第一章基因工程概述PowerPointPresent.pptx
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《基因工程》PPT教学 ppt课件
PPT课件
36
典型例子：抗烟草花叶病毒的转基因烟草、 抗病毒的转基因小麦、甜椒
PPT课件
37
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
3.抗逆转基因植物
PPT课件
38
4.利用转基因改良植物的品质
PPT课件
39
富含赖氨酸的转基因玉米
基转 因入 的荧 发光 荧素 光酶 烟蛋 草白
PPT课件 不会引起过敏的转基因大4豆0
原 理： 基因重组
表达水平： DNA分子水平
过程：
意义： 1、定向改造某些性状
2、克服远缘杂交
PPT课件
3
原核细胞的基因结构
非编码区 编码区上游 启动子
编码区
非编码区 编码区下游
终止子
RNA聚合酶结合位点
启动子：位于基因首端一段能与RNA聚合酶结合并能起 始mRNA合成的序列。没有启动子，基因就不能转录。
将目的基因导入 农杆菌介导的遗传转化法
植物细胞
基因枪法
方法
将目的基因导入 动物细胞
——显微注射法
将目的基因导入——感受态细胞吸收DNA分子
微生物细胞
(氯化钙法)
PPT课件
24
(四)目的基因的检测与鉴定 ——检查是否成功 ①形态检测
检测— ②分子检测
PPT课件
25
非目的基因片段 GACATAGCTACA CTGTATCGATGT
PPT课件
1
我们主要讨论4个问题：
1. 什么是基因工程——基因工程的概念。
2. 为什么能进行基因工程——基因工程的原理和技术。 3. 怎样进行基因工程——4大步骤 4. 基因工程的应用和前景
PPT课件
2
1、概念：又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。
第一章基因工程概述-PowerPointPresent
1957年，本泽尔（Seymour Benzer） 以T4噬菌体为材料，在DNA分子水平上研 究基因内部的精细结构，提出了顺反子 （cistron）概念。
顺反子是1个遗传功能单位，1个 顺反子决定1条多肽链。
现代基因阶段
1．操纵子 （启动基因＋操纵基因＋结构基因）
现代基因阶段
2．跳跃基因
指DNA能在有机体的染色体组内从1个地方跳到另一个地方， 它们能从1个位点切除，然后插入同一或不同染色体上的另一个 位置。
1866年发表论文，提出分离 规律和独立分配规律
1900年Mendel遗传规律被
重新发现遗传学的元年
Mendel提出：生物的某 种性状是由遗传因子负责 传递的。是颗粒性的，体 细胞内成双存在，生殖细 胞内成单存在。遗传因子 是决定性状的抽象符号。
Morgan的基因阶段
1909年丹麦遗传学家 Yohannsen (18591927)
发表了“纯系学说”首 先提出了“基因”的概 念，代替了Mendel “遗传因子” 的 概念。 但没有提出基因的物质 概念。
连锁遗传规律的提出
1910年以后，Morgan T.H.等提出了基因的连锁遗传 规律。说明了基因是在染色体上占有一定空间的实体。 基因不再是抽象符号，被赋予物质内涵。
顺反子阶段
5、载体的发现及其应用
载体主要是小分子量的复制子如：病毒、噬菌体、质粒。 1972年，美国Stanford大学的P. Berg 等首次成功地实现了 DNA的体外重组；
SV40
λ噬菌体
Eco RI Eco RI
T4连接酶
第一个重组分子
6、重组子导入受体细胞技术
1944年，肺炎链球菌被成功转化。 1970年，大肠杆菌才被成功转化，得益于 CaCl2的应用
顺反子是1个遗传功能单位，1个 顺反子决定1条多肽链。
现代基因阶段
1．操纵子 （启动基因＋操纵基因＋结构基因）
现代基因阶段
2．跳跃基因
指DNA能在有机体的染色体组内从1个地方跳到另一个地方， 它们能从1个位点切除，然后插入同一或不同染色体上的另一个 位置。
1866年发表论文，提出分离 规律和独立分配规律
1900年Mendel遗传规律被
重新发现遗传学的元年
Mendel提出：生物的某 种性状是由遗传因子负责 传递的。是颗粒性的，体 细胞内成双存在，生殖细 胞内成单存在。遗传因子 是决定性状的抽象符号。
Morgan的基因阶段
1909年丹麦遗传学家 Yohannsen (18591927)
发表了“纯系学说”首 先提出了“基因”的概 念，代替了Mendel “遗传因子” 的 概念。 但没有提出基因的物质 概念。
连锁遗传规律的提出
1910年以后，Morgan T.H.等提出了基因的连锁遗传 规律。说明了基因是在染色体上占有一定空间的实体。 基因不再是抽象符号，被赋予物质内涵。
顺反子阶段
5、载体的发现及其应用
载体主要是小分子量的复制子如：病毒、噬菌体、质粒。 1972年，美国Stanford大学的P. Berg 等首次成功地实现了 DNA的体外重组；
SV40
λ噬菌体
Eco RI Eco RI
T4连接酶
第一个重组分子
6、重组子导入受体细胞技术
1944年，肺炎链球菌被成功转化。 1970年，大肠杆菌才被成功转化，得益于 CaCl2的应用
基因工程简介PPT课件
了重度联合免疫缺陷症（SDID）的基因治疗； 1985年提出，1990年启动的人类基因组计划； 1996年，体细胞核移植--克隆多利绵羊……
19
三、基因工程的研究意义和应用
20
1、基因工程在功能基因组学研究中的应用
① 基因定位和基因功能研究； ② 基因表达调控的顺式元件和反式因子的鉴定和转录调控机制的研究； ③ 发育的遗传学和基因组学； ④ 非编码DNA与RNA的类型、含量、分布及所包含的信息与功能； ⑤ 基因转录、蛋白质合成和翻译后事件的相互协调。 ⑥ 在大分子功能复合体中蛋白质间的相互作用； ⑦ 人类蛋白质组学研究； ⑧ 个体间单核苷酸多态性变异（SNPs, Single-based DNA variations
8
限制性核酸内切酶
外源基因或DNA片段
载体
基
因
含有外源基因的重
工
组载体DNA分子
程
的
转化受体细 胞并筛选
流
程
图
外源 基因表达
基因功能与表 多肽类或抗体类 动植物性状改良
达调控研究
基因工程产品 与人类基因治疗
9
二 、基因工程发展简史
1. 基因工程诞生的背景
• 理论上三大发现：遗传物质是DNA、 DNA的双螺旋结构与半保留复制机 理以及中心法则的发现。
5
通俗地说，基因工程就是指将一种供体生 物体的目的基因与适宜的载体在体外进行拼接 重组，然后转入另一种受体生物体内，使之按 照人们的意愿稳定遗传并表达出新的基因产物 或产生新的遗传性状的DNA体外操作程序。也 称为分子克隆技术。
三大基本元件：供体基因、受体细胞、载体。
6
2、基因工程的基本流程
1） 从复杂的生物体基因组中，经过不同的技 术方法（酶切法、逆转录法、化学合成 法、 PCR法），分离获得目的基因的DNA片段；
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三、基因工程的研究意义和应用
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1、基因工程在功能基因组学研究中的应用
① 基因定位和基因功能研究； ② 基因表达调控的顺式元件和反式因子的鉴定和转录调控机制的研究； ③ 发育的遗传学和基因组学； ④ 非编码DNA与RNA的类型、含量、分布及所包含的信息与功能； ⑤ 基因转录、蛋白质合成和翻译后事件的相互协调。 ⑥ 在大分子功能复合体中蛋白质间的相互作用； ⑦ 人类蛋白质组学研究； ⑧ 个体间单核苷酸多态性变异（SNPs, Single-based DNA variations
8
限制性核酸内切酶
外源基因或DNA片段
载体
基
因
含有外源基因的重
工
组载体DNA分子
程
的
转化受体细 胞并筛选
流
程
图
外源 基因表达
基因功能与表 多肽类或抗体类 动植物性状改良
达调控研究
基因工程产品 与人类基因治疗
9
二 、基因工程发展简史
1. 基因工程诞生的背景
• 理论上三大发现：遗传物质是DNA、 DNA的双螺旋结构与半保留复制机 理以及中心法则的发现。
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通俗地说，基因工程就是指将一种供体生 物体的目的基因与适宜的载体在体外进行拼接 重组，然后转入另一种受体生物体内，使之按 照人们的意愿稳定遗传并表达出新的基因产物 或产生新的遗传性状的DNA体外操作程序。也 称为分子克隆技术。
三大基本元件：供体基因、受体细胞、载体。
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2、基因工程的基本流程
1） 从复杂的生物体基因组中，经过不同的技 术方法（酶切法、逆转录法、化学合成 法、 PCR法），分离获得目的基因的DNA片段；
基因工程-1 ppt课件
供体、受体、载体是重组DNA技术的三大基本元 件。
2020/8/5
2、基因工程
基因工程是指重组DNA技术的产业化设 计与应用，包括上游技术和下游技术两大组 成部分。
上游技术指的是基因重组、克隆和表达 的设计与构建（即重组DNA技术）；
下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大 规模培养以及基因产物的分离纯化过程。
理论上的三大发现 技术上的三大发明 对于基因工程的诞生起到了决定性的作用。
2020/8/5
(三) 基因工程产生背景 1. 发现DNA是遗传物质
2020/8/5
Oswald Theodore Avery 1877～1955
光滑型注入小鼠体内，小鼠死。
粗糙型注入小鼠体内，小鼠活。
光滑型加热杀死，再注入小鼠体 内，小鼠活。
2020/8/5
第一章 基因工程概述
2020/8/5
主要内容
• 重组DNA技术与基因工程的基本概念 • 基因工程的特点与基本步骤 • 研究背景 • 基因工程的研究与发展 • 基因工程的分子生物学原理 • 基因工程的支撑技术
2020/8/5
(一) 基本概念
1、重组DNA技术
重组DNA技术是指将一种生物体的基因（供体） 与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物 体（受体）内进行无性繁殖，使重组基因在受体细 胞内表达，产生出人类所需要的基因产物或新性状 的DNA体外操作程序，也称为分子克隆技术。
2020/8/5
基因工程的别名
DNA重组技术
操作环境
生物பைடு நூலகம்外
操作对象
基因
操作水平
DNA分子水平
基本过程 剪切 → 拼接 → 导入 → 表达
结果
人类需要的基因产物
2020/8/5
2、基因工程
基因工程是指重组DNA技术的产业化设 计与应用，包括上游技术和下游技术两大组 成部分。
上游技术指的是基因重组、克隆和表达 的设计与构建（即重组DNA技术）；
下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大 规模培养以及基因产物的分离纯化过程。
理论上的三大发现 技术上的三大发明 对于基因工程的诞生起到了决定性的作用。
2020/8/5
(三) 基因工程产生背景 1. 发现DNA是遗传物质
2020/8/5
Oswald Theodore Avery 1877～1955
光滑型注入小鼠体内，小鼠死。
粗糙型注入小鼠体内，小鼠活。
光滑型加热杀死，再注入小鼠体 内，小鼠活。
2020/8/5
第一章 基因工程概述
2020/8/5
主要内容
• 重组DNA技术与基因工程的基本概念 • 基因工程的特点与基本步骤 • 研究背景 • 基因工程的研究与发展 • 基因工程的分子生物学原理 • 基因工程的支撑技术
2020/8/5
(一) 基本概念
1、重组DNA技术
重组DNA技术是指将一种生物体的基因（供体） 与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物 体（受体）内进行无性繁殖，使重组基因在受体细 胞内表达，产生出人类所需要的基因产物或新性状 的DNA体外操作程序，也称为分子克隆技术。
2020/8/5
基因工程的别名
DNA重组技术
操作环境
生物பைடு நூலகம்外
操作对象
基因
操作水平
DNA分子水平
基本过程 剪切 → 拼接 → 导入 → 表达
结果
人类需要的基因产物
《基因工程概念》课件
结语
基因工程对人类发展具有深远影响。我们应该提高对基因工程的认识，明确 其潜在利弊，以科学的态度看待和应用基因工程技术。
《基因工程概念》PPT课 件
基因工程是通过改变生物体的遗传物质，实现对遗传信息的人为控制和改造 的科学和技术。它是现代生物技术的重要组成部分。
什么是基因工程？
基因工程的定义：基因工程是一种利用现代生物技术手段对生物体的遗传物 质进行人为改造的科学和技术。
基因工程的目的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ通过改变生物体的基因组成，创造出具有新功能和特性的 生物体。
基因工程的应用领域：农业、医学、工业等。
基因工程的基础知识
基因的组成：由DNA分子组成，包含了生物体遗传信息的编码。 基因表达的调控：通过基因的调控机制，控制基因的表达和活性。 DNA重组技术：通过切割、重组和连接DNA分子，实现对基因的精准操作。
基因工程的技术
基因编辑技术：利用CRISPR-Cas9等工具，直接修改生物体的基因序列。 基因合成技术：合成人工基因序列，并将其插入到生物体中。 基因转移技术：将特定基因从一个生物体转移到另一个生物体中。
基因工程的应用
农业方面的应用：创建抗虫、抗病、耐旱的农作物品种，提高农作物产量和 质量。 医学方面的应用：研发基因药物、基因诊断技术，治疗遗传性疾病等。 工业方面的应用：生产工业酶、生物降解塑料等可持续发展产品。
基因工程的伦理和风险
基因工程的伦理问题：涉及对生命的操控和人类干涉生态系统等伦理道德问题。 基因工程的风险与挑战：可能导致不可预测的生态破坏、基因突变和遗传多样性丧失。 基因工程的发展前景：伦理审慎的应用下，基因工程有望为人类带来更多福祉和发展机遇。
《基因工程简介》课件
前沿的学科，将对医学、农业、环境和能源等领域带来深刻的变革和进步。了解基因工程的基本概 念、应用和挑战，是我们迎接未来科技发展的重要一步。
基因转导
将外源基因导入目标细胞，实 现基因功能的调控和表达。
基因编辑
利用CRISPR-Cas9等技术，对基 因组中的特定位置进行精确编 辑和改造。
基因工程的伦理和风险问题
1 伦理问题
基因工程涉及对生命和基因的控制，引发伦理和道德层面的反思和讨论。
2 风险问题
基因工程可能带来环境风险和基因突变等潜在问题，需要严格的安全评估和监管。
《基因工程简介》PPT课 件
基因工程是一门研究控制和改变生物基因组的学科。通过改变生物体基因组 的结构和组织，可以产生改善农作物、生产药物、治疗疾病等社会需求的生 物。
基因工程的定义
基因工程是一种重要的生物技术，利用现代分子遗传学和基因组学知识，设 计和操作基因的技术，以改变生物体的特征，实现对生命过程和物质转化的 控制。
农业生产
基因工程可以改良农作物，提高产 量和耐性，解决粮食安全和环境问 题，为农业生产带来巨大变革。
基因编辑
通过基因编辑技术，可以精确修改 和调整生物基因组，开辟了新的治 疗疾病和改良物种的途径。
基因工程的主要技术方法
基因克隆
将感兴趣的基因从一个物种转 移到另一个物种，以实现基因 的功能研究和应用。
3 社会问题
基因工程引发公众关注和争议，涉及科技发展与社会责任之间的平衡问题。
基因工程的未来发展趋势
精准医学
基因工程将深化个体基因组研究， 实现个体化治疗和预防，推动精 准医学的发展。
生物能源
基因工程技术有望提升生物能源 的生产效率，推动可再生能源的 发展和应用。
基因转导
将外源基因导入目标细胞，实 现基因功能的调控和表达。
基因编辑
利用CRISPR-Cas9等技术，对基 因组中的特定位置进行精确编 辑和改造。
基因工程的伦理和风险问题
1 伦理问题
基因工程涉及对生命和基因的控制，引发伦理和道德层面的反思和讨论。
2 风险问题
基因工程可能带来环境风险和基因突变等潜在问题，需要严格的安全评估和监管。
《基因工程简介》PPT课 件
基因工程是一门研究控制和改变生物基因组的学科。通过改变生物体基因组 的结构和组织，可以产生改善农作物、生产药物、治疗疾病等社会需求的生 物。
基因工程的定义
基因工程是一种重要的生物技术，利用现代分子遗传学和基因组学知识，设 计和操作基因的技术，以改变生物体的特征，实现对生命过程和物质转化的 控制。
农业生产
基因工程可以改良农作物，提高产 量和耐性，解决粮食安全和环境问 题，为农业生产带来巨大变革。
基因编辑
通过基因编辑技术，可以精确修改 和调整生物基因组，开辟了新的治 疗疾病和改良物种的途径。
基因工程的主要技术方法
基因克隆
将感兴趣的基因从一个物种转 移到另一个物种，以实现基因 的功能研究和应用。
3 社会问题
基因工程引发公众关注和争议，涉及科技发展与社会责任之间的平衡问题。
基因工程的未来发展趋势
精准医学
基因工程将深化个体基因组研究， 实现个体化治疗和预防，推动精 准医学的发展。
生物能源
基因工程技术有望提升生物能源 的生产效率，推动可再生能源的 发展和应用。
基因工程-PowerPoint演示文稿
（利1进）行与是人因工为合根成瘤N菌H3所、需蓝的藻高体温内、含高有压特条定件的相酶比，生物，固这氮类的物顺
质的化学本质是 蛋白质
。
（2）人们正在着力研究转基因固氮植物（如固氮水稻、固氮小 麦等），某科学家将根瘤菌、细胞中的固氮基因，通过基因工程 方法转移到水稻植株细胞中，经检测，转基因水稻具备了固氮功 能。据上述材料分析：
（5）与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种
的主缩要短优育点种时间 克服远缘杂交
9、静夜四无邻，荒居旧业贫。。22.8.822.8.8Monday, August 08, 2022
10、雨中黄叶树，灯下白头人。。08:27:2008:27:2008:278/8/2022 8:27:20 AM
（2）将目的基因连接到载体上，得杂化载体；（3）将杂化载体 （环状的DNA）引入宿主细胞（受体细胞），使目的基因及载体上 其它基因得以转录和翻译。
例题解析
1、 农业上大量使用化肥存在许多负面影响，“生物固氮”已 成为一项重要研究课题，实验证明，生物固氮是某些微生物（如 根瘤菌、蓝藻等）将空气中的N2固定为NH3的过程。
17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。上午8时27分20秒上午8时27分08:27:2022.8.8
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Fusce id urna blandit, eleifend nulla ac, fringilla purus. Nulla iaculis tempor felis ut cursus.
感 谢 您 的 11、越是没有本领的就越加自命不凡。22.8.808:27:2008:27Aug-228-Aug-22
一章节基因工程幻灯片课件
DNA连接酶
作用 将配对黏连后的两个相同的黏性末端连接起来
GCG AA T T CAA CG CT TA AG TT
连接部位 两条链的骨架部分，形成磷酸二酯键 注意： 限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用部位都
是磷酸二酯键，只是一个是切开，一个是连接
2020/7/13
基因进入受体细胞的载体
作用
• 作为运载工具，将外源基因送入受体细胞
第一章 基因工程
第一节 工具酶的发现和基因工程的诞生
2020/7/13
现代生物学技术和生物工程 基因工程及理论基础 工程酶的发现及作用
限制性核酸内切酶——基因的剪刀 DNA连接酶——基因的针线 质粒——基因的运载体 基因工程的诞生 课堂练习
2020/7/13
生物学技术
利用生物学手段定向控制生物或改造生物，以获得优 良的生物或所需的生物产品
基因1
基因1
2020/7/13
同一限制酶切出相同粘性末端
GCGAA T T CCC CG CT TA AGGG
EcoRI
A TGAA T T CAA TA CT TA AG TT
EcoRI
GCG
AATTCCC
CGCT TA A
G GG
ATG
AATTCAA
TACT TAA
GTT
2020/7/13
GCGAA T T CAA CG CT TA AG TT
• 利用它在受体细胞内对外源基因进行大量复制
载体必须具备的条件
•能在宿主细胞内自我复制
——以便外源基因扩增和传递
•有一个或多个限制酶切点
•具有某些标记基因 ——以便外源基因插入到载体上
•对受体细胞无害
基因工程简介PPT课件
• 细胞染色体外能自主复制的小型环状 DNA分子；
• 质粒是基因工程中最常用的运载体； • 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒； • 质粒的存在对宿主细胞无影响； • 质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
.
15
（三）、基因工程操作的步骤
提取 目的 基因
目的基 因与运 载体结 合
将目的 基因导 入受体 细胞
目的基 因地检 测和表 达
.
•用与提取目的基
因相同的限制
酶切割质粒使之 出现一个切口， 将目的基因插入 切口处，让目的 基因的黏性末端 与切口上的黏性 末端互补配对后， 在DNA连接酶的 作用下连接形成 重组DNA分子 （重组质粒）
20
3、将目的基因导入受体细胞（并扩增）
• 基因工程中常用的受体细胞：
• 导入受体细胞常用的方法：
功能受损。
1971年，美国科学家在体外做了试验， 用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患 者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞 能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的 方法治疗这种遗传病是可能的。
.
4
（一）、基因工程概念
——定向改造生物的新技术
别名 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程
结果
基因拼接技术 或DNA重组技术 生物外
将目的基因导 入受体细胞
• 目的基因的扩增
将受体细胞 进行扩增
.
21
4、目的基因的检测和表达：
• 为什么要检测？ • 检测方法？
.
22
表达：受体细胞表现出特定的性状。
例：用棉铃饲喂棉 铃虫，如虫吃后不出现 中毒症状，说明未摄入 目的基因或摄入目的基 因未表达。如虫吃后中 毒死亡，则说明摄入了 抗虫基因并得到表达。
• 质粒是基因工程中最常用的运载体； • 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒； • 质粒的存在对宿主细胞无影响； • 质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
.
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（三）、基因工程操作的步骤
提取 目的 基因
目的基 因与运 载体结 合
将目的 基因导 入受体 细胞
目的基 因地检 测和表 达
.
•用与提取目的基
因相同的限制
酶切割质粒使之 出现一个切口， 将目的基因插入 切口处，让目的 基因的黏性末端 与切口上的黏性 末端互补配对后， 在DNA连接酶的 作用下连接形成 重组DNA分子 （重组质粒）
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3、将目的基因导入受体细胞（并扩增）
• 基因工程中常用的受体细胞：
• 导入受体细胞常用的方法：
功能受损。
1971年，美国科学家在体外做了试验， 用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患 者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞 能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的 方法治疗这种遗传病是可能的。
.
4
（一）、基因工程概念
——定向改造生物的新技术
别名 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程
结果
基因拼接技术 或DNA重组技术 生物外
将目的基因导 入受体细胞
• 目的基因的扩增
将受体细胞 进行扩增
.
21
4、目的基因的检测和表达：
• 为什么要检测？ • 检测方法？
.
22
表达：受体细胞表现出特定的性状。
例：用棉铃饲喂棉 铃虫，如虫吃后不出现 中毒症状，说明未摄入 目的基因或摄入目的基 因未表达。如虫吃后中 毒死亡，则说明摄入了 抗虫基因并得到表达。
《基因工程简介》PPT课件
结果
基因拼接技术 或DNA重组技术 生物外
基因 DNA分子水平 剪切→拼接→导入→表达 人类所需要的产品
原 理： 基因重组
编辑ppt
5
基因工程培育抗虫棉
•苏云金芽孢杆菌→抗虫基因 →棉的细胞→抗虫棉
抗虫基因的结构有什么特点？
编辑ppt
6
（二）、基因操作的工具
1、基因剪刀——限制性内切酶（限制酶）
将外源基因送入受体细胞。
2.条件：
1)能在宿主细胞内复制并稳定地保存。
2)具有多个限制酶切点。
3)具有某些标记基因
3.种类:：
质粒、噬菌体和动植物病毒。
编辑ppt
14
质粒
• 细胞染色体外能自主复制的小型环状 DNA分子；
• 质粒是基因工程中最常用的运载体； • 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒； • 质粒的存在对宿主细胞无影响； • 质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
基
因
工
程
简
介
编辑ppt
1
什么是基因工程
例1: 治疗侏儒症的唯一方法，是向人体 注射生长激素。而生长激素的获得很困难。 以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大 脑的底部摘取垂体，并从中提取生长激素。
现可利用基因工程方法，将人的生长激 素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。 人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长 激素，相当于6万具尸体的全部产量。
能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的
方法治疗这种遗传病是可能的。
编辑ppt
31
基因工程与农牧业
• 基因工程在农业上的应用：
1）高产、稳产和具优良品质的品种 如“向日葵豆”植株。
2）抗逆性品种 如转基因抗虫棉。
基因拼接技术 或DNA重组技术 生物外
基因 DNA分子水平 剪切→拼接→导入→表达 人类所需要的产品
原 理： 基因重组
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5
基因工程培育抗虫棉
•苏云金芽孢杆菌→抗虫基因 →棉的细胞→抗虫棉
抗虫基因的结构有什么特点？
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6
（二）、基因操作的工具
1、基因剪刀——限制性内切酶（限制酶）
将外源基因送入受体细胞。
2.条件：
1)能在宿主细胞内复制并稳定地保存。
2)具有多个限制酶切点。
3)具有某些标记基因
3.种类:：
质粒、噬菌体和动植物病毒。
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质粒
• 细胞染色体外能自主复制的小型环状 DNA分子；
• 质粒是基因工程中最常用的运载体； • 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒； • 质粒的存在对宿主细胞无影响； • 质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
基
因
工
程
简
介
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1
什么是基因工程
例1: 治疗侏儒症的唯一方法，是向人体 注射生长激素。而生长激素的获得很困难。 以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大 脑的底部摘取垂体，并从中提取生长激素。
现可利用基因工程方法，将人的生长激 素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。 人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长 激素，相当于6万具尸体的全部产量。
能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的
方法治疗这种遗传病是可能的。
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31
基因工程与农牧业
• 基因工程在农业上的应用：
1）高产、稳产和具优良品质的品种 如“向日葵豆”植株。
2）抗逆性品种 如转基因抗虫棉。
基因工程1-基因工程导论PPT课件
基因工程
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1
第一章 导 论
1.1 基因工程研究的内容及基本过程
基因（Gene）：是DNA分子的一个区段，是一个含有
特定遗传信息的核苷酸序列，它是遗传物质的最小功能单 位（多数情况下，它编码一种完整的多肽链）。
克隆（Clone）：作名词使用时，是指从一个祖先通过
无性繁殖方法产生的后代（无性系），或具有相同遗传性 状的DNA分子、细胞或个体所组成的特殊的生命群体。 作动词使用时，是指从同一个祖先生产这类同一的DNA分 子群或细胞群的过程。
用化学合成法生产，每克售价50000美元。 1977年，用大肠杆菌生产SMT获得了成功，价格 可降低到每克300美元。
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14
2）胰岛素
胰岛素是治疗糖尿病的特效药，可调节血糖平衡。从 动物胰脏提取胰岛素不能满足需求。
1978年，美国的Lilly 公司和Genentech公司合作， 将人胰岛素的二条肽链的基因引入大肠杆菌，产生A 链 和B链，经二硫健连接后形成人胰岛素。
（5）从大量携带重组体DNA分子的宿主细胞中分离出携带目的 基因的细胞。
（6）将选出的细胞克隆的目的基因进行进一步研究分析（亚 克隆），并设法使之实现功能蛋白的表达。
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4
特点：
基因工程（分子水平） 诱变育种（群体水平） 原生质融合（细.2 基因工程的诞生
现在人们公认，基因工程诞生于1973年。现代分子
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7
第二：50年代弄清了DNA的双螺旋结构和半 保守复制机理。
Walson 和Crick在1953年提出了双螺旋模 型，认为基因是 DNA分子的一个区段，这 一发现标志着分子遗传学的真正开始。
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第一章 导 论
1.1 基因工程研究的内容及基本过程
基因（Gene）：是DNA分子的一个区段，是一个含有
特定遗传信息的核苷酸序列，它是遗传物质的最小功能单 位（多数情况下，它编码一种完整的多肽链）。
克隆（Clone）：作名词使用时，是指从一个祖先通过
无性繁殖方法产生的后代（无性系），或具有相同遗传性 状的DNA分子、细胞或个体所组成的特殊的生命群体。 作动词使用时，是指从同一个祖先生产这类同一的DNA分 子群或细胞群的过程。
用化学合成法生产，每克售价50000美元。 1977年，用大肠杆菌生产SMT获得了成功，价格 可降低到每克300美元。
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2）胰岛素
胰岛素是治疗糖尿病的特效药，可调节血糖平衡。从 动物胰脏提取胰岛素不能满足需求。
1978年，美国的Lilly 公司和Genentech公司合作， 将人胰岛素的二条肽链的基因引入大肠杆菌，产生A 链 和B链，经二硫健连接后形成人胰岛素。
（5）从大量携带重组体DNA分子的宿主细胞中分离出携带目的 基因的细胞。
（6）将选出的细胞克隆的目的基因进行进一步研究分析（亚 克隆），并设法使之实现功能蛋白的表达。
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特点：
基因工程（分子水平） 诱变育种（群体水平） 原生质融合（细.2 基因工程的诞生
现在人们公认，基因工程诞生于1973年。现代分子
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第二：50年代弄清了DNA的双螺旋结构和半 保守复制机理。
Walson 和Crick在1953年提出了双螺旋模 型，认为基因是 DNA分子的一个区段，这 一发现标志着分子遗传学的真正开始。
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3．断裂基因
1个基因被间隔区分成不连续的若干区段，这种编码序列不 连续的间断基因被称为断裂基因。
4．假基因
不能合成出功能蛋白质的失活基因 。
5．重叠基因
不同基因的核苷酸序列有时是可以共用的 即重叠的。
现代对基因的定义是DNA分子中含有特定遗传信息的 一段核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。
二、 基因工程的诞生
发表了“纯系学说”首 先提出了“基因”的概 念，代替了Mendel “遗传因子” 的 概念。 但没有提出基因的物质 概念。
连锁遗传规律的提出
1910年以后，Morgan T.H.等提出了基因的连锁遗传 规律。说明了基因是在染色体上占有一定空间的实体。 基因不再是抽象符号，被赋予物质内涵。
顺反子阶段
第一章 基因工程概述
第一节 基因工程的诞生和发展 第二节 基因工程的研究内容 第三节 基因工程的成就和前景展望
第一节 基因工程的诞生和发展
一、基因
泛基因阶段
基因的研究
孟德尔遗传因子阶段 摩尔根的基因阶段
顺反子阶段 现代基因阶段
Mendel的遗传因子阶段
Mendel G.J. (1822-1884). 1856-1864豌豆杂交实验。
2、DNA双螺旋模型的提出
Watson 和Crick
50年代，DNA的双螺旋模型的提出
和DNA复制机理的阐明
DNA是遗传物质已被证实，但是DNA是怎样携 带并传递遗传信息的？在细胞增殖过程中，DNA是 怎样复制的？因此，对于DNA结构的研究成为了当 时生物学家研究的热点。
1953年，Francis Crick和James Watson搜集了 力所能及的资料，提出了DNA的双螺旋模型。随后， DNA的半保留复制和半不连续复制机理也被阐明， 为基因工程的诞生奠定了坚实的理论基础。
基因工程
100%
考核方法
平时成绩20% 闭卷考试 80%
出勤 课堂表现
名词解释 20% 填空题 20% 选择题 20% 判断题 10% 问答题 30%
主要参考资料
王关林等. 植物基因工程.科学出版社。 吴乃虎等. 基因工程原理.科学出版社。
• 生物技术通报
• Molecular genetics and genomics
5、载体的发现及其应用
载体主要是小分子量的复制子如：病毒、噬菌体、质粒。 1972年，美国Stanford大学的P. Berg 等首次成功地实现了 DNA的体外重组；
SV40
λ噬菌体
Eco RI Eco RI
T4连接酶
第一个重组分子
6、重组子导入受体细胞技术
1944年，肺炎链球菌被成功转化。 1970年，大肠杆菌才被成功转化，得益于 CaCl2的应用
1957年，本泽尔（Seymour Benzer） 以T4噬菌体为材料，在DNA分子水平上研 究基因内部的精细结构，提出了顺反子 （cistron）概念。
顺反子是1个遗传功能单位，1个 顺反子决定1条多肽链。
现代基因阶段
1．操纵子 （启动基因＋操纵基因＋结构基因）
现代基因阶段
2．跳跃基因
指DNA能在有机体的染色体组内从1个地方跳到另一个地方， 它们能从1个位点切除，然后插入同一或不同染色体上的另一个 位置。
原核生物的基因调控操纵子模型
1961年，Jacques Monod和 Fancois Jacob
提出了原核基因调控的 操纵子模型
（operon model）。
4、工具酶的发现和应用
1970年Smith等分离并纯化了限制性核酸内切酶Hind II，
1972年，H.W.Boyer等相继发现了ＥcoR I 一类重要的限
（1） S型菌细胞提取物及其纯化的DNA都可使 R型菌转变成S型菌；
（2）经DNase 处理的S白酶处理的S型菌细胞提取物仍有 转化作用。
不仅证实了DNA是遗传物质，而且证明了DNA 可以将一个细菌的性状转给另一个细菌，他的工作 被称为是现代生物科学的革命性开端。
1866年发表论文，提出分离 规律和独立分配规律
1900年Mendel遗传规律被
重新发现遗传学的元年
Mendel提出：生物的某 种性状是由遗传因子负责 传递的。是颗粒性的，体 细胞内成双存在，生殖细 胞内成单存在。遗传因子 是决定性状的抽象符号。
Morgan的基因阶段
1909年丹麦遗传学家 Yohannsen (18591927)
制性内切酶。
4、工具酶的发现和应用
1967年，世界上有五个实验室几乎同时发现DNA连 接酶，特别是1970年H.G.Khorana等发现的T4 DNA连接酶具有更高的连接活性。
4、工具酶的发现和应用
1970年，Baltimore等和Temin等在RNA肿瘤病毒中各自发 现了反转”的提 出
Nireberg等为代表的 一批科学家
60年代，确定了遗传信息的传递方式 （中心法则）
既然，DNA是遗传信息的载体，那么它是如何传递遗传 信息的呢？遗传信息又是如何控制生物的表型性状的呢？
以Nireberg等为代表的一批科学家经过艰苦的努力，确定了遗 传信息以密码方式传递，每三个核苷酸组成一个密码子，代 表一个氨基酸，到1966年，全部破译了64个密码子，并提出 了遗传信息传递的“中心法则”。
• 中国生物工程杂志 • Animal biotechnology
• 农业生物技术学报 • Nature genetics
• 生物工程学报
• Plant cell
• 生物技术
• Science
• 遗传
• Nature
《基因工程》
第一章 基因工程概述 第二章 基因工程的载体和工具酶 第三章 基因的常规技术 第四章 基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达 第五章 转基因植物 第六章 转基因动物 第七章 基因治疗
一般认为1973年是基因工程诞生的元年
（S. Cohen等获得了卡那霉素和四环素双抗性的转化子菌落)
理论上的三大发现和技术上的三大发明 对于基因工程的诞生起到了决定性的作用。
1、DNA是遗传物质被证实
1944年，Avery O.T.利用肺炎双球菌转化实验
40年代，DNA是遗传物质被证实
1944年，美国洛克菲勒研究所的Oswald Avery等公 开发表了改进的肺炎双球菌实验结果。
1个基因被间隔区分成不连续的若干区段，这种编码序列不 连续的间断基因被称为断裂基因。
4．假基因
不能合成出功能蛋白质的失活基因 。
5．重叠基因
不同基因的核苷酸序列有时是可以共用的 即重叠的。
现代对基因的定义是DNA分子中含有特定遗传信息的 一段核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。
二、 基因工程的诞生
发表了“纯系学说”首 先提出了“基因”的概 念，代替了Mendel “遗传因子” 的 概念。 但没有提出基因的物质 概念。
连锁遗传规律的提出
1910年以后，Morgan T.H.等提出了基因的连锁遗传 规律。说明了基因是在染色体上占有一定空间的实体。 基因不再是抽象符号，被赋予物质内涵。
顺反子阶段
第一章 基因工程概述
第一节 基因工程的诞生和发展 第二节 基因工程的研究内容 第三节 基因工程的成就和前景展望
第一节 基因工程的诞生和发展
一、基因
泛基因阶段
基因的研究
孟德尔遗传因子阶段 摩尔根的基因阶段
顺反子阶段 现代基因阶段
Mendel的遗传因子阶段
Mendel G.J. (1822-1884). 1856-1864豌豆杂交实验。
2、DNA双螺旋模型的提出
Watson 和Crick
50年代，DNA的双螺旋模型的提出
和DNA复制机理的阐明
DNA是遗传物质已被证实，但是DNA是怎样携 带并传递遗传信息的？在细胞增殖过程中，DNA是 怎样复制的？因此，对于DNA结构的研究成为了当 时生物学家研究的热点。
1953年，Francis Crick和James Watson搜集了 力所能及的资料，提出了DNA的双螺旋模型。随后， DNA的半保留复制和半不连续复制机理也被阐明， 为基因工程的诞生奠定了坚实的理论基础。
基因工程
100%
考核方法
平时成绩20% 闭卷考试 80%
出勤 课堂表现
名词解释 20% 填空题 20% 选择题 20% 判断题 10% 问答题 30%
主要参考资料
王关林等. 植物基因工程.科学出版社。 吴乃虎等. 基因工程原理.科学出版社。
• 生物技术通报
• Molecular genetics and genomics
5、载体的发现及其应用
载体主要是小分子量的复制子如：病毒、噬菌体、质粒。 1972年，美国Stanford大学的P. Berg 等首次成功地实现了 DNA的体外重组；
SV40
λ噬菌体
Eco RI Eco RI
T4连接酶
第一个重组分子
6、重组子导入受体细胞技术
1944年，肺炎链球菌被成功转化。 1970年，大肠杆菌才被成功转化，得益于 CaCl2的应用
1957年，本泽尔（Seymour Benzer） 以T4噬菌体为材料，在DNA分子水平上研 究基因内部的精细结构，提出了顺反子 （cistron）概念。
顺反子是1个遗传功能单位，1个 顺反子决定1条多肽链。
现代基因阶段
1．操纵子 （启动基因＋操纵基因＋结构基因）
现代基因阶段
2．跳跃基因
指DNA能在有机体的染色体组内从1个地方跳到另一个地方， 它们能从1个位点切除，然后插入同一或不同染色体上的另一个 位置。
原核生物的基因调控操纵子模型
1961年，Jacques Monod和 Fancois Jacob
提出了原核基因调控的 操纵子模型
（operon model）。
4、工具酶的发现和应用
1970年Smith等分离并纯化了限制性核酸内切酶Hind II，
1972年，H.W.Boyer等相继发现了ＥcoR I 一类重要的限
（1） S型菌细胞提取物及其纯化的DNA都可使 R型菌转变成S型菌；
（2）经DNase 处理的S白酶处理的S型菌细胞提取物仍有 转化作用。
不仅证实了DNA是遗传物质，而且证明了DNA 可以将一个细菌的性状转给另一个细菌，他的工作 被称为是现代生物科学的革命性开端。
1866年发表论文，提出分离 规律和独立分配规律
1900年Mendel遗传规律被
重新发现遗传学的元年
Mendel提出：生物的某 种性状是由遗传因子负责 传递的。是颗粒性的，体 细胞内成双存在，生殖细 胞内成单存在。遗传因子 是决定性状的抽象符号。
Morgan的基因阶段
1909年丹麦遗传学家 Yohannsen (18591927)
制性内切酶。
4、工具酶的发现和应用
1967年，世界上有五个实验室几乎同时发现DNA连 接酶，特别是1970年H.G.Khorana等发现的T4 DNA连接酶具有更高的连接活性。
4、工具酶的发现和应用
1970年，Baltimore等和Temin等在RNA肿瘤病毒中各自发 现了反转”的提 出
Nireberg等为代表的 一批科学家
60年代，确定了遗传信息的传递方式 （中心法则）
既然，DNA是遗传信息的载体，那么它是如何传递遗传 信息的呢？遗传信息又是如何控制生物的表型性状的呢？
以Nireberg等为代表的一批科学家经过艰苦的努力，确定了遗 传信息以密码方式传递，每三个核苷酸组成一个密码子，代 表一个氨基酸，到1966年，全部破译了64个密码子，并提出 了遗传信息传递的“中心法则”。
• 中国生物工程杂志 • Animal biotechnology
• 农业生物技术学报 • Nature genetics
• 生物工程学报
• Plant cell
• 生物技术
• Science
• 遗传
• Nature
《基因工程》
第一章 基因工程概述 第二章 基因工程的载体和工具酶 第三章 基因的常规技术 第四章 基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达 第五章 转基因植物 第六章 转基因动物 第七章 基因治疗
一般认为1973年是基因工程诞生的元年
（S. Cohen等获得了卡那霉素和四环素双抗性的转化子菌落)
理论上的三大发现和技术上的三大发明 对于基因工程的诞生起到了决定性的作用。
1、DNA是遗传物质被证实
1944年，Avery O.T.利用肺炎双球菌转化实验
40年代，DNA是遗传物质被证实
1944年，美国洛克菲勒研究所的Oswald Avery等公 开发表了改进的肺炎双球菌实验结果。