学习内容({dy}部分)
概论运输工具:质粒和噬菌体DNA纯化技术DNA操作技术xx转化技术E. coli的克隆载体其他生物的克隆载体
学习内容(第二部分)
克隆基因的方法研究基因和基因组的结构研究基因的表达PCR技术分子标记技术
学习内容(第三部分)
蛋白质工程医药基因工程农业基因工程
基本要求:
掌握基因克隆的基本工具.特别是不同的载体.克隆基因的基本方法.怎样利用基因重组技术研究基因的结构、表达和调控.利用基因工程生产重组蛋白,基因工程在医药和农业上的应用.能够设计一个基因克隆的程序.PCR技术基本原理和应用能够根据酶切结果判读酶切图谱,以及判读DNA序列的能力.
参考书:
Gene cloning, T.A. Brown. Third edition.基因工程原理,吴乃虎编著,科学出版社基因工程概论,张惠展编著,华东理工大学出版社.植物基因工程原理与技术,王关林,方宏筠主编,科学出版社.分子克隆实验指南,J. Sambtook, EF Frish, T Maniatis, 金冬雁,黎孟枫等译,科学出版社.
{dy}部分 基因克隆的基本原理
Chapter I 概论
生物工程、生物技术基因工程的发展史理论上的三大发现技术上的三大发现发展过程中的重大事件基因工程的概念概念、原理基本步骤基因克隆需要的工具和技术基因工程的意义
1. 生物工程等概念
生物工程:直接或间接利用生物体的机能生产物质的技术.包括发酵技术、基因重组、细胞融合、细胞大量培养、生物反应器等技术.生物技术:是在细胞水平上,特别是在分子水平上对生物体遗传性实现巨大的接近定向改造的一套内容繁多和复杂的技术.包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等.
1. 生物工程等概念
遗传工程:人工改造生物体遗传性的技术.包括细胞工程、染色体工程、细胞器工程、基因工程等 .生物技术的范围最广.
本课程的地位:
现代科技革命
高新技术
生物技术
基因工程
基因克隆
2. 基因工程的发展史
2.1 理论上的三大发现证明了生物的遗传物质是DNA(基因工程的先导)DNA的双螺旋结构和半保留复制机理遗传信息的传递方式(中心法则)
2. 基因工程的发展史
2.2 技术上的三大发现限制性内切酶和DNA连接酶的发现(标志着DNA重组时代的开始)载体的使用1970年,逆转录酶的发现.
2. 基因工程的发展史
1973年,Cohen等获得了抗四环素和新霉素的重组菌落TcrNer,标志着基因工程的诞生.
Tetracycline pSC101
EcoR I
DNA Ligase
Kanamycin R6-5
Kanr and Tetr
2. 基因工程的发展史
2.3 发展过程中的重大事件1977年,E. coli中合成了人生长xx基因.1978-1979胰岛素基因在大肠杆菌中表达. 1982年,培育出了超级鼠.1985年Horsch发明了植物基因工程的基本方法:叶圆盘法,并获得转基因植株.
2.3 发展过程中的重大事件
1990年,患有遗传免疫疾病的4岁女孩接受了基因疗法.1990年,Perlak 将B.T.基因导入棉花获得抗虫棉 .1991年,美国开始人类基因组计划.1997年,"多利"绵羊诞生.
转移大鼠生长素基因的小鼠
3 基因工程的概念
3.1 概念按照预先设计好的蓝图,利用现代分子生物学技术,特别是酶学技术,对遗传物质DNA直接进行体外重组操作与改造,将一种生物(供体)的基因转移到另外一种生物(受体)中去,从而实现受体生物的定向改造与改良.
3 基因工程的概念
3.1 概念广义基因工程:DNA重组技术的产业化设计与应用.上游技术:外源基因重组、克隆和表达的设计与构建(狭义基因工程)下游技术:含有外源基因的生物细胞(基因工程菌或细胞)的大规模培养以及外源基因的表达、分离、纯化过程.
gene manipulation, gene cloning, recombinant DNA technology, genetic modification, new genetics, molecular agriculture
3.2 基本步骤:(切、接、转、增、检)
施工材料的准备:目的基因、载体、工具酶和受体细胞(宿主)的准备.用限制性内切酶分别将外源DNA和载体分子切开. 目的基因与载体DNA的体外重组,形成重组DNA分子.把重组的DNA分子引入受体细胞,并建立起无性繁殖系.筛选出所需要的无性繁殖系,并保证外源基因在受体细胞中稳定遗传、正确表达.
基因克隆的基本步骤
3.3 基因工程的基本原理
分子遗传、分子生物学以及生化工程学是基因工程原理的三大基石.一个完整的基因由三部分组成:启动子、编码序列与终止子.
3.3 基因工程的基本原理
利用载体DNA在受体细胞中独立于染色体DNA而自主复制的特性与载体分子重组,通过载体分子的扩增提高外源基因在受体细胞中的剂量,借此提高宏观表达水平.这是涉及到DNA分子高拷贝复制以及稳定遗传的分子遗传学原理.
3.3 基因工程的基本原理
筛选、修饰和重组启动子、增强子、终止子等基因的转录调控元件.选择、修饰和重组核糖体结合位点及密码子等mRNA的翻译调控元件,强化受体细胞中蛋白质的生物合成过程.
3.3 基因工程的基本原理
基因工程菌(细胞)是现代生物工程中的微型生物反应器,在强化并维持其{zj0}生物效能的基础上,从工程菌大规模培养的工程和工艺角度切入,合理控制微型生物反应器的增值速度和最终数量,也是提高外源基因表达产物的主要环节.
3.4 基因克隆需要特殊的工具和技术
运输工具:xx质粒病毒染色体DNA操作技术纯化DNA(chapter 3)剪切DNA分子(chapter 4)分析DNA片段大小(chapter 4)连接DNA分子(chapter 4)将DNA转入受体细胞(chapter 5)重组子的鉴定(chapter 5)
4 基因工程的意义
基因工程可以绕过远缘有性杂交的困难,使基因在微生物、植物、动物之间交流,迅速并定向的获得人类需要的新的生物类型 .概括地讲,其意义体现在以下三个方面:大规模的生产生物分子设计构建新物种搜寻、分离和鉴定生物体尤其是人体内的遗传信息.
表1-1 主要基因工程产品的研制、开发、上市时间
美国
1987
血栓症
人组织纤溶酶原xx剂(t-PA)
美国
1991
白血病
人粒细胞集落刺激因子(G-CSF)
欧洲
1988
贫血
日本
人促红细胞生成素(EPO)
欧洲
1989
肿瘤
美国
1984
人白细胞介素
欧洲
1986
乙肝
美国
1983
乙肝疫苗(HBsAgV)
欧洲
1985
病毒
美国
1980
人α-干扰素(IFN)
美国
1985
侏儒症
美国
1979
人生长xx(HGH)
欧洲
1982
糖尿病
美国
1978
人胰岛素
巨人症
日本
1977
人生长xx释放抑制素(SRM)
国家
上市时间
用途
国家
时间
产品
4 基因工程的意义
工业轻工业能源工业
4 基因工程的意义
医药重组xx基因xx检测遗传疾病、病原
4 基因工程的意义
农业抗病虫提高品质提高花卉的观赏价值抗逆性家畜瘦肉比饲料利用率加快生长 Next Chap