第二讲第一章基因工程概述周四
XXXX-9-16BT第2讲基因工程第1讲-概论
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本课程的地位：
现代科技革命 高新技术 生物技术 基因工程 基因克隆
18
基因工程不是发现，而是创造。
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改变传统农业概念 让植物生产人体蛋白质
生产促性腺绒毛激素的矮牵牛
20
发光的水稻
21
基因重组 22
没有办不到的 只有想不到的
第一节 基因工程的 发生与发展
23
一、基因工程诞生的理论基础
20世纪中期分子遗传学理论的重大进展 六大发现： 1．确定了生物遗传的物质基础是DNA
肺炎链球菌光滑型和粗糙型的转化试验 噬菌体DNA转化实验
24
● 1944年， 美国微生物学 家Avery证明 基因就是 DNA分子， 提出 DNA是 遗传信息的载 体。
25
2．DNA分子双 螺旋结构模型 和半保留复制 DNA碱基配 对规律和X衍 射研究 DNA双螺旋 结构模型。
13
（3）重组DNA技术使人类能对生物 进行定向改造
重组DNA技术标志着人类控制和改造生物 的历史已进入一个新纪元。以重组DNA技术 培育出抗真菌蔬菜为例，几丁质是真菌细胞的 组分之一，几丁质酶能水解几丁质，美国科学 家将几丁质酶基因导入西红柿、土豆、莴苣和 甜菜中，正准备大田试验，这一技术将对蔬菜 抗真菌感染具有重要意义。
Reverse Transcription
Replication
RNA
Translation
Protein
中心法则
（the central dogma） 29
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4．“操纵子”学说揭示了基因表 达
和调控的概念。 基因组结构 基因分布 基因表达 基因调控的原理
酶诱导的本质
31
5．破译了全部生物遗传密码， 确定了它在生物界的通用 性，人类更加具体地了解 遗传信息表达规律。
《基因工程的概述》word版
第一章基因工程第一节基因工程的概述【学习目标】1、简述基因工程的概念含义，简述基因工程的诞生历程，认同基因工程的诞生和发展离不开理论突破和技术创新2、简述基因工程的原理，说出DNA重组技术的基本工具及其作用、特点，简述基因工程基本操作程序，以及各步骤的一般方法、原理，模拟重组DNA分子的操作过程【课前预习】1、基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，在通过人工和等方法，对生物的基因进行和，然后导入并使重组基因在中表达，产生人类需要的基因产物的技术。
因而又叫DNA重组技术。
基因工程是在水平上操作、改变生物遗传性状的技术，包括基因的、以及在受体细胞内的和过程。
2、为基因工程的创立作出了重要的理论铺垫，而的发现，则直接促进了基因工程的诞生。
1973年，美国科学家将不同来源的两种DNA分子体外重组，并首次实现了在大肠杆菌中的表达。
3、“分子手术刀”：。
其作用的特点是：其产生的DNA末端有两种形式：和。
“分子针线”将双链DNA片段缝合起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的。
4、“运载工具”。
通常利用质粒作为载体。
作为载体必须具备以下条件：载体DNA必需有一个或多个的切割位点；载体DNA必需能在受体细胞中；载体DNA必需带有特殊的基因。
5、基因工程的基本操作步骤包括：①②、③、④6、PCR是一项在生物复制特定DNA片段的核酸合成技术。
目的基因受热形成，与结合，在的作用下延伸形成DNA。
【共同探究】【思考题1】（10全国2）下列叙述符合基因工程概念的是A．B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上（一）DNA重组技术的基本工具1、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保护细胞原有的遗传信息。
第一章基因工程
AATTCAA
TACT TAA
GTT
2020/8/12
GCGAA T T CAA CG CT TA AG TT
DNA连接酶
作用 将配对黏连后的两个相同的黏性末端连接起来
GCG AA T T CAA CG CT TA AG TT
连接部位 两条链的骨架部分，形成磷酸二酯键 注意： 限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用部位都
2020/8/12
4、下图是将人的生长激素基因导入B细胞内制造“工程菌”示
意图，所用载体为质粒A。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不 含质粒A上的基因，质粒A导入细菌B后，其上的基因能得到表
达。请回答下列问题：
(1)若把通过鉴定证明导入了 普通质粒A或重组质粒的细菌
放在含有氨苄青霉素的培养
基上培养，会发生的现象是：
B. 两种限制酶
C、同种连接酶
D. 两种连接酶
【答案：A】
2020/8/12
3、基因工程又叫重组DNA技术。 假设以大肠杆菌质粒作为运载体，并以同一
种限制性核酸内切酶切割载体与目的基因，将 切割后的载体与目的基因片段混合，并加入 DNA连接酶。连接产物至少有 3 种环状DNA分 子，它们分别是：
运载体与运载体相连、目的基因与目的基 因相连、运载体与目的基因相连
有的能生长,有的不能生长 其原理是：
普通质粒含氨苄青霉素基因；
重组质粒氨苄青霉素基因被
破坏。
(2)导入B细胞中的目的基因成
功表达的标志是： 能合成人的生长激素
2020/8/12
分布 主要在微生物中
种类 已经发现了数千种
作用及作用部位 切割DNA分子分子内部
作用特点
实例 作用结果
基因工程[可修改版ppt]
![基因工程[可修改版ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/2166df4b7375a417866f8fb2.png)
可以使原核生物与真核生物之间的遗传信息进行 相互重组和转移 可以使动物与植物之间的遗传信息进行相互重组 和转移 可以使人与其他生物间的遗传信息进行相互重组 和转移
2.2 DNA重组
2.2.1 DNA的一般性质 2.2.1.1 DNA的组成和结构
腺嘌呤脱氧核苷酸(A) 鸟嘌呤脱氧核苷酸(G) 胞嘧啶脱氧核苷酸(C) 胸腺嘧啶脱氧核苷酸(T)
主要途径： 限制性内切核酸酶酶切法 PCR扩增法 化学合成法
2.2.2 获得DNA片段的主要途径
2.2.2.1 限制性内切核酸酶和DNA片段化 限制性内切核酸酶(restriction endonuclease) 功能：能识别双链DNA中特殊核苷酸序列, 并在合适的 反应条件下,使每条链的一个磷酸二酯键断开,产生具有 3´OH和5´P的DNA片段。 识别序列规律：旋转对称或左右互补对称。 切割位点:在识别序列上使磷酸二酯键断开的位置。
这些酶的普遍缺点： 热稳定性差，DNA热变性后即被灭活。
Taq酶
来自水生嗜热菌Thermus aquaticus YT-1，该菌是 1969年从美国黄石国家森林公园火山温泉中分离得 到。生长在70～75℃极富矿物质的环境中。
Taq聚合酶的特点及浓度：
具有良好的热稳定性。在70～75℃时生物学活性最 高；92.5℃时半衰期为130 min。
人类DNA的长度相当于3200公里
2 nm
11 nm
30 nm
DNA双螺旋短区域 染色质节段
由紧密包装的核小体组 成的30nm的染色质纤维
染色体节段的一部分 中期染色体的凝缩节段
染色体
300 nm
700 nm
1400 nm
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•With Restriction enzymes •with DNA ligase enzyme
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基因工程的基本内涵
•
•
•
基因工程是指将一种生物体（供体）的基因
与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生
物体（受体）内，使之按照人们的意愿稳定遗传
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二、基因工程的重大意义
（1）重组DNA技术填平了生物种属间 不可逾越的鸿沟。
跨越天然物种屏障，将原核和真核生物、 植物和动物，造福人类，在过去人们难以 置信的事情，现在已成为现实。
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（2）重组DNA技术缩短了进化时。
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2020/11/3
XX916BT第2讲基因工程第1讲概论
概论
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要求
1、掌握基因工程的概念 2、掌握基因工程的基本过程 3、熟悉工具酶和载体类型及应用 4、熟悉原核、真核细胞转染、表
达的基本方法和类型。 5、熟悉基因工程产生的基础和过程
人类各种疾病发生的分子机理；
人类各种疾病如遗传性疾病、肿瘤、
肥胖、心血管疾病、传染病等病因
的查明、诊断、治疗和预防。
药物的研发和生产；
疾病模型的建立；
人类的营养、健康、长寿和保健（亚健康）
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基因工程知识点全
第一章基因工程概述1•什么是基因工程，基因工程的基本流程？基因工程（Genetic engineering ）原称遗传工程。
从狭义上讲，基因工程是指将一种或多种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿遗传并表达出新的性状。
因此，供体、受体和载体称为基因工程的三大要素。
1. 分离目的基因2•限制酶切目的基因与载体3. 目的基因和载体DNA在体外连接4•将重组DNA分子转入合适的宿主细胞，进行扩增培养5. 选择、筛选含目的基因的克隆6. 培养、观察目的基因的表达第二章基因工程的载体和工具酶1. 基因工程载体必须满足哪些基本条件？具有对受体细胞的可转移性或亲和性。
具有与特定受体细胞相适应的复制位点或整合位点。
具有多种单一的核酸内切酶识别切割位点。
具有合适的筛选标记。
分子量小，拷贝数多。
具有安全性。
2. 质粒载体有什么特征，有哪些主要类型？1、自主复制性2、可扩增性3、可转移性4、不相容性主要类型有1.克隆质粒2.测序质粒3.整合质粒4.穿梭质粒5.探针质粒6.表达质粒3. 质粒的构建（1）删除不必要的DNA区域，尽量缩小质粒的分子量，以提高外源DNA片段的装载量。
一般来说，大于20Kb的质粒很难导入受体细胞，而且极不稳定。
（2）灭活某些质粒的编码基因，如促进质粒在细菌种间转移的mob基因，杜绝重组质粒扩散污染环境，保证DNA重组实验的安全，同时灭活那些对质粒复制产生负调控效应的基因，提高质粒的拷贝数（3 ）加入易于识别的选择标记基因，最好是双重或多重标记，便于检测含有重组质粒的受体细胞。
（4）在选择性标记基因内引入具有多种限制性内切酶识别及切割位点的DNA序列，即多克隆接头（Polylinker ），便于多种外源基因的重组，同时删除重复的酶切位点，使其单一化，以便环状质粒分子经酶处理后，只在一处断裂，保证外源基因的准确插入。
（5 ）根据外源基因克隆的不同要求，分别加装特殊的基因表达调控元件。
基因工程课件
05
基因工程的伦理与法规问题
伦理问题
人类基因组编辑
尽管有可能治愈某些遗传疾病，但人类基 因组的编辑可能会带来不可逆转的后果，
对人类基因库产生长远影响。
A 基因歧视
基因工程可能导致基于基因信息的 歧视，特别是在就业、保险、教育
等领域。
B
C
D
生物安全与生物武器
基因工程可能产生具有高度传染性和杀伤 力的生物武器，对人类安全构成威胁。
法规执行困难
由于基因工程技术的复杂性和专 业性，法规的执行可能面临挑战 ，例如如何界定和处罚违规行为 。
跨国公司的监管
跨国公司在不同国家开展业务时 可能面临复杂的法律和监管环境 ，这可能对公司的运营和投资决 策产生影响。
06
未来展望与挑战
技术创新与发展趋势
基因编辑技术的优化
随着基因编辑技术的发展，未来有望实现更为精确和高效 的基因编辑，为基因治疗、生物育种等领域提供更多可能 性。
基因隔离
基因工程可能会加剧社会不平等，导致基 因“精英”与大多数人的隔离。
法规问题
缺乏全球统一的法规 目前尚无全球统一的基因工程法 规，各国对基因工程的监管存在 差异，这可能导致不公平竞争和 市场混乱。
公众参与和透明度 公众对基因工程的了解和参与程 度可能影响法规的制定和执行， 同时保证透明度也有助于维护公 众信任。
DNA上的特定位点并与之结 合，从而调节转录的效率和
时间。
表观遗传学
表观遗传学研究的是在不改 变DNA序列的情况下，通过 调节基因表达来实现遗传性 状的改变。这包括DNA甲基 化、组蛋白修饰和微RNA等 机制。
基因克隆与鉴定
克隆化
基因克隆是将目的基因插入到载体中并导入 到宿主细胞中，使目的基因在宿主细胞中复 制、扩增和表达的过程。
《基因工程简介》课件
基因转导
将外源基因导入目标细胞，实 现基因功能的调控和表达。
基因编辑
利用CRISPR-Cas9等技术，对基 因组中的特定位置进行精确编 辑和改造。
基因工程的伦理和风险问题
1 伦理问题
基因工程涉及对生命和基因的控制，引发伦理和道德层面的反思和讨论。
2 风险问题
基因工程可能带来环境风险和基因突变等潜在问题，需要严格的安全评估和监管。
《基因工程简介》PPT课 件
基因工程是一门研究控制和改变生物基因组的学科。通过改变生物体基因组 的结构和组织，可以产生改善农作物、生产药物、治疗疾病等社会需求的生 物。
基因工程的定义
基因工程是一种重要的生物技术，利用现代分子遗传学和基因组学知识，设 计和操作基因的技术，以改变生物体的特征，实现对生命过程和物质转化的 控制。
农业生产
基因工程可以改良农作物，提高产 量和耐性，解决粮食安全和环境问 题，为农业生产带来巨大变革。
基因编辑
通过基因编辑技术，可以精确修改 和调整生物基因组，开辟了新的治 疗疾病和改良物种的途径。
基因工程的主要技术方法
基因克隆
将感兴趣的基因从一个物种转 移到另一个物种，以实现基因 的功能研究和应用。
3 社会问题
基因工程引发公众关注和争议，涉及科技发展与社会责任之间的平衡问题。
基因工程的未来发展趋势
精准医学
基因工程将深化个体基因组研究， 实现个体化治疗和预防，推动精 准医学的发展。
生物能源
基因工程技术有望提升生物能源 的生产效率，推动可再生能源的 发展和应用。
第一章 基因工程概述
DNA分子的双螺旋模型
中 心 法 则
Rev 1 DNA 聚合酶
DNA
复制
2.1 基因工程的准备阶段 技术基础
20世纪60年代末70年代初，限制性内切酶和DNA 连接酶等的发现，使DNA分子进行体外切割 和连接成为可能。 70年代中期，DNA分子的核苷酸 QQ: 185484577
Email: 185484577 @
课程目的
要求掌握 基因操作中基本的普遍应用的原理 并能自主设计通用操作方法和策略
基本要求：
掌握基因克隆的基本工具。特别是不同的载体。 克隆基因的基本方法。 怎样利用基因重组技术研究基因的结构、表达和调控。 能够设计一个基因克隆的程序 PCR技术基本原理和应用 能够根据酶切结果判读酶切图谱，以及判读DNA序列的 能力。 利用基因工程生产重组蛋白，基因工程在医药和农业上 的应用。
2.3 基因工程的迅速发展阶段 2.4 基因工程发展过程中的重大事件
2.1 基因工程的准备阶段 理论基础
二十世纪40年代，确定了遗传信息的携带者，即基因 的分子载体是DNA而不是蛋白质，从而明确了遗传的 物质基础问题。
二十世纪50年代，揭示了DNA分子的双螺旋模型和半保 留复制机理，解决了基因的自我复制和传递的问题。
（用DNA末端转移酶，而非 限制性内切酶）
1980年Nobel化学奖
2. Boyer-Cohen实验
1973年斯坦福大学的S. Cohen小组将含有卡 那霉素抗性基因的大肠杆菌R6-5质粒与含有四环 素抗性基因的另一种大肠杆菌质粒pSC101连接成 重组质粒，具有双重抗药性。
基因工程第一章 基因工程概论
DNA is the genetic material
The transforming principle is DNA.
1953年，J.Watson和F.Crike创立
DNA双螺旋模型，证实基因是具有 一定遗传效应的DNA片段。
1955年，Benzer在T4噬菌体的顺
反互补实验中，正式使用 “顺反子 （cristron）”这个术语，并将顺反 子与基因在意义上和功能上统一起 来。 同时证实了基因不是最小单位。它 仍然是可分的；并非所有的DNA序 列都是基因，只有其中某一特定的 核苷酸区段才是基因的编码区。
技术上的三大发现
（1）、工具酶的发现和应用
限制性内切酶和DNA连接酶的发现（标志 着DNA重组时代的开始）
1970年，逆转录酶的发现。
（2）、载体的发现及其应用 • 载体主要是小分子量的复制子如：病毒 、噬菌体、质粒。 • 1972年，美国Stanford大学的P. Berg 等首 次成功地实现了DNA的体外重组；
“遗传因子/基因”的设想一经提出， 便推动人们去寻找，去探索
基因在哪里？ 基因是什么？
1910年，美国遗传学家摩尔根
（an）以果蝇为研究材料，发 现了连锁交换定律并提出遗传粒子学说， 第一次将代表某一特定性状的基因与某 一特定的染色体联系起来，即基因位于 染色体上。
1944年，美国微生物学家O.T.Avery 首次证实遗传物质的基础是DNA， 基因位于DNA上。
基因工程的实施至少要有四个必要条件 工具酶 基因 载体 受体细胞
遗传工程 DNA重组 基因工程
区别？
遗传工程是发生在遗传过程中的自然界原 本存在的导致变异的一种现象，及自然 出现的不同DNA链断裂并连接成新的 DNA分子，新的DNA分子含有不同于亲 本的DNA片段。 DNA重组是人们根据遗传工程的原理利用 限制性内切酶在体外对于DNA进行的人 工操作，构成杂种DNA，在自然界一般 不能自发实现。
分子生物学与基因工程主要知识点
分⼦⽣物学与基因⼯程主要知识点分⼦⽣物学与基因⼯程复习重点第⼀讲绪论1、分⼦⽣物学与基因⼯程的含义从狭义上讲，分⼦⽣物学主要是研究⽣物体主要遗传物质-基因或DNA的结构及其复制、转录、表达和调节控制等过程的科学。
基因⼯程是⼀项将⽣物的某个基因通过载体运送到另⼀种⽣物的活体细胞中，并使之⽆性繁殖和⾏使正常功能，从⽽创造⽣物新品种或新物种的遗传学技术。
2、分⼦⽣物学与基因⼯程的发展简史，特别是⾥程碑事件，要求掌握其必要的理由上个世纪50年代，Watson和Crick提出了的DNA双螺旋模型；60年代，法国科学家Jacob和Monod提出了的乳糖操纵⼦模型；70年代，Berg⾸先发现了DNA连接酶，并构建了世界上第⼀个重组DNA分⼦；80年代，Mullis发明了聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）技术；90年代，开展了“⼈类基因组计划”和模式⽣物的基因组测序，分⼦⽣物学进⼊“基因组时代”；⽬前，分⼦⽣物学进⼊了“后基因组时代”或“蛋⽩质组时代”。
3、分⼦⽣物学与基因⼯程的专业地位与作⽤：从专业基础课⾓度阐述对专业课程的⽀撑作⽤第⼆讲核酸概述1、核酸的化学组成（图画说明）2、核酸的种类与特点：DNA和RNA的区别（1）DNA含的糖分⼦是脱氧核糖，RNA含的是核糖；（2）DNA含有的碱基是腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T），RNA含有的碱基前3个与DNA完全相同，只有最后⼀个胸腺嘧啶被尿嘧啶（U）所代替；（3）DNA通常是双链，⽽RNA主要为单链；（4）DNA的分⼦链⼀般较长，⽽RNA分⼦链较短。
3、DNA作为遗传物质的直接和间接证据；间接：（1）⼀种⽣物不同组织的细胞，不论年龄⼤⼩，功能如何，它的DNA含量是恒定的，⽽⽣殖细胞精⼦的DNA含量则刚好是体细胞的⼀半。
多倍体⽣物细胞的DNA含量是按其染⾊体倍数性的增加⽽递增的，但细胞核⾥的蛋⽩质并没有相似的分布规律。
基因工程学概论(1)
编辑ppt
31
真核生物基因组
真核基因组结构庞大 3×109bp、染色质、核膜 基因不连续性，大部分基因含有内含子(intron) 非编码区域多于编码区域(9:1)，编码基因约2万个 单顺反子 含有大量重复序列
人类基因组
➢细胞核基因组（nuclear genome) ➢线粒体基因组 (mitochondrial genome)
制复
DNA 转录
逆转录
RNA 翻译
蛋白质
DNA的复制
解旋 ：解旋酶催化
模板
同时进行
复制 ：以母链为模板进行碱基配对
（在DNA聚合酶的催化下，利用游 离的脱氧核苷酸进行）
母链（旧链） 复制后的DNA：组成
子链（新链）
复制子
DNA中发生一次复制的单位称为复制子(replicon) 。 复制子是根据它含有复制所需的控制元件来定义的， 在复制启动位点具起始点（origin)，在复制终止位点 具终点（terminus)。起始点仅作用于所在复制子。 注：在每个细胞周期中，每个复制子发生一次复制， 且只发生一次。
（含P）——用32p标记
噬
菌
体
（含S）——用35S标记
赫尔希和蔡斯得噬菌体侵染细菌实验
离心
离心
DNA的空间结构
沃森和克里克根据对DNA的X光衍射结果，以及 对DNA分子不同碱基之间数量关系的分析，提出了 DNA分子的双螺旋结构模型。
从图上可辨认出DNA是由两条 链交缠在一起的螺旋结构
沃森、克里克发现 生命的双螺旋而荣 获1962年诺贝尔医 学生理学奖。
转化 (transformation)：
以质粒为载体构建的重组DNA，在一定条件 下引入受体细胞的过程。
高中生物 第一章 基因工程 第二节 基因工程的原理和技术课件 浙科版选修3
高中生物 第一章 基因工程 第二节 基因工程的原理和技术课件 浙科版选修 3
第一章 基因工程
第二节 基因工程的原理和技术
第一章 基因工程
1．简述基因工程的原理。 2.描述基因工程基本操作的几个步 骤。(重点)
一、基因工程的基本要素 多种___工__具__酶____、__目__的__基__因__、载体和宿主细胞等。 二、基因工程的基本操作步骤
A．①③④ C．①②④
B．①②③ D．②③④
[解析] PCR 技术的原理是 DNA 分子的复制，需要耐高温的 Taq DNA 聚合酶催化 DNA 合成，并以脱氧核苷酸等为原料。 [答案] D
[思维升华] (1)供体细胞―提―取→mRNA―逆―转录→单链 DNA―合―成→双链 DNA(目 的基因)。此方法属于哪一种方法？ 提示：化学合成法。 (2)短时间内获取大量目的基因需采用哪种方法？
细菌在含氨苄青霉素培养基 细菌在含四环素培养基上的
上的生长情况
生长情况
①
能生长
能生长
②
能生长
不能生长
③
不能生长
能生长
A．①是 c；②是 b；③是 a B．①是 a 和 b；②是 a；③是 b C．①是 a 和 b；②是 b；③是 a D．①是 c；②是 a；③是 b
[解析] 外源基因插入 a 点后，抗氨苄青霉素基因被破坏，抗 四环素基因还保留，所以是③；外源基因插入 b 点后，抗氨苄 青霉素基因还是完整的，抗四环素基因被破坏，所以是②；外 源基因插入 c 点后，抗氨苄青霉素基因和抗四环素基因均完整， 所以是①。
4．筛选含有目的基因的受体细胞 (1)筛选原因：不是所有细胞都接纳了___重__组__D__N_A__分__子____。 (2)筛选方法举例：由于质粒上有抗生素抗性基因，如四环素的 抗性基因，含有这种重组质粒的受体细胞能够在有__四__环__素___ 的培养基中生长，而没有接纳重组 DNA 分子的细胞则不能在 这种培养基上生长。这样就能筛选到含有重组 DNA 分子的受 体细胞。经过培养，__目__的__基__因____能够和质粒一起在宿主细胞 内大量扩增。 5．目的基因的表达 目的基因在___宿__主__细__胞___中表达，许多 DNA 片段，导入 受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的 基因。 (2)目的：获得大量的目的基因。 3．目的基因：是基因工程操作中需要的外源基因，它是编码某 种蛋白质的结构基因，如生物的抗逆性基因、抗虫基因等。
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• 1982年，基因工程胰岛素商品在美国投放市场。
第二讲第一章基因工程概述周四
• 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。
第二讲第一章基因工程概述周四
• 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。
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。
第二讲第一章基因工程概述周四
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。
The two fragments stick together by base pairing
Recombinant DNA
DNA ligase
第二讲第一章基因工程概述周四
SV40 DNA
（猴空泡病毒40 ）
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
E. coli transformed with recombinant plasmid
Transformed cells plated onto medium with kanamycin and tetracycline
第二讲O第nl一y c章el基ls因w工ith程r概ec述om周b四inant plasmid survive to produce
• 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。
第二讲第一章基因工程概述周四
第二讲第一章基因工程概述周四
• 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可能是编码第22种氨基 酸pyrrolysine(吡咯赖氨酸）的密码子。
1973 - Boyer, Cohen & Chang:
Transform E. coli with recombinant
plasmid
Kanamycin resistance gene
Stanley Cohen & Annie Chan
Plasmid pSC101
Tetracycline resistance gene
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。
第二讲第一章基因工程概述周四
第二讲第一章基因工程概述周四
• 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。
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
Herbert Boyer
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
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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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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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。
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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
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1972 - Paul Berg : ced first recombinant DNA using EcoRI
EcoRI recognition sites EcoRI cuts DNA into fragments
λ phage DNA
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