人类基因组计划.ppt

（3）重组DNA分子导入受 体细胞，并能在受体细 胞中复制和遗传
（4）对转化子筛选和鉴定 （5）对获得外源基因的细 胞或生物体通过培养， 获得所需的遗传性状或 表达出所需要的产物
基 因 工 程 的 操 作 流 程

获得需要的目的基因常用的方法：
（ 1 ）直接从生物体中提取总 DNA ，构建基因文库 (gene library)，从中调用目的基因 （ 2 ）以 mRNA 为模板，反转录合成互补的 DNA 片 段 （3）利用聚合酶链式反应（PCR）特异性地扩增所 需要的目的基因片段，等等
聚合酶链式反应（PCR）
每一轮聚合酶链式反应可 使目的基因片段增加一倍
30轮循环可获得—— 230（1.07×109)个基因片段
PCR技术的发明
PCR的发明是DNA操作技术的革命 美国Mullis教授 开汽车时的联想
逶迤崎岖的山路——DNA双螺旋 行驶的汽车——一小段DNA引物 …… 1988年发明了PCR技术 1993年获得诺贝尔奖

基因专利 新发现的基因是否可以申请专利？ • 被发现的基因序列，一旦经过分离或者纯化后就成为一种新产

品 • 各国政府和主流科学界观点
基因专利热潮已兴起
基因工程及其应用
一、基因工程的概念 genetic engineering


定义： 又称为重组DNA技术，指将某些特定的基因 或DNA片断，通过载体或其它手段送入受体 细胞，使它们在受体细胞中增殖并表达的一种 遗传学操作。 目的: 是生产出符合人类需要的产品或创造出生物 的新性状，并能稳定遗传。
聚合酶链式反应（PCR）
PCR技术就是在体外中通过酶促反应有选择地大量 扩增（包括分离）一段目的基因的技术
加入4种物质：
（1）作为模板的DNA序列 （2）与被分离的目的基因两条链 各自5′端序列相互补的 DNA引物（20个左右碱基的短DNA单链） （3）TaqDNA聚合酶 （4）dNTP（dATP, dTTP, dGTP和dCTP）
1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来
利用基因工程培育的“指示生物”能十分 灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污 染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。
⑵
环境污染治理：
基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分 解多种污染环境的物质。
通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因 工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃 类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解 DDT等毒害物质。
我 这 辈 子 没 戏 了 ！



HGP伦理、法律和社会影响研究 （1）利用和解释遗传信息时如何保护隐 私和达到公正？ （2）如何处理“知情同意”等问题？ （3）如何保护隐私？

原则
防止“遗传歧视” 保护个人和家庭基因隐私

基因专利问题
人类基因组 DNA 序列数据的自由共享 人类基因组DNA序列是全人类的共同遗产，应该由全 人类所共享； 对基因组基础数据的垄断，将给人类利益和科学发展带 来不良后果；公共领域测序计划的贡献（24小时内释 放序列数据）
族不同个体之间的差异大。

2003年４月１４日，国际人类基因组测序组织 （The International Human Genome Sequencing Consortium）正式对外宣布：美、英、 日、法、德和中国科学家经过1３年努力共同绘制 完成了人类基因组序列图，人类基因组计划的所 有目标均已实现！人类基因组测序工作的完成时 间比预定时间提前了两年。在人类揭示生命奥秘、 认识自我的漫漫长路上迈出了重要的一步。
（二） 构建重组质粒和基因克隆
基因重组和克隆操作最重要的工具是限制性
内切酶、载体和宿主菌。 1、 限制性内切酶－－－－DNA操作的分子 手术刀 限制性内切酶是从细菌中分离提纯的核酸内 切酶，可以识别一小段特殊的核酸序列并将 其在特定位点处切开。
Arber、Smith和Nathans因为在发现限制性内切酶
基因工程的概念
重要特征： 1、可把来自任何生物的基因转移到与其毫无关系 的任何其他受体细胞中，可以任意改造生物的 遗传特性，创造出生物的新性状

2、某一段DNA可在受体细胞内进行复制，为制 备大量纯化的DNA片段提供了可能
二、基因工程技术路线 （1）获得目的基因和载体 （2）切割、连接形成新的 重组DNA分子
2001年2月12日，由美国、日本、德国、法国、英
国和中国组成的研究机构及美国塞莱拉公司联合宣 布对人类基因组的初步分析结果： ◇人类基因组有31.6亿个核苷酸，3~3.5万个基因。
◇基因在染色体上不是均匀分布的，有些区域有
很多的基因，有些区域（约1/4）则象“荒漠”。
◇不同种族有99.99%的相同基因，并不比同一种
测序，发现所有人类基因并搞清其在染色体上
的位置，破译人类全部遗传信息 。
主要内容是完成人体23对染色体的全部基 因的遗传作图和物理作图，完成23对染色体 上30亿个碱基的序列测定
我 国 承 担1％的 测 序 任 务。
人类基因组草图已经完成 2000 年 6 月 26 日，参与人类基因组 计划的美国、英国、日本、法国、德国和 中国等六国科学家，向全世界公布了人类 基因组的草图“工作框架图”。

在基础科学研究领域，将促进人们对关 于基因的结构、基因表达的调控、细胞 生长和分化等一系列重大问题的深入认 识。
● HGP带来的负面作用
侏罗纪公园不只是科幻故事 种族选择性灭绝性生物武器 基因专利战 基因资源的掠夺战 基因与个人隐私
基个 因人 注隐 定私 论！ ？
DNA Report

现在，包括难以测序的部分在内，人类基 因组中99％的序列都已经被测出，碱基序 列已经实现在现有技术条件下的尽可能的 精确。这一新的人类基因组序列的价值远 远大于2年前公布的人类基因组草图。在新 的序列图中，研究人员不但可以找到基因， 而且还可以找到那些辅助调节基因活性的 DNA片段序列。新版的人类基因组序列图被 公布在4月24日出版的Nature杂志上。
第七讲
生命的秘密——DNA(二）
人类基因组计划
基因工程及其应用
人类基因组计划
HGP简介

人类基因组计划是由美国科学家于1985年率先
提出、于1990年正式启动的。美国、英国、法 国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一 价值达30亿美元的人类基因组计划。这一计划 旨在为30多亿个碱基对构成的人类基因组精确
我国生产的部分基因 工程疫苗和药物
2. 基因工程技术在农业、畜牧业上的 应用最为广泛
生长快、肉质好的转基 乳汁中含有人生长激素 因鱼(中国) 的转基因牛(阿根廷)
转鱼抗寒基 因的番茄
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
3、基因工程与环境保护
⑴ 环境监测： 基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地 检测环境中的病毒、细菌等污染。
转化的方法------随宿主细胞的不同而不同
细菌：类似于前面所讲，由质粒携带目的 基因，转入相应的细菌细胞内并进行表达。 植物和动物： • 农杆菌介导的转化 • 基因枪法 • 微注射法
基因工程的应用
1. 利用转基因的细菌、植物或动物生 产某些蛋白质药物
1982年，美国食品与药物管理局批准 了首例基因工程产品——人胰岛素投放市 场，利用重组DNA技术生产胰岛素是生 物技术领域发展的一个里程碎。它标志了 基因工程产品正式进入到商业化阶段。此 后，又出现了更多的基因工程产品和蛋白 质药物，如人生长激素、干扰素、白细胞 介素-2、粒细胞集落因子、乙肝疫苗等等。
方面开创性的工作而共同获得了1978年的诺贝尔奖。
2、 载体 载体是运送目的基因片段进入宿主细胞 的工具，目前最常用的载体包括细菌质粒、 噬菌体等。 质粒是细菌细胞中自然存在于染色体外 可以自主复制的一段环状DNA分子。进入 到宿主细胞中的一个质粒可以大量增加其拷 贝数。
（三） 转化受体细胞和转化子的筛选

科学家将对人类基因组进行更加深入的 研究，一方面寻找不同人群之间的基因 差异，一方面破译不同基因的功能，以 取得更多的数据，为人类战胜疾病、提 高生命质量提供更多的参考。
Fra Baidu bibliotek
●HGP对人类的重要意义
人类信息对人类社会的潜在利益巨大。 在人类健康领域，将有助于对遗传疾病的 诊断、治疗和预防
–发现新的致病基因 –发展一些复杂疾病的早期基因诊断方法，如 “肿瘤基因组解剖计划” –通过基因治疗解决传统方法无法解决的疑难 杂症 –疾病易感基因的识别及对风险人群进行生活 方式、环境因子的干预 –人类基因组多样性与个体化医学
聚合酶链式反应（PCR） PCR反应过程：
第一步：变性（解链）
第二步：退火 第三步：延伸
95 ℃
55 ℃ 72 ℃
聚合酶链式反应（PCR）
变性：双链DNA解链 成为单链DNA 退火：部分引物与 模板的单链DNA的特定 互补部位相配对和结 合 延伸：以目的基因 为模板，合成互补的 新DNA链