第二讲第一章基因工程概述周四

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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1972 - Paul Berg : Produced first recombinant DNA using EcoRI
EcoRI recognition sites EcoRI cuts DNA into fragments
λ phage DNA
Sticky end
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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。
• 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可能是编码第22种氨基 酸pyrrolysine(吡咯赖氨酸）的密码子。
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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• 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。
1973 - Boyer, Cohen & Chang:
Transform E. coli with recombinant
plasmid
Kanamycin resistance gene
Stanley Cohen & Annie Chan
Plasmid pSC101
Tetracycline resistance gene
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• 1982年，基因工程胰岛素商品在美国投放市场。
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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。
分重视基础研究，包括构建一系列克隆载体和 相应的表达系统，建立不同物种的基因组文库 和cDNA文库，开发新的工具酶，探索新的操作 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
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
The two fragments stick together by base pairing
wk.baidu.com
Recombinant DNA
DNA ligase
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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
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。
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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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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。