基因工程概述91周PPT课件

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• 20世纪60年代末至70年代初，限制性核酸内切酶 和连接酶等陆续被发现,有了进行DNA操作基本工 具,使DNA进行体外切割和连接成为可能。
• 1972年美国斯坦福大学Berg博士领导的研究组用
EcoRI在体外对猿猴病毒SV40的DNA和λ噬菌体
DNA分别酶切,然后用T4 DNA连接酶将两种酶切
片段连接，结果获得了SV40和λ噬菌体DNA的重
组DNA分子，成功完成了世界上第一次DNA体外
重组实验，并因此与Gilbert、Sanger分享1980年
度诺贝尔化学奖。
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1972 - Paul Berg : Produced first recombinant DNA using EcoRI
EcoRI recognition sites EcoRI cuts DNA into fragments
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4.基因组研究。1990年开始，先后由美国、英国、 日本、德国、法国、中国等国实施“人类基因 组计划”，2003年完成全部序列测定，共编码 约3-3.5万个基因。至1998年完成基因组测序的 生物有11种，如幽门螺旋杆菌(1667867bp， 1590个基因)等。
5.基因工程工具酶的研究 6.基因工程新技术研究
多年是基因工程迅速发展的阶段。不仅 发展了一系列新的基因工程操作技术,而 且构建了多种供转化原核生物和动物、 植物细胞载体,获得大量转基因菌株。
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• 1981年首次通过显微注射培育出世界上第一个转基因 动物―转基因小鼠（将大鼠生长素基因转到小鼠）。
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• 1982年，基因工程胰岛素商品在美国投放市场。
Transformed cells plated onto medium with kanamycin and tetracycline
Only cells. with recombinant plasmid survive to produce
Herbert
Boyer
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三、基因工程的迅速发展阶段 自基因工程技术问世以来，这三十
混合后，加入EcoRI进行酶切，用T4 DNA连接酶连接 成重组DNA分子，最后转化大肠杆菌，结果某些转化 菌落表现出既抗Kan又抗Tet的双重抗性特性。从这种 双抗性转化菌落的大肠杆菌中分离出的重组质粒DNA 带有完整pSC101分子和一个来自R6-5质粒编码Kan抗 性基因DNA片段。
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1973 - Boyer, Cohen & Chang:
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第三节 基因工程研究内容
一、基础研究 基因工程问世以来，科技工作者始终十
分重视基础研究，包括构建一系列克隆载体的操作 方法等，各方面取得了丰硕的研究成果，使基 因工程技术不断趋向成熟。
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1.基因工程克隆载体的研究 2.基因工程受体系统的研究 3.目的基因研究 • 医药相关的基因 • 抗病虫害和恶劣生境的基因 • 编码具有特殊营养价值的蛋白或多肽的基因
λ phage DNA
Sticky end
The two fragments stick together by base pairing
Recombinant DNA
DNA ligase
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SV40 DNA （猴空泡病毒40
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二、基因工程的问世
1973年，Cohen等人将编码Kan（卡那霉素 ）抗性 基因质粒R6-5和编码Tet(四环素)抗性基因质粒pSC101
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• 1982年，采用农杆菌介导法培育出世界上第一例转基因 植物―转基因烟草。
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• 1985年基因工程微生物杀虫剂通过美国环保署审批,1990 年基因治疗开始进入临床试验。
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如果说20世纪八九十年代是基因工程 基础研究趋向成熟，应用研究初露锋芒的 阶段，那么21世纪初将是基因工程应用研 究的鼎盛时期，农、林、牧、渔、医等的 很多产品都会打上基因工程的标记。
第二节 基因工程研究发展史
一、基因工程准备阶段
• 1944年美国微生物学家 Avery及其同事通过转化 实验，证实遗传物质是DNA（基因载体）。
• 1953年，Watson（美国）和Crick（英国）提出了 DNA双螺旋结构模型,DNA双螺旋中两条链的碱基具 有互补的特点，预示了DNA复制是半保留复制,同 时指出遗传信息储存在DNA分子碱基序列之中。
Transform E. coli with recombinant
plasmid
Kanamycin resistance gene
Stanley Cohen & Annie Chan
Plasmid pSC101
Tetracycline resistance gene
E. coli transformed with recombinant plasmid
• 遗传密码的通用性。在64个密码子中，其中61个分别代 表各种氨基酸，剩余的3个密码子(UAA、UAG、UGA)为肽 链的终止信号,不代表任何氨基酸,这套密码从细菌到人 都可通用。
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• 遗传密码的例外。 1986年报道UGA代表 selenocysteine(硒代半胱氨酸) 。2002年报 道在Archaea(产甲烷菌的甲胺甲基转移酶中发 现 )和真菌中发现UAG可பைடு நூலகம்是编码第22种氨基 酸pyrrolysine(吡咯赖氨酸）的密码子。
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Francis Crick & James Watson
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• “中心法则”。1958年Crick在DNA双螺旋学说基础上提出。
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• 遗传密码的破译。1961年Nirenberg用人工合成mRNA破 译出第一个遗传密码到1969年确定全部遗传密码，人们 了解了大多数生物遗传信息表达的规律。从遗传密码表 中我们可以看到mRNA中每3个核苷酸组成一个密码子， 体现一个氨基酸的信息。
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二、应用研究
尽管基因工程出现后的一段时间内带给人们的 是猜疑和恐惧，但实践表明，基因工程已经给 人类带来了难以估量的经济和社会效益。特别 是对人类所面临的能源、粮食、环境和健康等 日趋严重的社会问题，基因工程正在并且将要 发挥越来越大的作用。