第七章 生物技术_PPT幻灯片

畜牧业中的应用
➢ 动物疫苗、生长激素等
➢ 例：从转基因羊的羊奶 中提取出治疗心脏病的 药物tPA
种植业中的应用
➢ 用携带外源基因的农杆菌Ti质粒转化植物原生质体， 使外源DNA与植物染色体DNA整合，通过原生质体 的培养分化成愈伤组织，最后发育成具有新性状的 完整植株—转基因植物
二、基因工程
2.1 What is gene and what is it used for?
1.Transcription （转录）
2. Translation （翻译）
非编码区 编码区上游
原核生物
编码区
非编码区 编码区下游
RNA聚合酶
结合位点
调控遗传信息的表达
真核生物
2.2 Central Dogma （中心法则）
2.4 基因工程的典型步骤
• 目的基因（靶基因）的制 备
• 载体的选择与制备 • 目的基因与载体的连接 • 将重组DNA分子转入宿
主细胞，并在其中进行复 制、扩增 • 重组子的筛选与鉴定 • 表达产物的鉴定 • 工程菌（细胞）的大规模 培养 • 表达产物的分离与纯化
基因工程细胞构建的必要条件
• 工具酶 • 载体 • 目的基因 • 宿主细胞
• ①转基因鱼逃逸或释放到外界环境后，与野生物 种进行交配，而导致外源基因的扩散，改变物种 原有的基因组成，造成种质资源的混乱；
• ②转基因个体经人工定向改造，往往抗逆、抗病 性强，对环境具有更强的适应性和竞争力，一旦 释放到自然环境，可能破坏到原有的种群生态平 衡，威胁物种的遗传多样性；
• ③由于转基因整合的随机性，所转移的基因很可 能被整合到含有非常重要基因所往区域内，而引 起插入突变。如果产生的突变基因在发育过程中 十分重要，将有可能引起遗传缺陷而产生先天性 疾病，甚至此亡。
克隆羊多 人类基因组 人类基因组 莉诞生 草图完成 30亿碱基对 测序完成
1982
1986
1988
1990
1996
2000
2003
基因工程
➢ 基因工程是指在微观领 域（分子水平）中，根 据分子生物学和遗传学 原理，设计并实施一项 把一个生物体中有用的 目的DNA(遗传信息)转入 另一个生物体中，使后 者获得新的需要的遗传 性状或表达所需要的产 物，最终实现该技术的 商业价值。
一、生物技术简介
1 生物技术发展简史
一、传统生物技术阶段：主要以酿酒和制醋为主
1. 早在公元前5000年，就出现了酿酒和制醋的生产技术； 2. 1680年发明了显微镜，才知道自然界有微生物存在； 3. 1857年，用实验方法证明酒精发酵是活酵母所引起的结果； 4. 1897年，发现磨碎的死酵母仍能使糖发酵成酒精，并将其中的活性物质称
第一个单克隆抗 体诊断试剂盒在
美国批准使用
Genentech公司 获得重组人胰 岛素生产许可
ACG TTA
1953
1961–1965
1973
1975
GCTA
T AA T
CG
GC
1977
1981
1982
第一个重组 动物疫苗在 欧洲获批准
PCR技术 人类基因 问世 组计划开 始实施
第一个体细胞 基因治疗方案 在美国获批准
4. 以后，链霉素、金霉素和红霉素等相继问世，氨基酸发酵和酶制剂工业也 得到发展；
5. 这个时期医药业主要生产抗生素、维生素、甾体激素和氨基酸。 三、现代生物技术阶段
生物技术发展简史－现代生物技术阶段
DNA双螺旋 全部遗传密 DNA重组技 结构发现 码的破译 术的建立
单克隆抗体 技术的建立
第一个人的基 因获得克隆
2.5 Enzyme
The techniques for cutting and joining molecules of DNA , developed in the early 1970s, have provided the foundations of our current technology for engineering and analysing nucleic acids.
• Produce existing products by new routes (e.g. pathway engineering)
• Develop novel products not previously found in Nature
转基因鱼
有关转基因鱼对生态环境的影Biblioteka Baidu， 其担心的集中点
Genetic engineering
• Increase the yield and quality of existing products (proteins, metabolites or even whole cells)
• Improve the characteristics of existing products (e.g. protein engineering)
基因工程与建筑工程
稀少珍贵的蛋白质药物
➢ 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 —— 它 标 志了基因工程产品正式进入到商业化阶段。
➢ 人生长激素、表皮生长因子、肿瘤坏死因子、 a-干扰素、纤维素酶、抗血友病因子、红细 胞生成素、尿激酶原、白细胞介素-2、集落 刺激因子、乙肝疫苗等等
为“酶”。
二、近代生物技术阶段：主要以微生物发酵为基础
1. 1928年，英国的Fleming发现青霉素； 2. 1940年，Florey和Chain等提取获得青霉素，并临床证明了其疗效好和毒性
低的特定；
3. 1941年，美国和英国合作开发出生产效率高、产品质量好、通入无菌空气 进行搅拌发酵的培养方法生产技术，大大提高了青霉素的生产效率，并为 生物技术的发酵工业带来革命性的变化；
One-way transfer of genetic information from nucleic acid to protein is call Central Dogma
2.3 Genetic engineering
• 在分子水平上按照人们设计方案将DNA片 段（目的基因）插入载体DNA分子（如质 粒、病毒等），从而实现DNA分子体外重 组，产生新的自然界从未有过的重组DNA 分子，然后再将之引入特定的宿主细胞进 行扩增和表达，使宿主细胞获得新的遗传 性状的技术。有时也称为Recombinant DNA technology.