高中生物 第1章基因工程原理课件 新人教版选修3

Cohen在重组DNA技术中杰出贡献
◆Cohen与Boyer合作创建重组DNA分子 ● To some historians, the discipline of DNA technology came into being over pastrami sandwiches at a local delicatessen in Waikiki Beach. The year was 1972. ●It happened that Herbert Boyer was at a scientific conference in Hawaii speaking about the EcoRl restriction enzyme. Stanley Cohen was in the audience. ●After the presentation, Cohen invited Boyer to lunch to explore their possible collaboration on a series of experiments. ●The two researchers sat and considered the experiments that would send DNA technology into a new era.
性内切酶EcoRⅠ的切点。
SV40 病毒
◆ 当获得二聚体 SV40DNA 后， Berg 等就
证明了环状DNA被内切酶切成线性DNA 后能够重新环化，并且能够同另外的分 子重组。
◆于是他们进行第二步的实验就是从
λdvgal DNA 中制备含有 E.coli 的半乳糖
操纵子DNA，用上述同样的方法进行重
Cohen在重组DNA技术中杰出贡献
◆Cohen与Boyer合作创建重组DNA分子 ●Cohen had been conducting fruitful experiments with plasmids, but he was experiencing difficulty cutting open the plasmids. ●Boyer's EcoRI enzyme seemed to be the ideal solution, so Cohen suggested they join forces. ●They would use his plasmids and Boyer's enzyme to recombine the plasmid DNA. ■ First they would try to recombine two plasmids to form a single plasmid. ■ If successful, they would attempt to bring DNA from a foreign species into the plasmid to produce a recombinant DNA molecule. Boyer agreed, and the bargain was struck.
3.2.2 基因工程技术的诞生
第一个重组体的构建
1972年，美国斯坦福大学P.Berg等在PNAS
上发表了题为∶“Biochemical methode for
inserting new genetic information into DNA of Simian Virus 40:circular SV40 DNA molecules cotaining lamda phage genes and the galactose operon of Escherichia coli. Proc.
中去进行表现。
3.1.1 基因工程与遗传工程
遗传工程(genetic engineering)一词产生于19世
纪20年代，是遗传学和工程学相结合的一门技 术科学。借用工程技术上的设计思想 , 在离体 条件下 ,对生物细胞、细胞器、染色体或 DNA 分子进行按图施工的遗传操作 , 以求定向地改 造生物的遗传性。遗传工程的概念有广义和狭 义之分。
组连接，并获得成功。
第一个有功能重组体的构建
◆虽然Berg的工作具有划时代的意义，但是他们并
没有证明体外重组的DNA分子具有生物学功能。
◆1973年，S.N.Cohen等在美国PNAS上发表了题为 “Construction of Biologically Functional Bacterial Plasmid In Vitro” （S. N. Cohen, A. C. Y. Chang, H. W. Borer, and R. B. Helling, Proc.
植物细胞工程
细胞分泌工程
根据细胞内蛋白质合成和运输理论 而发展起来的一项新的细胞工程技术， 主要是通过对基因改造，如基因缺失、 多效分泌突变、周质泄漏突变或加接 信号肽等措施，促进基因产物分泌的 技术。
酶工程(enzyme engineering)
◆又称酶技术。它是围绕着酶所特有的生化
催化特性 , 结合现代的技术手段 , 在体外模
分子,然后导入活细胞, 以改变生物原有的遗传
特性 ,获得新品种 , 生产新产品 , 或是研究基因 的结构和功能。
体外 操作 与细 胞内 表达
细胞工程(cell engineering)
◆应用细胞生物学的原理和方法,结合工程学 的技术手段 , 按照人们预先的设计 , 有计划 地改变或创造细胞遗传性的技术,以及在体 外大量培养和繁殖细胞 , 或获得细胞产品 , 或利用细胞体本身的技术领域。 ◆主要内容包括细胞融合、细胞拆合、染色 体转移、基因转移、细胞或组织培养等。 由于所用细胞的来源不同，细胞工程又分 为微生物细胞工程、植物细胞工程、动物 细胞工程等。
Natl. Acad. Sci. USA 70:3240-3244, 1973）
的论文，宣布体外构建的细菌质粒能够在细胞中
进行表达,从而完善了Berg开创的基因重组技术。
Boyer and Cohen
Cohen在重组DNA技术中杰出贡献
◆质粒 pSC101的获得
●In 1972, Cohen constructed a new plasmid beginning with DNA isolated from E. coli. Cohen named the plasmid pSC101 (“SC" for Stanley Cohen).The new plasmid had three important features: (1) it had only a single recognition site where EcoRI would cut the molecule, thus identifying the spot where the plasmid would open; (2) it had a sequence of nucleotides called an origin of replication, which is needed to initiate DNA replication; such a sequence stimulates plasmids to multiply in a host organism; (3) it contained a gene for resistance to the antibiotic tetracycline; thus, bacteria having the plasmid could resist the effects of tetracycline, whereas bacteria lacking the plasmid would be killed by the tetracycline.
基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程 等是生物技术的主要内容。
基因工程(gene engineering)
又 称 基 因 操 作 (gene manipulation), 重 组
DNA(recombinant DNA) 。基因工程是以分子 遗传学为理论基础 , 以分子生物学和微生物学 的现代方法为手段 ,将不同来源的基因 (DNA分 子), 按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA
发酵工程(fermentation engineering)
◆又称微生物工程,微生物发酵工程。 ◆利用生物,主要是微生物的某种特定功能,通过现 代化工程技术手段 ,生产有用物质 , 或把微生物 直接用于某种工业化生产的一种技术体系。 ◆主要内容包括菌种选育 , 发酵生产微生物 ,或植
物细胞的代谢产物 , 生产微生物菌体 ,最佳培养
广义的遗传工程包括传统遗传操作中的杂交技
术和现代遗传操作中的基因工程和细胞工程 , 狭义的遗传工程仅指基因工程。
3.1.2 生物技术
生物技术 (biotechnology) 又称生物工艺学 , 生物工程学。是根据生物学、化学和工程 学的原理进行工业规模的经营和开发微生 物、动植物细胞及其亚细胞组分, 进而利用 生物体所具有的功能元件(如基因、蛋白质) 等来提供商品或社会服务的一门综合性科 学技术。
Natl. Acad. Sci. USA 69:2904-2909, 1972”，
标志着基因工程技术的诞生。
第 一 个 重 组 体 构 建
SV40 病毒是猿猴病毒，是一种直径为 450Å的球形病毒，分子对。 SV40DNA上有一个限制
第 3章 基因工程原理
基因工程是20世 纪70年代发展起 来的遗传学的一 个分支学科
基 因 克 隆 操 作
基 因 工 程 的 应 用
3.1 基因工程的特点
◆基因工程的对象是基因，所以如果是获得商 品的话，就是基因的产品，或是改变了遗传 性的细胞和个体。如果要获得效益的话，除 了经济效益之外，还有巨大的社会效益。 ◆基因工程的对象是基因，而基因要安居才能 乐业，也就是说基因需要在宿主细胞中工作， 这样，基因工程同一般的土建工程的根本差 别在于，它需要在体外操作，然后送到细胞