【基因工程】第一章 植物基因工程原理与技术
植物的生物技术和基因工程
植物的生物技术和基因工程植物的生物技术和基因工程是现代生物学领域中的重要研究方向。
利用这些技术和方法，可以对植物进行遗传改良，增加其产量、抗逆性和营养价值，从而满足人类对食物、能源和环境的需求。
本文将介绍植物的生物技术和基因工程的基本原理、应用领域和前景。
一、植物生物技术的基本原理植物生物技术是指利用生物学原理和技术手段对植物进行改良和利用的学科。
其中，遗传工程是最为关键的手段之一。
遗传工程主要通过DNA重组技术，将来自不同生物种类的基因导入目标植物，从而改变其遗传特性。
这一过程包括基因的克隆、转化、表达和筛选等步骤。
二、植物基因工程的应用领域1. 作物遗传改良植物基因工程可以通过导入抗病、抗虫、耐盐碱等基因，提高作物的抗性和产量。
例如，农作物中常见的基因改良作物包括转基因玉米、大豆和棉花等。
这些作物通过导入Bt毒素基因，可以有效抵抗害虫的侵袭，减少农药的使用。
2. 植物次生代谢物生产植物基因工程还可以利用植物细胞和组织培养技术，使植物体外合成有药用价值的次生代谢物。
比如，通过转基因植物的植物体细胞培养，可以大量合成抗癌药物紫杉醇。
3. 植物营养改良利用植物基因工程技术，可以增加植物的营养价值，提高人类对植物食物的吸收率。
一例是通过转基因技术使玉米富含维生素A，从而改善全球一些贫困地区居民维生素A缺乏的问题。
三、植物生物技术和基因工程的前景植物生物技术和基因工程的研究在农业、食品和药品领域具有重要的应用前景。
随着人口的增长和环境的变化，传统农业生产已经无法满足人类对食物的需求。
植物生物技术和基因工程的应用可以有效提高作物产量和品质，减少食物短缺问题。
此外，在药物领域，植物基因工程可以解决一些传统方法无法解决的难题，提供更多新药的生产途径。
因此，植物生物技术和基因工程在未来将继续得到深入研究和广泛应用。
总结：植物的生物技术和基因工程是一门前沿的科学技术，通过遗传工程手段改变植物的遗传特性，具有广阔的应用前景。
植物的基因工程和转基因技术
植物的基因工程和转基因技术植物的基因工程和转基因技术是现代生物学领域中一项重要的研究内容。
通过利用基因工程和转基因技术，科学家们能够对植物进行遗传改良，从而实现提高作物产量、抗虫病和抗逆性能等目标。
本文将就植物基因工程的原理、应用和潜在的问题进行探讨，以便更好地理解这一领域的重要性和影响。
一、基因工程的原理基因工程是指通过分子生物学技术对生物体的基因进行改造的过程。
植物基因工程的核心是基因的克隆和转移。
首先，科学家们需要从源植物中提取目标基因，然后将其插入到目标植物的染色体中。
这一过程需要利用酶切与黏合技术来切割和粘合DNA分子，从而实现基因的克隆和转移。
二、转基因技术的应用转基因技术是基因工程的一种重要手段，通过这种技术，科学家们可以将外源基因导入到目标植物中，从而使其具备一些新的性状或特性。
转基因技术在农业和食品生产领域有着广泛的应用。
例如，利用转基因技术，科学家们可以培育出具有抗虫病、抗逆性以及更高产量的转基因作物。
此外，转基因技术还可以用于培育抗除草剂的作物，从而降低农药的使用量，并提高农作物的耐草剂能力。
三、转基因技术的优势和潜在问题转基因技术在农业和食品生产中具有许多优势。
首先，转基因作物可以显著提高农作物的产量，从而满足人们日益增长的粮食需求。
其次，经过基因改良的作物具有更好的抗虫、抗逆性能，能够减少农药的使用，对环境友好。
此外，转基因技术还可以提高农作物的营养价值，改善其口感和储存能力。
然而，转基因技术也存在一些潜在的问题和争议。
首先，转基因作物可能对生态系统造成潜在的风险，例如，转基因植物的杂交可能会导致与野生植物的杂种，从而对生态多样性产生负面影响。
其次，由于转基因技术的高昂成本，这些技术可能会加大农民的经济负担。
此外，一些人对转基因技术持有担忧，担心食用转基因作物可能对人类健康产生潜在的风险。
四、基因工程和转基因技术的发展前景尽管存在一些潜在问题，基因工程和转基因技术仍然具有广阔的发展前景。
植物基因工程在农业中的应用
植物基因工程在农业中的应用随着人类不断发展和生活水平的提高，对食物的需求也随之增加。
而农作物的种植是维持人类生活必不可少的一部分，因此，如何提高农作物的产量和质量，已成为现代农业发展的重要课题之一。
植物基因工程由此应运而生，它可以对农作物进行精细的基因调控，增加农作物对环境的适应性以及抗病能力。
本文将从植物基因工程的原理、技术、优点以及农业应用等方面进行阐述。
一、植物基因工程的原理与技术植物基因工程是指利用分子生物学和细胞生物学等领域的知识和技术，对植物基因进行修改或调整，以使其产生所期望的性状和改善其生长环境。
常见的植物基因工程技术主要包括以下几个步骤：1. 基因克隆：通过PCR技术等手段将目标基因扩增出来，并插入载体DNA中。
2. 载体构建：将插入目标基因的载体DNA经过表达元件的调整，到达适宜的表达水平。
3. 基因转化：将载体DNA构建成的基因组组成体转化入植物细胞内，并在植物体内实现基因的表达。
4. 单元拼合：将各个功能单元进行组合，形成作为整体表现出更强生物学特性的基因。
5. 基因筛选：通过对转化植物基因的观察和分析，筛选出具有所需特性的植物基因。
二、植物基因工程的优点与传统育种相比，植物基因工程具有以下优点：1. 传统育种需要较长时间才能达到预期效果，而植物基因工程的修改效果更快，可以减少育种期间时间的浪费。
2. 传统育种的方法对于一些复杂的性状改进效果不如植物基因工程，而植物基因工程可以直接选定目标基因进行操作，效果更加明显。
3. 通过植物基因工程可以改善作物适应不良环境的能力，并增加对病菌和害虫的抗性。
三、1. 遗传改良植物基因工程可以对一些基因缺陷进行修复，从而增加作物的产量和质量。
例如，通过基因工程可以使作物的营养价值更高，提高吸收二氧化碳的能力，增加作物的耐旱性、抗寒性等能力。
2. 基因组数据分析通过对植物基因的研究，了解它的基本基因组和结构组，分析出更好的个性化策略。
3. 抗病虫害通过基因转化，植物可以产生抗病虫害的蛋白质，从而大幅降低害虫对作物的破坏。
植物基因工程原理与技术
植物基因工程是指利用分子生物学和遗传学技术，通过对植物基因组的改变，实现对植物性状、生长发育、抗病性等特性的调控和改善。
以下是植物基因工程的原理和技术：
基因克隆：通过PCR扩增、基因文库筛选等技术，获得目标基因的DNA序列。
基因编辑：利用基因编辑工具，如CRISPR-Cas9技术，精确地对植物基因组进行切割和修复，实现基因组精准编辑。
基因表达：将目标基因克隆到植物表达载体中，通过基因转化技术将表达载体导入植物细胞中，实现目标基因在植物中的表达。
基因敲除：利用RNA干扰技术，针对目标基因设计合成RNA片段，通过RNA干扰作用，降低或抑制目标基因的表达。
转基因植物筛选和鉴定：通过PCR、Southern blotting、Northern blotting等技术，对转基因植物进行筛选和鉴定，确认目标基因在植物中的表达情况和遗传稳定性。
细胞培养：通过细胞培养技术，将植物组织或细胞培养在无菌条件下，控制营养和生理环境，实现外源基因转化和植物再生。
载体选择：选择合适的植物表达载体，如农杆菌介导的基因转移系统，利用载体将目标基因导入植物细胞，实现转基因植物的制备。
通过上述技术，可以实现植物基因组的改变和重构，从而达到改善植物性状、增强植物抗性、提高植物产量等目的。
基因工程原理与技术-植物基因工程
virD操纵子：诱导型，virD1~virD4基因。 VirD1(16kD)、 VirD2(47kD)蛋白参与T-DNA加工形成T-链：首先VirD1与 25bp边界序列亲和结合，使其松弛，然后使VirD2在特异位 点剪切。VirD2与T-链的5’端共价结合，并核定位信号，将T链复合体导向细胞核。
Ampr
pLGVneo1103
Cointegrate plasmid
2、双元载体系统(binary vector system) 由微型质粒、辅助 Ti质粒组成。 例如：Bin19、pAL4404
lacZ’
双元载体系统比共整合载体系统更优越：①插入外源 基因的操作较简单； ②转化效率较高。
3、隔端载体系统 与共整合载体系统一样，由卸甲Ti质粒载体和中间表达
序列与Ti质粒的高度同源，只含有编码与生长素合成有关 的酶(iaaM和iaaH)和与冠瘿碱合成有关的酶，不具细胞分 裂素合成相关的基因。
Ri质粒载体系统
共整合载体系统 双元载体系统
第二节 目的基因的导入植物 一、植物转化受体系统及其考虑因素
建立一个高效再生体系是植物遗传转化的关键。
1、植物转化受体系统
植物基因工程
1983年，首次获得转基因植物——转基因烟草 现在，已获得200多种植物的转基因植株。
第一节 农杆菌及其转化体系
一、根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciences)的生物学特征 1、形态
细胞呈杆状，大小为 0.8 um ×1.5~3.0um，1~4根周生 鞭毛，菌落无色、光滑。 2、生长条件
基因工程的原理和技术
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第一章 第二节
学习要求
基本要求
1.概述述基因工程的原理2.概述基因工程基本操作的几个步骤
发展要求
举例说出筛选含有目的基因的受体细胞的原理
说明
“课外读：聚合酶链式反应（PCR）”、“小资料：基因工程的受体细胞”只作为背景材料阅读，不要求记忆或掌握具体的内容。
PCR技术
延伸
单，导入到受体菌的群体中，各个受内全部DNA
许多DNA片段
受体菌群体
限制性核酸内切酶
与载体连接 导入
某种生物某个时期的mRNA
cDNA
反转录
受体菌群体
与载体连接 导入
三、目的基因导入受体细胞
常用的受体细胞： 有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。
将目的基因导入受体细胞的原理 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
三、目的基因导入受体细胞
例如，用质粒作为载体，宿主细胞应该选择大肠杆菌。
将细菌用CaCl2处理，以增大细菌细胞壁的通透性。 使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。 目的基因在受体细胞内，随其繁殖而复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因。基因组部分基因 （cDNA）
二、形成重组ＤＮＡ分子
添加标题
用一定的限制性核酸内切酶切割质粒，使其出现一个切口，露出粘性末端。
添加标题
用同一种限制性核酸内切酶切断目的基因，使其产生相同的粘性末端。
添加标题
用DNA连接酶将切下的目的基因片段和载体ＤＮＡ形成了一个重组DNA分子（重组质粒）
基因工程的基本操作步骤
获取目的基因 形成重组DNA分子 将重组DNA分子导入受体细胞 筛选含有目的基因的受体细胞 目的基因的表达
植物基因工程技术的原理及应用
植物基因工程技术的原理及应用植物基因工程技术是一种将外源基因或突变基因导入植物细胞，并使得这些基因在植物体内发挥作用的技术，被广泛应用于植物基因功能研究、生物制药、作物育种等领域。
本文将围绕植物基因工程技术的原理及应用展开探讨。
1. 植物基因工程技术的原理植物基因工程技术的基本原理是将需要导入植物细胞的外源基因从宿主生物体中分离出来，并通过适当的方法将其导入植物细胞中，并利用植物自身的DNA重组酶将其整合到植物基因组中。
在这个过程中，需要使用一系列工具和技术来确保外源基因的导入和表达的成功。
从技术上讲，植物基因工程技术主要包括以下几个过程：1.1. 杂交化选择杂交化选择是指将外源DNA与植物细胞内的DNA杂交，使得外源DNA与植物细胞内的DNA发生重组，从而将外源DNA整合到植物基因组中。
常见的杂交选择方法有基因枪法、电击法、几何植入法等。
1.2. 基因克隆基因克隆是指将目标基因从宿主生物体中分离出来，进行扩增和纯化。
基因克隆技术包括PCR扩增、限制性核酸内切酶消化、连接酶连接、PCR保性测序等方法。
1.3. 基因传递基因传递是指将分离克隆的DNA导入植物细胞中，使其能够在植物体内得到表达。
常用的基因传递方法包括基因枪法、农杆菌介导的转化、直接微注或电击等。
2. 植物基因工程技术的应用植物基因工程技术的应用范围非常广泛。
本文将从植物基因功能研究、生物制药、作物育种等方面来探讨植物基因工程技术的应用情况。
2.1. 植物基因功能研究植物基因功能研究是指通过改变植物中某些特定基因的表达水平或功能，来研究这些基因在植物生长发育、代谢等方面的作用。
植物基因工程技术可用来对某些基因进行靶向敲除、靶向过表达或基因编辑，实现对植物基因功能的深入研究。
例如，利用CRISPR/Cas9技术，可以精准地编辑目标基因，从而探索这些基因在植物生长发育过程中的作用。
2.2. 生物制药植物基因工程技术还可以用于生物药物的生产。
植物遗传转化研究植物基因工程和遗传转化技术
植物遗传转化研究植物基因工程和遗传转化技术植物遗传转化研究：植物基因工程和遗传转化技术植物遗传转化研究是现代生物技术领域的一个重要分支，它通过操纵植物的基因来改变其性状和功能，为农业、生物医学和环境保护等方面提供了广阔的应用前景。
本文将介绍植物基因工程的原理和遗传转化技术的发展现状，以及其在农业和医学领域的应用。
一、植物基因工程原理植物基因工程是指通过人为干预植物基因组，将外源基因导入植物细胞，并使其在植物中表达。
其核心技术是DNA重组技术，具体包括以下几个步骤：1. 外源基因的克隆：将具有特定功能的基因从其他生物体中分离出来，并经过体外扩增，得到足够的DNA片段。
2. 载体构建：将目标基因与适当的表达载体连接，构建成重组DNA。
常用的载体包括质粒和病毒。
3. 转化方法：将重组DNA导入植物细胞。
常用的转化方法有农杆菌介导的转化和基因枪介导的转化等。
4. 选择与筛选：利用选择标记基因或者报告基因等，对经转化的植株进行筛选和鉴定，确保目标基因已经成功导入植物细胞。
5. 后续培养：将转基因植株培养至成熟植株，并进行繁殖和观察，验证目标基因的功能和表达。
二、遗传转化技术的发展现状随着生物技术的不断进步，植物遗传转化技术也得到了广泛应用，取得了许多重要成果。
目前常用的植物遗传转化技术包括农杆菌介导的转化、基因枪介导的转化、电击法等。
农杆菌介导的转化是最常用的植物遗传转化技术之一，利用农杆菌通过水分或创伤进入植物细胞，将外源基因导入植物基因组。
该技术具有高效性和选择性，并且适用范围广泛，在获得转基因植株方面具有重要作用。
基因枪介导的转化是一种直接将外源DNA通过高速银粒枪或金粒枪射入植物组织的方法。
该技术能够克服农杆菌介导的转化对组织的要求较高的限制，使得更多的植物种类能够进行遗传转化。
电击法是一种利用暴露在电场中的植物细胞的特定瞬间可逆孔效应，使得外源DNA通过电穿孔方式导入细胞的方法。
该技术常用于难以转化的植物种类，如谷物、树木等。
《植物基因工程》课件
REPORTING
抗虫抗病基因工程
抗虫基因工程
通过将抗虫基因导入植物，培育出具有抗虫性能的转基因植物，有效抵抗害虫的侵害，减少农药使用 ，保护生态环境。
抗病基因工程
通过导入抗病基因，提高植物对病原菌的抗性，降低植物病害的发生率，保障农作物产量和品质。
抗逆境基因工程
抗旱基因工程
转录因子调控
利用转录因子对目的基因进行表达调控，提高或降低基因的表达水平。
基因编辑技术
基因敲除
通过基因编辑技术，将目的基因从植 物染色体上删除或破坏，以实现功能 丧失或降低表达。
基因定点编辑
通过CRISPR-Cas9等基因编辑技术， 对目的基因进行定点突变、插入或缺 失，以实现功能获得或改变。
PART 03
的商业化应用开始。
目前，植物基因工程已经广泛应 用于农业、林业、园艺等领域， 为人类提供了大量的转基因作物
。
植物基因工程的应用领域
提高农作物的产量和品质
通过导入外源基因，改良植物的生长 发育和代谢过程，提高农作物的产量 和品质。
增强植物抗逆性
通过改变植物的抗病、抗虫、抗旱、 抗寒等性状，提高植物在逆境条件下 的生存能力。
合成生物学
合成生物学结合了基因工程和系统生 物学，未来可能实现定制化合成植物 基因组，为植物育种和改良提供新的 途径。
基因工程面临的ห้องสมุดไป่ตู้理和环境问题
伦理问题
基因工程技术的广泛应用可能对传统农业和 生态环境造成影响，引发关于人类干预自然 进程的伦理争议。
环境风险
转基因作物的种植可能对非目标生物和生态 环境产生不良影响，如基因漂移、生态失衡
通过基因工程手段增强植物的碳汇能力，为 减缓全球气候变暖做出贡献。
基因工程的原理和技术PPT课件
（1）将重组DNA导入植物细胞 农杆菌转化法 基因枪法
（2）将重组DNA导入动物细胞
显微注射技术
提纯基因表达载体 体外显微注射入受精卵
受精卵移植
（3）如果是导入微生物（如细菌）
目的基因
重组质粒
氨苄青霉素抗性基因
（标记基因）
将细菌用CaCl2处理，使 细胞处于感受态，可促 进细胞吸收DNA分子
大肠杆菌的拟核
用限制酶 切成许多
片断
②利用PCR技术扩增目的基因
聚合酶链式反应，在生物体外复制特定DNA 片段的核酸合成技术。可以获得大量的目的基 因。
聚合酶链式反应（PCR技术）
变性：双链DNA解链 成为单链DNA
复性（退火）：部 分引物与模板的单 链DNA的特定互补部 位相配对和结合
延伸：以目的基因 为模板，合成互补 的新DNA链
1.第一步：目的CR)技术扩增目的 基因（目的基因的序列已知） ③化学方法合成目的基因基 因的许多DNA片断，导入受 体菌的群体储存，各个受体 菌体
小片段DNA
重组DNA分抗虫蛋 白的菌落
该菌落所携带 形成重组DNA分子（构建基因表达载体)
通常用同一种限制酶切割目的基因和载体(质粒)，形成相同的 粘性末端，再用DNA连接酶将二者连接,形成重组DNA分子 （基因表达载体）。
用荧光分子或放射性 同位素标记
看能否形 成杂合的
双链区
①检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因
检测—
方法: DNA分子杂交
过程:A.首先取出转基因生物的基因组DNA B.用含目的基因的DNA片段( 单链)用放射性同位素等作标 以此做探针 C.使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出杂交带, 表明目的基因已插入染色体DNA中
植物基因工程的原理和应用
植物基因工程的原理和应用随着人口不断增长和环境污染的加剧，粮食和食品生产面临着严峻的挑战。
植物基因工程技术的出现，为解决这些问题提供了新的思路和技术手段。
本文将深入探讨植物基因工程的原理、技术和应用。
一、植物基因工程的原理植物基因工程是一种通过人工改变植物基因组，以达到改变植物性状的技术。
其基本原理是先找到与特定性状相关的基因，然后通过基因克隆技术将其移植到目标植物的染色体上。
常见的植物基因工程技术包括：反义RNA（RNAi）、基因敲除、基因点突变、转座子技术等。
1.反义RNA（RNAi）技术反义RNA（RNAi）技术是一种利用RNA分子干涉特定基因表达的技术。
其基本原理是通过人工合成一段与目标基因相匹配的双链小RNA，将其导入到目标植物细胞中，使目标RNA的翻译或稳定性发生改变，从而达到基因沉默的效果。
2.基因敲除技术基因敲除技术是指通过人工干预基因组的方法，去除目标基因或恢复该基因的正常状态。
其原理是利用重组DNA技术构建脱失、加强或替换目标基因的表达序列，并将其导入到目标植物细胞中，使目标基因发生改变。
3.基因点突变技术基因点突变技术是指通过人工改变基因序列的方法，对特定性状进行定向改造。
其原理是利用化学或物理方法诱导基因发生随机点变异或特定氨基酸替换，以得到新的功能性状。
4.转座子技术转座子技术是指通过人工移动或插入跨越基因组DNA的转座子，调控基因表达和功能的技术。
其原理是利用DNA转座子在基因组中横向移动的特性，将转座子DNA序列修饰后导入到目标植物细胞中，调节目标基因的表达和功能。
二、植物基因工程的应用1.农作物育种植物基因工程技术已经成为现代育种的重要手段之一。
通过植物基因工程技术对农作物进行改良，可以增加产量、提高品质、增强抗病能力、抗旱、耐盐、抗逆性等。
目前已经开发的转基因农作物包括抗虫、抗病、抗草甘膦、耐旱、高产等。
这些转基因作物能够极大地提高农业生产效率和品质，缓解粮食供应紧张局面，有助于解决全球粮食安全问题。
基因工程原理与技术-植物基因工程共52页
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
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2、基因工程的意义
基因工程可以突破远缘有性杂交的困难， 使基因在微生物、植物、动物之间交流， 迅速并定向的获得人类需要的新的生物类 型。
其意义体现在以下三个方面：
– 大规模的生产生物大分子 – 设计构建新物种
– 搜寻、分离和鉴定生物体尤其是人体内的遗传
信息。
至1994年11月短短几年，全世界批准进行田间试 验的转基因植物就有1467例， 又过4年，至1998年4 月已达4387项。
基因工程迅速发展阶段
如果说20世纪80-90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，农林牧渔医的很多产品都会 打上基因工程的标记
Chapter I
绪论
基因工程的概念 基因工程的发展史 基因工程的研究内容
基因工程的应用
基因工程的地位
分子生物 学
生物工程
基因工程
一、生物工程等概念
生物工程：直接或间接利用生物体的机能生产 物质的技术。包括发酵技术、基因重组、细胞
融合、细胞大量培养、生物反应器等技术。
生物技术：是在细胞水平上，特别是在分子水
研制以及癌症和艾滋病的研究等，并且已取得了相当 的成就。
在肿瘤方面的重要突破是发现了致癌基因，弄清了肿 瘤的起因。
基因工程的应用和发展
在医药业的应用
（1）转基因细菌生产激素类药物
（2）转基因细菌生产抗生素
（3）转基因微生物生产疫苗
重组药物
基因治疗:
单基因缺陷的诊断 , 诊断遗传病 ,遗传损伤 ,癌症
（2）主要目标是培育出具有改良有重要经济性状的工程植株
（3)发展方向是培育出具有生物反应器功能的工程植株
基因工程的应用和发展
具有抗虫、抗病、抗除草剂性状的转基因农作物（应 用反义RNA技术培育成功的具有耐贮藏的转基因西红 柿，已开始在美国投放市场
利用植物合成微生物甚至哺乳动物的一些特殊蛋白质， 如干扰素，人血清蛋白等
遗传信息传递方式（中心法则）（为基因工程
的诞生奠定了理论基础）
沃森和克里克提出的DNA分子结构
二、基因工程的发展史
2、技术上的准备
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）
载体的使用
基因的体外重组
逆转录酶的发现。
基因工程问世
1973年，Cohen等首次完成 重组质粒DNA对大 肠杆菌的转化，同时又与别人合作，将非洲爪蟾 含核糖体基因的DNA片段与质粒pSC101重组，转 化大肠杆菌，转录出相应的mRNA。此研究成果 表明基因工程已正式问世，不仅宣告质粒分子可 以作为基因克隆载体，能携带外源DNA导人宿主 细胞，并且证实真核生物的基因可以转移到原核 生物细胞中，并在其中实现功能表达。
二、基因工程的发展历史
1999年9月 中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类基因组全部序列的 1%。中国是继美、英、日、德、法之后第6个国际人类基因组计划参与国， 也是参与这一计划的惟一发展中国家。 1999年12月1日 国际人类基因组计划联合研究小组宣布，完整破译出人体第 22对染色体的遗传密码，这是人类首次成功地完成人体染色体完整基因序列 的测定。 2000年4月6日 美国塞莱拉公司宣布破译出一名实验者的完整遗传密码，但 遭到不少科学家的质疑。 2000年4月底 中国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了1%人类基 因组的工作框架图。 2000年5月8日 德、日等国科学家宣布，已基本完成了 人体第21对染色体的测序工作。 2000年6月26日 科学家公布人类基因组工作草图，标志着人类在解读自身 “生命之书”的路上迈出了重要一步。
三、基因工程的研究内容
基础研究 应用研究
1、基础研究
基因工程克隆载体的研究 基因工程受体系统的研究 目的基因的研究 基因工程工具酶的研究 基因工程新技术的研究
1、基础研究
特定目的基因的分离或合成 构建重组DNA分子 转化宿主细胞 筛选重组DNA菌落 目的基因的有效表达
第十章：微生物的基因工程
第十一章：植物基因工程
第十二章：动物基因工程
第十三章：基因工程规则、专利及安全性
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。 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。 能够设计一个基因克隆的程序。 PCR技术基本原理和应用
二、基因工程的发展史
2000年12月14日 美英等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图 谱，这是人类首次全部破译出一种植物的基因序列。 2001年2月12日 中、美、日、德、法、英6国科学家和美国塞莱
拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。
迄今为止，全基因测序 ，转录组测序等已经大规模展开，在华大 基因，北京贝瑞和康、上海生工、南京金斯瑞等测序公司已经全
理论上讲，在将来还有可能通过转基因植物生产更多
的药用蛋白质。
– 抗病虫性 – 提高品质 – 提高花卉的观赏价值 – 抗逆性 – 家畜
瘦肉比 饲料利用率 加快生长
基因工程的应用和发展
医药业应用
重组DNA技术还有力地促进了医学科学研究的发展，
如疾病的临床诊断、遗传病的基因治疗、新型疫苗的
的表达、分离、纯化过程。
gene manipulation gene cloning,
recombinant DNA technology new genetics,
genetic modification,
molecular agriculture
基因工程产生的理论依据
（1）DNA是遗传物质 （2）DNA双螺旋结构
平上对生物体遗传性实现接近定向改造的一套
内容繁多和复杂的技术。包括基因工程、细胞
工程、酶工程、发酵工程等。
一、生物工程等概念
遗传工程：人工改造生物体遗传性的技 术。包括细胞工程、染色体工程、细胞
器工程、基因工程等 。
生物技术的范围最广。
一、生物工程等概念
基因工程(又称分子克隆或基因的无性繁殖) 按照预先设计好的方案，利用现代分子生物学技 术，特别是酶学技术，对遗传物质DNA直接进行体 外重组操作与改造，将一种生物（供体）的基因转移 到另外一种生物（受体）中去，从而实现受体生物的
面展开基因的大规模测序，为研究基因功能奠定基础。
二、基因工程的发展历史
基因工程的准备阶段（理论上和技术上） 基因工程问世 基因工程迅速发展阶段
二、基因工程的发展史
1、理论上的准备
生物的遗传物质――DNA的发现：（现代生物 科学的开端）
DNA双螺旋结构和半保留复制机理的建立（大
大促进生物科学的发展）
基因工程原理与应用
任课老师：高燕会
主要内容
第一章：绪论部分 第二章：基因工程的基本操作程序
第三章：基因工程的工具酶
第四章：核酸操作的基本技
第八章：聚合酶链式反应(PCR)
第九章：分子标记及芯片技术
检测遗传疾病、病原:
表1 主要基因工程产品的研制、开发、上市时间
产品 RM)
人胰岛素 人生长激素（HGH） 人α-干扰素（IFN） 乙肝疫苗（HBsAgV）
1977 日本 巨人症
1978 美国 糖尿病 1982 欧洲 1979 美国 侏儒症 1985 美国 1980 美国 病毒 1983 美国 乙肝 1985 欧洲 1986 欧洲
2、基因工程应用研究
基因工程已在医药业、农牧业、食 品工业、环境保护、能源开发等领 域重到了广泛的应用
2、基因工程的应用和发展
农业应用
应用重组技术培育具有改良性状的粮食作物的工作 已初见成效。这方面工作按照发展水平可以分为三 个不同的阶段：
（1）主要集中于有重要农业经济意义的目的基因的分离与改造
参考书
Gene cloning, T.A. Brown. Third edition.
基因工程原理，吴乃虎编著，科学出版社 基因工程概论，张惠展编著，华东理工大学出版 社。 植物基因工程原理与技术，王关林，方宏筠主编， 科学出版社。 分子克隆实验指南，J. Sambtook, EF Frish, T Maniatis, 金冬雁，黎孟枫等译，科学出版社。
定向改造与改良。
即：通过体外基因操作，引起生物体性状改变的技术
基因工程的三要素:供体,受体,载体
广义基因工程：DNA重组技术的产业化设计
与应用。
上游技术：外源基因重组、克隆和表达的设
计与构建（重组DNA技术，即狭义基因工程）
下游技术：含有外源基因的生物细胞（基因
工程菌或细胞）的大规模培养以及外源基因
（3）中心法则和遗传密码
（4）基因是可切割的
（5）基因是可以转移的
（6）多肽与基因之间存在对应关系
（7）基因可以通过复制传递遗传信息
二、基因工程的发展历史
1860至1870年 奥地利学者孟德尔根据豌豆杂交实验提出遗传因子概念，并总结出孟 德尔遗传定律。
1909年 丹麦植物学家和遗传学家约翰逊首次提出“基因”这一名词，用以表达孟德 尔的遗传因子概念。
3、基本步骤：(切、接、转、增、检）