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1、基因工程概论基因工程概论基因工程概论基因工程概论第1页，本讲稿共15页基因工程概论5 2 3 4 1 6 重组重组DNADNA技术与基因工程的基本概念技术与基因工程的基本概念基因工程所需的基本条件基因工程所需的基本条件基因工程的操作过程基因工程的操作过程目的基因的克隆与基因文库的构建目的基因的克隆与基因文库的构建大肠杆菌的基因工程大肠杆菌的基因工程酵母的基因工程酵母的基因工程第2页，本讲稿共15页A A 重组重组DNADNA技术技术的基本定义的基本定义1 1 重组重组DNADNA技术与基因工程的基本概念技术与基因工程的基本概念 重组重组DNADNA技术技术是指将一种生物体（是指将一种生物体（供
2、体供体）的基因与）的基因与载体载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体受体）内，使之）内，使之按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的DNADNA体外操体外操作程序，也称为作程序，也称为分子克隆技术分子克隆技术。因此，因此，供体供体、受体受体、载体载体是重组是重组DNADNA技术的三大基本元件。技术的三大基本元件。第3页，本讲稿共15页B B 基因工程的基本定义基因工程的基本定义1 1 重组重组DNADNA技术与基因工程的基本概念技术与基因工程的基本概念 基因工程基因工程是指重组是指重组DN
3、ADNA技术的产业化设计与应用，包括技术的产业化设计与应用，包括上游技术上游技术和和下游技术下游技术两大组成部分。两大组成部分。上游技术上游技术指的是基因重组、指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组克隆和表达的设计与构建（即重组DNADNA技术）；而技术）；而下游技术下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。分离纯化过程。第4页，本讲稿共15页C C 重组重组DNADNA技术技术与基因工程的基本用途与基因工程的基本用途1 1 重组重组DNADNA技术与基因工程的基本概念技术与基因工程的基本概念分离分离、扩增
4、扩增、鉴定鉴定、研究研究、整理整理基因信息资源基因信息资源规模化规模化生产生产生物活性物质生物活性物质设计设计、构建构建生物的新性状甚至新物种生物的新性状甚至新物种第5页，本讲稿共15页大规模生产生物活性物质大规模生产生物活性物质工程细胞工程细胞基因工程基因工程蛋白质工程蛋白质工程途径工程途径工程发酵工程发酵工程细胞工程细胞工程分离工程分离工程酶酶酶工程酶工程分分离离工工程程普通细胞普通细胞普通细胞普通细胞生物活性物质生物活性物质第6页，本讲稿共15页设计构建生物的新性状甚至新物种设计构建生物的新性状甚至新物种突变细胞突变细胞基因敲除基因敲除天然细胞天然细胞野生动物野生动物基因敲除基因敲除突变
5、动物突变动物天然物质或合成物质天然物质或合成物质高通量筛选高通量筛选第7页，本讲稿共15页D D 基因工程的基本形式基因工程的基本形式1 1 重组重组DNADNA技术与基因工程的基本概念技术与基因工程的基本概念第一代基因工程第一代基因工程 蛋白多肽基因的高效表达蛋白多肽基因的高效表达 经典基因工程经典基因工程第二代基因工程第二代基因工程 蛋白编码基因的定向诱变蛋白编码基因的定向诱变 蛋白质工程蛋白质工程第三代基因工程第三代基因工程 代谢信息途径的修饰重构代谢信息途径的修饰重构 代谢途径工程代谢途径工程 第四代基因工程第四代基因工程 全基因组或染色体的转移全基因组或染色体的转移 基因组工程基因组
6、工程第8页，本讲稿共15页E E 重组重组DNADNA技术的理论基础技术的理论基础1 1 重组重组DNADNA技术与基因工程的基本概念技术与基因工程的基本概念1919世纪中世纪中 孟德尔孟德尔 豌豆杂交试验豌豆杂交试验 遗传因子遗传因子2020世纪初世纪初 摩尔根摩尔根 果蝇杂交实验果蝇杂交实验 基因基因19441944年年 艾弗瑞艾弗瑞 肺炎双球菌转化实验肺炎双球菌转化实验 遗传物质遗传物质DNADNA19731973年年 伯格伯格-杰克森杰克森-考恩考恩-鲍耶鲍耶 DNADNA分子体外拼接分子体外拼接分子遗传学分子遗传学19531953年年 沃森沃森-克瑞克克瑞克 DNADNA双螺旋结构双
7、螺旋结构基因工程基因工程经典遗传学经典遗传学基因学基因学分子生物学分子生物学第9页，本讲稿共15页基因的分子生物学基因的分子生物学第10页，本讲稿共15页F F 基因工程的基本原理基因工程的基本原理1 1 重组重组DNADNA技术与基因工程的基本概念技术与基因工程的基本概念提高外源基因的剂量：提高外源基因的剂量：分子遗传学原理分子遗传学原理筛选修饰重组基因表达的转录调控元件：筛选修饰重组基因表达的转录调控元件：分子生物学原理分子生物学原理 如：如：启动子启动子、增强子增强子、操作子操作子、终止子终止子、上游调控序列上游调控序列等等如：如：SDSD序列序列、mRNAmRNA非编码区非编码区、密码
8、子密码子等等修饰构建蛋白质生物合成的翻译调控元件：修饰构建蛋白质生物合成的翻译调控元件：分子生物学原理分子生物学原理 工程菌（微型生物反应器）的增殖及稳定生产：工程菌（微型生物反应器）的增殖及稳定生产：生化工程学原理生化工程学原理 第11页，本讲稿共15页G G 基因工程的支撑技术基因工程的支撑技术1 1 重组重组DNADNA技术与基因工程的基本概念技术与基因工程的基本概念核酸凝胶电泳技术核酸凝胶电泳技术核酸分子杂交技术核酸分子杂交技术细菌转化转染技术细菌转化转染技术DNADNA序列分析技术序列分析技术寡核苷酸合成技术寡核苷酸合成技术基因定点突变技术基因定点突变技术聚合酶链反应（聚合酶链反应（
9、PCRPCR）技术）技术第12页，本讲稿共15页核酸凝胶电泳技术核酸凝胶电泳技术凝胶板凝胶板第13页，本讲稿共15页核酸分子杂交技术核酸分子杂交技术ACCGTAGCTAGGGTTCACACAAATGGCCCGTAACCGTAGCTAGGGTTCACACAAATGGCCCGTACAAGTGTGTTTCAAGTGTGTTT第14页，本讲稿共15页D D 基因工程的基本形式基因工程的基本形式1 1 重组重组DNADNA技术与基因工程的基本概念技术与基因工程的基本概念C C 重组重组DNADNA技术技术与基因工程的基本用途与基因工程的基本用途B B 基因工程的基本定义基因工程的基本定义A A 重组重组DNADNA技术技术的基本定义的基本定义E E 重组重组DNADNA技术的理论基础技术的理论基础F F 基因工程的基本原理基因工程的基本原理G G 基因工程的支撑技术基因工程的支撑技术第15页，本讲稿共15页