1.1 绪论和基本概念在线视频

大家好

本学期由昆明理工大学

生命科学与技术学院

基因工程教学团队负责本门课的教学

基因工程是一门以

高精尖科学为基础的实践学科

是快速发展和不断变化的学科

我们将实施理论与实践结合作为教学设想

并且穿插学术界名人趣事

从而进行本门课程的教学

同时我们会使用多种教材

进行本门课程的教学任务

本门课程将通过七章的理论教学

和最后的实验教学

来完成本学科的教学任务

首先让我们来看一下

在玫瑰花中会缺乏蓝色

而将三色紫罗兰的一种

能刺激蓝色素产生基因导入玫瑰花

使其花瓣能自然呈现蓝色

由此得名蓝色玫瑰

它较蓝色妖姬即由人工染色的蓝色玫瑰花

要呈现更为艳丽和自然地色彩

在2016年由前央视名嘴崔永元

质疑方舟子鼓励国人食用进口转基因玉米

而引发大众对转基因食品的高度关注

那么当今世界上

有关转基因食品主要为三足鼎立状态

即由美国 巴西 阿根廷为代表的

食品输出国

对转基因技术持积极和开放的态度

而由欧盟和日本为代表的食品进口国

则持反对态度

大多数发展中国家对转基因技术

和转基因食品的安全需要做进一步探讨

所以他们只持中立的态度

那么前面所提及的蓝色玫瑰也好

转基因食品也好

这两个例子都涉及到基因工程

所涉及的研究领域

那么让我们来了解一下基因工程的定义

基因工程是以分子遗传学为理论基础

并以分子生物学

和微生物学的现代方法为手段

将不同来源的一种

或多种基因按照预先设计的蓝图

通过体外DNA重组和转基因等技术

有目的地改造生物性状

使之按照人们的意愿

遗传并表达出新的生物性状

从而创造出人们所需求的新的生物类群

由此基因工程称为基因重组技术

即DNA recombination

基因工程的三大要素

是供体 受体与载体

基因重组技术的产业化设计与应用

主要涉及上游技术和下游技术

上游技术主要是由外源基因重组

克隆和表达的设计与构建所形成

而下游技术主要是以

工程菌和细胞的大规模培养

以及外源基因表达产物的分离纯化

那么让我们了解一下

基因工程它的基本研究流程

其实它主要是由切 接 转 增 检 表达

六个步骤所形成

主要是将供体细胞里面的

目的基因分离得到后

随后应用各种工具酶

将外源基因与载体分子分别实施酶切

并构建质粒

再将质粒转入受体细胞进行转化与扩增

鉴定重组转化子

并鉴定目的蛋白产物的表达

最终构建基因工程菌或细胞

通过上述步骤

构成了基因工程的基本研究流程

基因工程和微生物工程有着密切的联系

没有微生物就没有基因工程的学科

这主要是从以下几个方面体现

克隆载体主要是由病毒 噬菌体和质粒

改造而成

所以它和基因工程有着密切的联系

基因工程所运用的工具酶

绝大多数是从微生物中分离纯化而得到

分子操作过程中

用来扩增的宿主大多是微生物细胞

主要是通过微生物发酵防止实施

实施基因产物的大量表达

微生物提供了极其丰富

而独特的基因资源

有关基因结构性质和表达调控的理论

主要是在微生物的研究中获得

既然我们已经了解了基因工程的定义

那么让我们来进一步了解一下

基因工程的意义

该门学科主要是按照人们的设计蓝图

打破常规育种

难以突破的物种之间的界限

可以使各种生物之间

进行遗传信息的重组和转移

将生物体内的控制性状的基因

进行优化重组

并使之稳定的遗传和表达

从而简化生物物种的进化程序

大大加快生物物种的进化程度

最终有效地提高人类的生活品质

利用细菌的基因表达

与调控机制超量生物合成

其他生物体内含量极微

却具有极高附加值的生理活性物质

设计构建新物种

探寻分离与鉴定生物体的

有用遗传信息资源即基因工程

为第四次工业医学革命

第二次农业革命提供了很好的理论保证

基因工程主要和分子生物学 遗传学

微生物遗传学 遗传生物化学

细胞工程学 发生工程学 DNA的合成

与分析PCR等学科和技术息息相关

它不但对作为生命基本的DNA进行解析

而且不断解密生命的高级机能

那基因工程究竟与哪些理论有密切关系呢

就让我们更进一步了解

不同基因具有相同的物质基础

也就是说地球上的一切生物的基因

都是一个具有遗传功能的

特定核苷酸序列

即DNA片段

并且所有生物的DNA的基本结构均相同

因此原则上不同生物的基因

是可以重组互换

其次基因是可以切割的

再则基因是可以转移的

生物体内的基因

不仅可以在同一个染色体DNA上移动

而且可以在不同的染色体间进行跳跃

插入到靶DNA分子内

第四 多肽与基因间存在对应关系

一种多肽就有一种相对应的基因

因此基因的转移或者重组

可以根据表达产物多肽的性质来检查

第五 遗传密码是通用的

一系列三联密码子

同氨基酸之间的对应关系

在所有生物中均是相同的

第六基因可以通过复制

把遗传信息传递给下一代

基因工程主要有三大基石构成

它的基本原理

第一 载体DNA在受体细胞内

独立于发生染色体DNA自主复制的特性

可将外源基因与载体分子重组

通过载体分子的扩增

提高外源DNA的含量

由此可见

基因工程涉及分子遗传学中的

基因高拷贝复制与稳定遗传的原理

其次筛选 修饰与重组启动子 增强子

操作子与终止子等基因的转录调控元件

并将它们与外源基因精细拼接

通过强化外源基因的转录

提高其表达水平

选择 修饰与重组核糖体结合位点

及密码子等mRNA的翻译调控元件

强化受体细胞中蛋白质的生物合成过程

这两点主要涉及

基因表达调控的分子生物学原理

而最终基因工程菌

或细胞是微型生物反应器

通过合理调控其增值速度和最终数量

从而提高外源基因表达产物的产量

该方面主要涉及到

生物化学工程学的基本理论

最后让我们来分享一下

基因工程的发展前景

该学科主要涉及基因组学

基因工程药物 动植物生物反应器

环境保护

从而通过上述诸方面

可以改善人类生活质量

提高健康水平和优化人类赖以生存的环境

本节课到此结束