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基因工程原理

基因工程原理. 上海大学生命科学学院 文铁桥. 第一章 绪论. 学什么？ 如何学？ 成绩评价？. 内容（模块）. （一） 基因工程背景 基因工程诞生的理论与技术基础 （二）基础知识 基因与基因工程现代概念 基因克隆的酶学基础 基因克隆的质粒载体. （三）主要原理与技术 基因操作主要技术原理 基因的分离与鉴定 基因的体外重组和转化 克隆基因的表达 （四） 应用 转基因模式生物 基因沉默. 方法. （一）精读与泛读相结合 吴乃虎 基因工程原理 科学出版社

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Presentation Transcript

  1. 基因工程原理 上海大学生命科学学院 文铁桥

  2. 第一章 绪论 学什么？ 如何学？ 成绩评价？

  3. 内容（模块） （一） 基因工程背景 • 基因工程诞生的理论与技术基础 （二）基础知识 • 基因与基因工程现代概念 • 基因克隆的酶学基础 • 基因克隆的质粒载体

  4. （三）主要原理与技术 • 基因操作主要技术原理 • 基因的分离与鉴定 • 基因的体外重组和转化 • 克隆基因的表达 （四） 应用 • 转基因模式生物 • 基因沉默

  5. 方法 （一）精读与泛读相结合 • 吴乃虎 基因工程原理 科学出版社 • 李立家 肖庚富 李久进 基因工程 科学出版社 • 张惠展 基因工程概论 华东理工大学出版社 • 徐晋麟 陈淳 徐沁 基因工程原理 科学出版社 • 孙明 基因工程 高等教育出版社 • 金冬雁等译 分子克隆实验指南 科学出版社 • 。。。

  6. （二）教材与文献相结合 • www.scichina.com“中国科学”杂志 • www.nature.com“自然”杂志 • www.sciencemag.org“科学”杂志 • www.pnas.org美国科学院院刊 • 。。。 （三）课内与课外相结合 • 课程相关内容研讨 • 习题 • 课件 • 。。。

  7. （四）理论与实践相结合 • 导师制指导的科学实践 • 夏季学期基因工程综合大实验 • 。。。 （五）本课程与相关课程相结合 • 基因工程实验软件（计算机辅助实验教学） • 分子生物学 • 现代生物技术 • 生物化学 • 细胞学 • 。。。

  8. （六）科研案例与课程重点难点相结合 • 经典案例 • 亲身经历

  9. 成绩评价 • 课堂提问 • 作业 • 口试 • 笔试

  10. 第一章 绪论 （一）基因工程史记 • 基因工程产生的科学与技术背景 • 基因工程诞生 • 基因工程发展 （二）基因工程推进基础与应用研究 • 基础理论重大问题 • 基因治疗 • 基因药物

  11. （三）人工调控合成生命系统 • 基因调控开关 • 人工合成生物基因组 • 生物基因组简约与重构 • 基因线路与代谢网络

  12. （一）基因工程史记 基因工程产生的科学与技术背景 理论上的三大发现 40年代： DNA遗传物质 50年代： DNA双螺旋 60年代： 遗传密码破译

  13. 技术上的三大发明 • 限制性内切酶专一性切割 • 载体运载 • 逆转录酶cDNA合成

  14. 基因工程诞生 • 基因工程的正式诞生是以Cohen和Boyer 1973年建立的基因工程的基本模式为标志的。 • 两个不同的质粒拼接成一个杂合的质粒。导入大肠杆菌后，能在大肠杆菌内复制并表达双亲质粒的遗传信息。这是基因工程的第一个成功的克隆转化实验。 • Cohen和Boyer的实验向人们证实，基因工程很容易打破不同的物种之间的界限，可以根据人们的目的和意愿定向地改造生物的遗传特性，甚至创造新的生命类型。 （事实上37年后，2010年5月20日Science online发表了克雷格.文特尔人造生命的信息）

  15. ——人造生命 美国生物学家克雷格·文特尔

  16. Science 2010; 329(5987): 52-6 美国生物学家克雷格·文特尔实验室利用化学和生物学方法人工合成的环状染色体 .里圈：化学合成的DNA 小片段; 中圈：将里圈的DNA 组装成基因组的长片段; 外圈最后人工合成的支原体“人造基因组” 。

  17. 基因工程 • ⒈概念：一般指利用分子生物学的手段 ，按人们的意志定向进行基因的改造、突变与重组，从而使生物体的遗传性状发生变异。 • ⒉特点：基因工程能够打破种属的界限，在基因水平上改变生物遗传性，并通过工程化手段为人类提供有用的产品及服务。

  18. 基因工程发展 • 1973年 Cohen 和 Boyer创造了世界上第一个基因工程生物。Read more: http://www.brighthub.com/science/genetics/articles/41675.aspx#ixzz1KTpWsAXd • 1977年Genentech公司克隆并制造了基因工程激素生长抑素。1978年大肠杆菌菌株生产人胰岛素 • 1981年美国俄亥俄州大学的科学家将兔的基因拼接到小鼠基因组创造了世界上第一个转基因动物小鼠。 Read more: http://www.brighthub.com/science/genetics/articles/41675.aspx#ixzz1KTt0BSlO

  19. 1990年人类基因工程。在一个四岁的小姑娘Ashanti DeSilva 给予基因工程白血细胞，增强她的免疫系统。这是第一例基因治疗。Read more: http://www.brighthub.com/science/genetics/articles/41675.aspx＃ixzz1KTxOuUpD • 1992年第一例转基因番茄（称为Flavr Savr ）成功，1994年获FDA批准上市。

  20. 基因工程推进基础与应用研究 基础理论重大问题 • 随着人类基因组计划的完成，揭示基因功能成为重要战略目标 • 非编码序列 • 小分子RNA • 人类重大疾病的分子机制

  21. 基因治疗——Gene Therapy (2011) 18, 1–6神经退行性疾病移植治疗策略 尾状核：有弯曲的尾状延伸，起控制运动功能 纹状体（1） （2） （3） （4） （5） 人脑冠状切面示意图：PD涉及区域（1、5）；HD（1）；中风（脑血管任何）

  22. 用不同方式的基于细胞移植的基因治疗

  23. 我们的研究案例

  24. NT3基因在神经干细胞表达

  25. NT3基因诱导神经干细胞向多巴胺能神经元分化

  26. 移植NT3神经干细胞有利于PD行为恢复

  27. 基因药物 • 转基因植物基因工程生产的疫苗 • 转基因动物乳腺生物反应器生产的基因工程药物 • 新型基因工程药物的优点和存在的问题 • 微生物发酵、动物细胞培养生产的基因工程药物的临床试验及投放市场的现状。

  28. 本章结束

  29. （Oswald Theodore Avery， 1877.10.21－1955.2.2） 肺炎双球菌的外面没有荚膜故称为粗糙型。感染小鼠 可惜他在1955年就去世了，与诺贝尔奖失之交臂

  30. James D. Watson Francis Crick 1953年由沃森和克里克提出DNA双螺旋结构 获得诺贝尔生理医学奖

  31. Marshall Warren Nirenberg (April 10, 1927 – January 15, 2010) 遗传密码的破译：获得诺贝尔生理医学奖

  32. 限制性内切酶（restriction enzymes） Werner Arber 理论预见限制酶 Hamilton O. Smith 得到第一个限制酶 Daniel Nathans 用限制酶切得SV40 DNA片断 1978年Nobel生理或医学奖

  33. Stanley Cohen 1986 Nobel生理或医学奖 Herb Boyer 连接酶将两个DNA片段连接成重组质粒

  34. Baltimore 等发现了逆转录酶使真核基因制备成为可能 修正中心法则（1970年）

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