿主 筛： 表型筛选 电泳法 核酸杂交 体外包装
基因工程技术与医学的关系
1.生命科学研究的趋势
2.疾病基因的发现 3.发展生物制药
4.基因诊断与基因治疗
5.遗传病的预防
基因工程的目的
1. 醫學用途: 超過１００種基因治療法已經 在全球推行 2. 改善農業: 糧食產量大增，解決飢荒；抵 抗病蟲害，耐寒耐旱，防止早熟和腐爛， 保存期更長。