《基因工程原理》PPT課件

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1、四川大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院張義正教授2002級(jí)碩士生基因工程原理PrincipleofGeneEngineering引言三大重中之重高技術(shù)生物技術(shù)（BT)信息技術(shù)（IT）新材料技術(shù)（納米技術(shù)，NT）生物技術(shù)概念與特征定義：利用活體生物或它們的產(chǎn)物來(lái)生產(chǎn)或修飾一種產(chǎn)品以改良植物和動(dòng)物、或發(fā)展具有特殊用途的微生物的技術(shù)。特征：21世紀(jì)最具潛力的高新技術(shù)多學(xué)科、交叉、綜合的技術(shù)影響最為深遠(yuǎn)最廣泛的技術(shù)生物技術(shù)與生物工程的區(qū)別BiotechnologyandBioengineering生物技術(shù)側(cè)重于利用生物學(xué)方法解決生物體本身的問(wèn)題生物工

2、程則側(cè)重于利用工程學(xué)方法解決生物學(xué)問(wèn)題生物技術(shù)的基礎(chǔ)DNA操作技術(shù)基因組計(jì)劃：人類(lèi)基因組和其他生物基因組計(jì)劃蛋白質(zhì)組生物信息學(xué)下游支撐技術(shù)與手段生物技術(shù)的類(lèi)別傳統(tǒng)生物技術(shù)：制酒、制醋、制豆瓣工業(yè)生物發(fā)酵技術(shù)：抗生素發(fā)酵、氨基酸發(fā)酵等現(xiàn)代生物技術(shù)生物技術(shù)的內(nèi)容基因工程技術(shù)蛋白質(zhì)工程技術(shù)細(xì)胞（組織）工程技術(shù)酶工程技術(shù)發(fā)酵工程技術(shù)基因工程的概念利用DNA體外重組或PCR擴(kuò)增技術(shù)從某種生物基因組中分離感興趣的基因，或是用人工合成的方法獲取基因，然后經(jīng)過(guò)一系列切割，加工修飾，連接反應(yīng)形成重組DNA分子，再將其轉(zhuǎn)入適當(dāng)?shù)氖荏w細(xì)胞，以期獲

3、得基因表達(dá)的過(guò)程.基因工程(geneengineering)常和以下名稱混用:遺傳工程(geneticengineering);基因克隆(genecloning);分子克隆(molecularcloning);基因操作(genemanipulation);重組DNA技術(shù)(recombinationDNAtechnique)克隆(clone):作名詞時(shí)指含有某目的DNA片段的重組DNA分子或含有該重組分子的無(wú)性繁殖系.作動(dòng)詞時(shí)是指基因的分離與重組過(guò)程。基因工程技術(shù)及其應(yīng)用基因本身也是一個(gè)產(chǎn)業(yè)Rockfeller大學(xué)將人肥胖基因

4、出售0.2億美元（1995年3月）Amgen公司將FKBP神經(jīng)免疫因子配體轉(zhuǎn)讓達(dá)3.29億美元（1997年）Millennium公司以4.65億美元向Bayer公司轉(zhuǎn)讓225種基因的開(kāi)發(fā)權(quán)（1998年9月）蛋白質(zhì)工程的概念在基因工程技術(shù)對(duì)編碼蛋白質(zhì)的基因的了解基礎(chǔ)上，對(duì)蛋白質(zhì)的氨基酸序列、結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行分析，進(jìn)而通過(guò)對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、氨基酸序列和翻譯后的修飾等手段改變甚至創(chuàng)造出新的和更有效的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程主要內(nèi)容主要目標(biāo)蛋白質(zhì)氨基酸序列的分析蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)分析蛋白質(zhì)功能預(yù)測(cè)和分析蛋白質(zhì)組分析細(xì)胞（組織）工程概念利用工程學(xué)原

5、理進(jìn)行細(xì)胞生物學(xué)的基礎(chǔ)研究和制造使用活細(xì)胞的產(chǎn)品，如組織工程和生物加工工程。前者是利用移植的細(xì)胞、骨架、DNA、蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)片段替代或修復(fù)已受傷或損壞的組織和器官；后者是利用活細(xì)胞生產(chǎn)生物醫(yī)藥產(chǎn)品。組織工程——人造器官干細(xì)胞：1999年4月，美國(guó)的科研人員首次成功地從成年人骨髓的干細(xì)胞在體外培養(yǎng)分化出軟骨、脂肪和骨骼細(xì)胞。標(biāo)志著干細(xì)胞的研究取得了重大進(jìn)展。以這項(xiàng)技術(shù)為代表的組織工程的突破具有廣闊的應(yīng)用前景，在不遠(yuǎn)的將來(lái)為實(shí)現(xiàn)人造“器官”成為可能。酶工程的概念是酶學(xué)與工程學(xué)的相互滲透和結(jié)合所發(fā)展起來(lái)以酶為研究對(duì)象，改造并應(yīng)用

6、酶的特異催化功能。目標(biāo)就是通過(guò)工程化技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)和轉(zhuǎn)化相應(yīng)原料成為有用物質(zhì)的技術(shù)。傳統(tǒng)的酶工程主要是指天然酶制劑在工業(yè)上的大規(guī)模生產(chǎn)與應(yīng)用。隨著科學(xué)的發(fā)展，尤其是基因工程技術(shù)的日趨完善，為酶工程賦予了新的內(nèi)容，特別是利用DNA操作技術(shù)，修飾改造酶分子的結(jié)構(gòu)或活性位點(diǎn)、酶與底物作用位點(diǎn)，重組酶的生產(chǎn)，模擬酶的人工設(shè)計(jì)與合成等成為新的內(nèi)容。酶工程的主要內(nèi)容酶的分離純化酶與細(xì)胞的固定化技術(shù)及反應(yīng)器酶制劑的發(fā)酵生產(chǎn)酶分子化學(xué)修飾、遺傳突變及結(jié)構(gòu)改造酶抑制劑與激活劑開(kāi)發(fā)與研究人工設(shè)計(jì)與合成模擬酶及酶分子發(fā)酵工程概念發(fā)酵工程屬于生物技

7、術(shù)的下游技術(shù)，是工業(yè)化大規(guī)模培養(yǎng)細(xì)胞、生產(chǎn)生物制品的一種技術(shù)。傳統(tǒng)的發(fā)酵工程主要用于微生物?，F(xiàn)代生物技術(shù)還包括動(dòng)物、植物細(xì)胞和工程菌的發(fā)酵培養(yǎng)。發(fā)酵工程技術(shù)發(fā)酵對(duì)象：傳統(tǒng)微生物發(fā)酵、基因工程菌發(fā)酵、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、植物細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)酵類(lèi)型：液體發(fā)酵、固體發(fā)酵、固定化培養(yǎng)、流式發(fā)酵發(fā)酵技術(shù)設(shè)備生物技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)藥：生物制藥；基因治療；人工器官農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)轉(zhuǎn)基因植物：抗病蟲(chóng)害新品種、抗逆新品種、高品質(zhì)新品種轉(zhuǎn)基因動(dòng)物：生產(chǎn)有用蛋白質(zhì)和高品質(zhì)的畜產(chǎn)品生物反應(yīng)器：利用動(dòng)植物細(xì)胞或組織作為生物反應(yīng)器，直接生產(chǎn)有用蛋白質(zhì)生物技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域輕

8、工與食品新型食品；營(yíng)養(yǎng)食品；保健食品；輕工用酶環(huán)境污染治理；廢物利用；污染物生物降解生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)：利用細(xì)胞和生物分子進(jìn)行藥品、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)開(kāi)發(fā)和環(huán)境治理的產(chǎn)業(yè)，該產(chǎn)業(yè)技術(shù)由醫(yī)藥生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)生物技術(shù)和環(huán)境生物技術(shù)共同組成醫(yī)藥生物技術(shù)重點(diǎn)攻克癌癥、艾滋病、老年癡呆癥、帕金森病、心