生物制药第2章基因工程制药.ppt

第二章 基因工程制药 §1. 基因工程概述 基因工程: 把遗传物质DNA进行体外重组或改造, 再转入宿主细胞中, 以实现对宿主生物的改造或改良. 一. 基因工程的诞生 理论上的三大发现 确立了遗传物质是DNA, 而不是蛋白质. 提出DNA分子双螺旋的结构模型. 提出“操纵子”学说, 破译了遗传密码. 技术上的三大发明 DNA体外切割和连接技术. 基因工程载体技术. DNA分子序列分析及相关技术. 1. 理论上的三大发现 (1).确立了遗传物质是DNA, 而不是蛋白质. 1928年, 英国微生物学家Griffith通过实验证实遗传物质不可能是蛋白质 1945年, 加拿大生物学家Avery证明了遗传物质是DNA 1952年美国Hershey噬菌体感染实验 实验材料: 肺炎双球菌 肺炎双球菌分为两个类型. 一个是有毒的光滑类型, 简称为S型; 一个是无毒的粗糙类型, 简称为R型. S型的细胞由相当发达的荚膜包裹着. 荚膜由多糖构成, 其作用是保护细菌, 不受被感染的动物的正常抵抗机制所杀死, 从而使人或小家鼠致病. R型细胞中, 控制尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)脱氢酶的基因发生了突变, 而没有合成荚膜的能力, 所以不能使人或小家鼠致病. 1928年, 英国医生弗雷德里克·格里菲斯发现, 将被杀死的S品系细菌和活的R品系细菌混合在一起后, 注入小鼠体内, 导致了小鼠死亡. 从小鼠的尸体中, 找到了活的S品系的细菌. 结论: S品系细菌虽然已被杀死, 却含有一种物质, 能指导R品系细菌合成多糖外膜, 将之转化成有感染能力的R品系. Avery试验 1935年，美国洛克菲勒大学的艾弗里等开始试图纯化这种能把R品系转化成S品系的转化因子, 并鉴定其化学成分。 1944年将转化因子从S品系细菌的抽取物分离、纯化出来。化学分析表明转化因子是一种分子量至少50万的大分子，由DNA组成，蛋白质杂质的含量少于百分之一。 用蛋白水解酶或核糖核酸酶处理转化因子，都不影响其转化能力，用脱氧核糖核酸酶处理，其转化能力消失。证明了转化因子是DNA。 1. 理论上的三大发现 (1).确立了遗传物质是DNA, 而不是蛋白质. (2).提出DNA分子双螺旋的结构模型. DNA分子双螺旋的结构模型解释了DNA分子为什么是遗传物质, 说明了DNA分子的复制和突变机理. 1. 理论上的三大发现 (1). 确立了遗传物质是DNA, 而不是蛋白质. (2). 提出DNA分子双螺旋的结构模型. (3). 提出“操纵子”学说. 　　1961年, Jacob 和 Monod提出“操纵子”学说 　 2. 技术上的三大发明 (1). DNA体外切割和连接技术 1967年, 发现了DNA连接酶 1970年, Smith 等从流感嗜血杆菌中分离并纯化了限制性核酸内切酶Hind II. 2. 技术上的三大发明 (1). DNA体外切割和连接技术 (2). 基因工程载体技术 将DNA片段连接到具有自我复制能力的DNA分子上, 这种具有自我复制能力的DNA分子就是“基因克隆载体” 1970年, 发现大肠杆菌的细胞经CaCl2适当处理后, 能够吸收λ噬菌体中的DNA, 并能在体内复制, 1972年发现, 大肠杆菌能够吸收质粒中的DNA. (质粒: 存在于染色体之外的DNA分子) 2. 技术上的三大发明 (1). DNA体外切割和连接技术 (2). 基因工程载体技术 (3). DNA分子序列分析及相关技术 1972年, Stanford University的Berg小组使用EcoR I, 在体外对猿猴病毒SV40的DNA分子进行切割, 然后加入到噬菌体中, 获得了包含SV40DNA和噬菌体DNA的杂种DNA分子. 1973年, Stanford University的Cohen小组在体外获得了含四环素和新霉素抗性基因的重组质粒, 并在大肠杆菌中培养成功, 是人类历史上第一次成功实现了基因重组, 标志着基因过程的诞生. 二. 基因工程的定义和主要研究内容 基因工程是指在体外将核酸分子插入病毒、质粒、或其他载体分子, 构成遗传物质的新组合, 并掺入到原先没有这类分子的宿主细胞内, 而使其能持续稳定繁殖的技术. 基因工程的特征 ①它将外源DNA的新组合引入到新的宿主生物中进行繁殖, 克服了生物种间的限制, 为定向创造新生物带来了可能. ② 能够使一种确定的DNA小片段在新的宿主生物中扩增,