第九章 基因工程与干细胞工程PPT.ppt

第九章 基因工程与干细胞工程 ; 140多年前（1865），在捷克莫勒温镇一个修道院里沉醉于豌豆杂交实验的Mendel也许根本就没有想到，他提出的遗传因子在半个世纪后被Morgen定义为基因；1944年Avery证明了基因的物质基础是DNA；20世纪50年代初Watson和Crick又揭示了DNA的分子结构；70年代初DNA已可在体外被随意拼接并转回到细菌体内遗传和表达。生命科学的飞速发展孕育了现代分子生物学技术——基因工程。今天，人们在超市货架上可以买到保持期很长的转基因土豆，“多利”克隆绵羊走出实验室，基因工程正在使整个人类生活方式发生重大变革。 ; 现在，关于基因工程的概念，不同的学者和不同的专著有不同的解释，很难有一个标准的、准确的和固定的概念，而且，随着学科的发展，其内涵还在不断的扩展和延伸。就现在的学科发展情况，可作以下阐述。同时，为便于同学们学习理解,有必要对其相关的几个概念作一介绍。 ;1、遗传工程（Genetic Engineering）是七十年代才开始发展起来的一门新技术，是在分子遗传学的理论基础上，综合采用了分子生物学与微生物学的现代方法和手段建立起来的。也是遗传学和工程学相结合的一门技术科学。借用工程技术上的概念和设计思想，在离体条件下，对生物细胞、细胞器、染色体或DNA分子进行按图施工的遗传操作，以求定向改造生物的遗传特性。;这一先进技术的兴起，标志着现代遗传学或生物科学已发展到定向控制和改造遗传或生物性状的新阶段。 遗传工程可分为狭义和广义两种： （1）狭义的遗传工程即基因工程 （2）广义的遗传工程包括：基因工程、细胞工程、染色 体工程、细胞器工程等 ;工程的三大要素，其中相对于受体而言，来自供体的基因属于外源基因。除了少数RNA病毒外，几乎所有生物的基因都存在于DNA结构中，而用于外源基因重组拼接的载体也都是DNA分子，因此基因工程亦称为重组DNA技术（DNA Recombination）。另外，DNA重组分子大都需在受体细胞中复制扩增，故还可将基因工程表征为分子克隆（Molecular Cloning）或基因的无性繁殖。;3、生物工程（Biotechnology），又称生物技术、生物工艺学。也是20世纪70年代诞生的一门??型技术。是根据生物学、化学和工程学的原理进行工业规模的经营和开发微生物、动植物细胞及其亚细胞组分，进而利用生物体所具有的功能元件（如基因、蛋白质等）来提供商品或社会服务的一门综合性科学技术。 ;生物工程被看作为新技术的革命标志之一，它与电子信息技术、新材料和新能源等技术并列，成为关系到人类生存和社会进步、发展的世界高技术领域的重要支柱。这不仅因为它所研究与开发的对象是可以再生的生物资源，而且还因为它对当今人类面临的人口和食物、能源和资源以及环境和健康等迫切需要解决的问题发挥重要的作用，并展现了极其诱人的前景。生物工程包括基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程、发酵工程等。 ;（1）基因工程（gene engineering）又称基因操作（gene manipulation）、重组DNA（recombinant DNA）。基因工程是以分子遗传学理论为基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因（DNA分子），按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性，获得新品种，生产新产品，或是研究基因的结构和功能。 ;（2）细胞工程（cell engineering）应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，结合工程学的技术手段，按照人们预先的设计，有计划地改变或创造细胞遗传特性的技术，以及在体外大量培养和繁殖细胞，或获得细胞产品，或利用细胞体本身的技术领域。是在细胞水平上进行遗传操作.主要内容包括细胞融合、细胞拆合、染色体转移、基因转移、细胞或组织培养等。由于所用细胞的来源不同，细胞工程又分为微生物工程、植物细胞工程、动物细胞工程等。 ;（3）细胞分泌工程是根据细胞内蛋白质合成和运输理论而发展起来的一项新的细胞工程技术，主要是通过对基因改造，如基因缺失、多效分泌突变、周质泄漏突变或拼接信号肽基因等措施，促进基因产物分泌的技术。 ;（5）蛋白质工程（protein engineering）是更广义上的包括酶工程在内的蛋白质修饰操作，通过对蛋白质及酶的化学修饰及基因改造获得具有特殊功能的非自然蛋白质的技术。主要是根据蛋白质的结构和功能间的相互关系，利用基因工程技术，或用化学方法合成基因、改造基因，以便合成新的蛋白质，或改变蛋白质的活性、功能以及溶解性等。 ;（6）发酵工程（fermentation engineering）又称微生物工程，微生物发酵工程。利用生物，主要是微生物的某种特定功