分子生物学与基因工程第一讲
生物学优质课分子生物学与基因工程
生物学优质课分子生物学与基因工程生物学优质课：分子生物学与基因工程随着科学技术的不断发展和进步，生物学作为一门重要的学科，经历了许多重大的突破和变革。
其中，分子生物学与基因工程作为生物学的重要分支，对于人类和其他生物的研究具有广泛的意义和影响。
本文将以分子生物学与基因工程为主题，探讨其在生物学领域的重要性和应用。
一、分子生物学的基本原理分子生物学是研究生物体内各种生物分子（如DNA、RNA和蛋白质等）的结构、功能和相互作用的学科。
它通过研究生物体内的基因组成、蛋白质合成和代谢途径等方面，揭示了生命活动的分子基础。
人们通过对分子生物学的研究，不仅可以深入了解生命现象的本质，还可以为基因工程和生物技术的发展提供理论支持。
二、基因工程的概念与应用基因工程是通过操作和改变生物体内的基因来实现对其性状的改良和调控的技术。
它充分利用了分子生物学的原理和技术，可以对生物体内的基因进行修改和调整，从而产生预期的目标物质或性状。
在生物农业、医学、工业以及环境保护等领域，基因工程的应用非常广泛。
例如，转基因作物的培育可以提高作物的抗病虫害能力和产量；基因治疗可以用来治疗遗传性疾病和某些癌症等。
三、分子生物学与基因工程在医学领域的应用分子生物学和基因工程在医学领域的应用非常丰富多样。
通过分子生物学技术，人们可以检测和诊断疾病的基因突变，以及寻找新的疾病标志物。
同时，基因工程技术也为疾病的治疗和预防提供了新的思路和方法。
例如，基因治疗可以用于修复受损的遗传物质，为某些无法根除的疾病提供治愈的可能。
四、分子生物学与基因工程在生物农业领域的应用在生物农业领域，分子生物学和基因工程的应用可谓广泛而深入。
通过合成新的基因组合，科学家们成功培育了许多具有抗虫、抗病和耐逆性等特点的转基因作物。
这些转基因作物具有更高的产量和更好的品质，为解决全球粮食安全等问题提供了重要的途径和手段。
五、分子生物学与基因工程在环境保护领域的应用除了在农业和医学领域，分子生物学和基因工程也在环境保护中发挥着重要的作用。
分子生物学与基因工程
分子生物学与基因工程引言：分子生物学与基因工程是现代生物学领域中最为重要和前沿的研究方向之一。
分子生物学研究了生物体内分子的结构、功能和相互作用，而基因工程则利用分子生物学的原理和技术，对生物体内的基因进行操作和改造，以实现对生物体的控制和改良。
本教案将分为三个小节，分别探讨分子生物学的基础知识、基因工程的原理和应用以及分子生物学与基因工程在生物医学领域的应用。
第一小节：分子生物学的基础知识（700字左右）1. 分子生物学的起源和发展- DNA的发现和双螺旋结构的揭示- 中心法则的提出和基因的概念- 分子生物学的研究方法和技术的发展2. DNA的结构和功能- DNA的化学组成和结构特点- DNA的复制、转录和翻译过程- DNA的遗传信息传递和遗传变异3. RNA的结构和功能- mRNA、tRNA和rRNA的功能和作用- RNA的修饰和调控- RNA在基因表达中的重要性第二小节：基因工程的原理和应用（700字左右）1. 基因工程的基本原理- DNA的重组和修饰技术- 基因的克隆和表达- 基因组编辑和定点突变2. 基因工程在农业领域的应用- 转基因作物的培育和应用- 抗虫、抗病和耐逆性的改良- 农作物品质和产量的提高3. 基因工程在医学领域的应用- 基因治疗和基因药物的研发- 基因诊断和个性化医疗- 基因工程在疾病治疗中的前景第三小节：分子生物学与基因工程在生物医学领域的应用（700字左右）1. 基因组学和蛋白质组学的发展- 基因组学和蛋白质组学的研究方法和技术- 基因组学和蛋白质组学在疾病研究中的应用2. 疾病基因的发现和研究- 遗传性疾病的基因定位和克隆- 疾病相关基因的功能解析和调控机制研究- 基因工程在疾病治疗中的应用前景3. 基因工程在干细胞和再生医学中的应用- 干细胞的特性和应用前景- 基因工程在干细胞治疗和组织工程中的应用- 基因工程在器官移植和再生医学中的前景结语：分子生物学与基因工程作为现代生物学的重要分支，不仅推动了生物学的发展，也为人类社会的进步和生活质量的提高做出了巨大贡献。
第一章 基因工程的分子生物学基础
授 课 人：余春梅 授课学院: 南通大学生命科学学院
基因工程的概念
细胞外用各种方法产生的核酸分子插入载 体分子中，形成遗传物质的新组合，最终 整合掺入到本来不含这些核酸分子的宿主 生物中，并进行复制繁衍。 遗传工程、基因操作、重组DNA技术等
基因工程诞生的理论基础
----证明了DNA是遗传物质 -----双螺旋模型 ----- 遗传密码子的破译
1）不同的基因具有相同的物质基础 2）基因是可切割的 3）基因是可以转移的 4）多肽与基因之间存在对应关系 5）遗传密码是通用的 6）基因可以通过复制把遗传信息传递给下一代。
基因工程的技术基础
工具酶：DNA连接酶 内切酶 反转录酶 PCR技术 载体技术 基因转移技术
（三） 条件
（1）连接所需的条件 一条DNA链的3’末端具有一个游离的羟基（-OH），而在另一条 DNA链的5’末端具有一个磷酸基团（-P）；
OH3’ 5’P
（2）需要有一种能源分子存在以提供羟基与磷酸基团之间形成磷酸 二酯键时所需的能量。
大肠杆菌及其它细菌中：NAD+（氧化氧化型烟酰胺腺嘌 呤二核苷酸） 动物细胞及噬菌体中： ATP
二、凝胶电泳
琼脂糖凝胶 是一种多聚糖，主要由琼脂糖（agarose，约 占80%）及琼脂胶（agaropectin）组成。 琼脂糖凝胶电泳常用于分离、鉴定核酸，如 DNA鉴定 凝胶孔径的大小 随着浓度的增加而变小，有效 水平型平板电泳槽 分离DNA大小范围为0.2~10Kb
DNA相对分子质量标准物
70%的乙醇洗后，凉干。
实例3 质粒DNA的制备
1 基于分子大小的分离 2 基于构象的分离
基因工程与分子生物学常用技术课件
加热变性
模板DNA
退火 3′
DNA延伸
3′ 5′ P1 5′
第二十七页，本课件共有34页
(二)PCR的基本反应
PCR反应体系： 1. 引物 是PCR特异性反应的关键，取决于引物与 模板DNA互补的程度。 2. 酶浓度 酶催化的PCR反应的Taq DNA聚合酶量 约需2.5U。 3. dNTP的质量 dNTP的质量与浓度和PCR扩增效率 有密切关系，dNTP粉呈颗粒状，如保存不当，易变性失
利用32P标记的探针与重组DNA或克隆DNA
片段进行分子杂交，直接筛选并鉴定目的基因。
3.免疫学方法 利用特异性抗体与目的基因表达产物特异结
合的方法筛选。
第十六页，本课件共有34页
(五)克隆基因的表达
利用重组DNA技术所获得目的基因或DNA序列， 可实现在受体细胞中的表达，即产生mRNA或蛋白质产物
②产生5′ 突出粘性末端：以PstⅠ为例：
5′•••CTGCA↓G•••3′
3′•••G↑ACGTC•••5′
5′•••CTGCA G•••3′
3′ •••G ACGTC•••5′
③产生平末端：NruⅠ为例：
5′•••TCG↓CGA•••3′ 3′•••AGC↑GCT•••5′
5′•••TCG CGA•••3′ 3′•••AGC GCT•••5′
去生物学活性。
4. 模板核酸 模板核酸的量与纯化程度是PCR成败与 否的关键环节之一。
第二十八页，本课件共有34页
(三)PCR的应用
1．可分析基因转录产物；构建cDNA；克隆特异 cDNA；合成cDNA探针。
2．可判断突变的基因片段，如癌基因和抑癌基因中 点突变的检测和鉴定。
3．用于病原微生物的微量检测及鉴别菌株；突变基因 的筛选；法医学鉴定；DNA序列分析；器官移植配型等
第一讲 基因工程
返回
(1) 为 实 现 HBsAg 基 因 和 pPIC9K 质 粒 重 组 ， 应 该 选 择 ____________________切割质粒，并在 HBsAg 基因两侧的 A 和 B 位置接上______________________________，这样设计的 优点是________________________________________。
DNA(水解)酶 磷酸二酯键
DNA
将 DNA 片段水解为单 个脱氧核苷酸
解旋酶
碱基对之间的 氢键
DNA
将双链 DNA 分子局部 解旋为单链，形成两条 长链
RNA 聚合酶
磷酸二酯键
核糖核 将单个核糖核苷酸依 苷酸 次连接到单链末端
2．限制酶的特点与使用
返回
(1)限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别特定的核苷酸序
能自我复制 ③条件有一个至多个限制酶切割位点
有特殊的标记基因。
【基础小题】
返回
1．判断正误
(1)切割质粒的限制性核酸内切酶均能特异性地识别 6 个核苷
酸序列
(×)
(2)载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因(×)
(3)限制酶只能用于切割目的基因
(×)
(4)DNA 连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来
细胞中存在。结合图形分析下列有关这一过程的叙述，正
确的是
()
返回
A．获取基因 a 的限制酶的作用部位是图中的① B．基因工程所用的工具酶是限制酶、DNA 连接酶、质粒 C．连接基因 a 与运载体的 DNA 连接酶的作用部位是图中的② D．一种限制酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列，并在特定
的切点上切割 DNA 分子 解析：获取基因 a 的限制酶其作用部位是图中的①磷酸二酯键， A 正确；基因工程所用的工具酶是限制酶、DNA 连接酶，质粒 是基因工程常用的运载体，不是工具酶，B 错误；连接基因 a 与 运载体的 DNA 连接酶其作用部位是图中的①磷酸二酯键，C 错 误；一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核糖核苷酸序列，并在 特定的切点上切割 DNA 分子，D 错误。 答案：A
基因工程第1讲概论课件
理论上的可行性。
41
二、分子遗传学新方法是基因工程的 技术基础（六大技术）
首当其冲的是要解决: ① 如何自如地得到目的基因； ② 如何在体外改造基因，得到重 组体； ③ 如何在体外转移重组基因；
直到20世纪70年代中期，相继出现了 几项关键性技术，梦想成真。
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实际上的可操作性 材料、实验条件、时空条件、
经济条件和政策。 基础方面的基本条件（可能性+ 可行性+ 可操作性）具备, 尚需人的科学创新 思维+ 艰苦的实践。才能得到创新的发明、 发现
49
1970年, MIT 的 科学家率先提出在体 外把不同来源的遗传 物质进行重组的设想, 但遭到反对, 不予支
50
办
不
不
到
到
的
的
22
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
2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
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。
32
遗 传 密 码 表
目 录33
mRNA分子上从5 至3 的方向,每3个核 苷酸构建一个密码子, 编码某一特定氨基酸或 作为蛋白质合成的起始、终止信号, 称为三联 体密码(triplet codon), 也称遗传密码子(genetic codon)。
解决了信息语言的对应关系。
34
•密码: 43 = 64
14
（4）利用重组DNA技术可以在体外大 量扩增、纯化人们感兴趣的基因, 研 究其结构、功能及调控机制, 从而拓 宽了分子生物学的研究领域。
第1章-分子生物学与基因工程绪论
采用几种限制性内切酶组合可以使DNA分 子产生特定的片段.
– e.g. EcoRI + HindIII
DNA连接酶(DNA ligase )
1967年在三个实验室同时发现的。 活性：封闭DNA链上缺口，借助ATP或
NAD水解提供的能量催化DNA链的5’PO4与另一DNA链的3’-OH生成磷酸二 酯键。 要求：这两条链必须是与同一条互补链 配对结合的(T4DNA连接酶除外)，而且 必须是两条紧邻DNA链才能被DNA连接 酶催化成磷酸二酯键。
分子生物学的研究内容
DNA重组技术 基因表达调控研究 生物大分子的结构功能研究——结构
分子生物学 基因组、功能基因组与生物信息学研
究
基因工程（DNA重组技术）
将不同的DNA片段按照人们的设计定 向连接起来，在特定细胞中复制、表 达，产生影响受体细胞的新的遗传性 状
DNA重组技术是核酸化学、蛋白质化 学、酶工程及微生物学、遗传学、细 胞学长期深入研究的结晶，限制性内 切酶、DNA连接酶及其它工具酶发现 与应用则是这一技术得以建立的关键。
DNA双螺旋结构模型的意义
DNA双螺旋模型结构同时表明了DNA复制的明显方式— —碱基互补配对原则上的半保留复制。
提示了基因和多肽成线性对应的一个可能理由：DNA核 苷酸顺序规定该基因编码蛋白质的氨基酸顺序；DNA中 的遗传信息就是碱基序列；并存在某种遗传密码，将核 苷酸序列译成蛋白质氨基酸顺序。
鲍林研究小组 威尔金斯、富兰克林研究小组 沃生、克里克研究小组
鲍林(Pauling)研究小组
主要工作： – 鲍林等1951年(提出蛋白质α-螺旋模型后)开始研究DNA 分子结构。
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。
（2）DNA在代谢上较稳定。
分子生物学原理基因工程41页PPT
转入反义GnT-Ⅴ基因
观察其迁移、侵袭、粘附等生物学行为
转移 14.11.2019
转移 分子生物学原理
14.11.2019
基因克隆
分 切 接 转 筛
分子生物学原理
载体和目的基因
• 载体：vector 在宿主细胞内可独立复制的完整DNA分 子。但必须利用宿主的酶系统，才能有 进一步的基因表达能力。
分子生物学原理
DNA重组体的筛选与鉴定
• 根据重组载体的表型进行筛选： 如质粒的抗药性、营养素的依赖型
• DNA限制酶切图谱分析： 提取经粗选后的宿主DNA，用限制性内 切酶切割后与原来载体比较。
• 利用核酸杂交和放射自显影进行鉴定： 用目的基因作探针监测宿主DNA是否重
组体。
14.11.2019
14.11.2019
分子生物学原理
从mRNA合成cDNA
14.11.2019
分子生物学原理
限制性内切酶的应用
• 限制性内切酶可辨认4~6个核苷酸：回文结构
• 回文结构：palindrome DNA双链具有方向相反顺序一致的结构。
• 平端：blunt end 在同一水平上切断两条链。(钝型末端)
• 粘性末端：sticky end 碱基序列被酶以错开几个核苷酸的形式切开。
• 一个切口：插入型载体。 • 二个切口：置换型载体。
14.11.2019
分子生物学原理
噬菌体载体
14.11.2019
分子生物学原理
目的基因的来源
• 直接从染色体DNA中分离：原核生物 • 人工合成：简单的多肽 • 从NA后建库。
14.11.2019
分子生物学原理
限制性内切酶的应用
• Alu I 平端
分子生物学原理--基因工程ppt课件
分子生物学原理
整合
• 整合： 噬菌体感染大肠杆菌的第一步
噬菌体粘附于细胞壁上，将自身的 DNA注入菌体中。 此 DNA可与细菌染色 体重组，成为细菌染色体的一部分。
• 溶原菌：整合了噬菌体基因组的细菌。
• 裂解： 噬菌体感染大肠杆菌的第二步
DNA利用菌体的酶系统，复制自身及 外壳蛋白，组装成大量新 噬菌体，并将 细菌涨破。
第十四章 基因重组与基因工程
10/28/2024
分子生物学原理
基因重组：genomic recombination 重组DNA：recombinant DNA
10/28/2024
分子生物学原理
第一节、自然界的基因重组
• 转化：transformation • 整合：integration • 转导：transduction • 转位：transposition
10/28/2024
分子生物学原理
转位
• 转位：一个或一组基因从一处转到基因 组的另一个位置。
• 这些游动的基因称为转位子(transposon)。
10/28/2024
分子生物学原理
转 位
10/28/2024
分子生物学原理
第二节、基因工程
• 基因工程：是用分离纯化或人工合成的 DNA在体外与载体DNA结合，成为重组 DNA，用以转化宿主，筛选出能表达重 组DNA的活细胞，加以纯化、传代、扩 增，成为克隆。也叫基因克隆或重组 DNA技术。
切割后与原来载体比较。
• 利用核酸杂交和放射自显影进行鉴定：用目 的基因作探针监测宿主DNA是否重组体。
10/28/2024
分子生物学原理
DNA重组体的筛选与鉴定
•灭 活法筛 选重组 体。
超好研究生分子生物学课件-第六章基因工程.ppt
载体 目的基因
重组DNA分子 细菌 转化或转染
扩增 筛选阳性克隆
基因克隆的基本过程
一、目的基因的获取
(一) 直接从基因组DNA中分离 (二) 化学合成法 (三) 逆转录备
①必须具有自主复制能力，拷贝数高， 易与宿主细胞染色体DNA分离 ②分子量小，易进行操作，并能容纳较 大的外源DNA分子； ③与宿主细胞具有两个或多个易于筛选 的标记 ④有多个单一限制酶的酶切位点或多克 隆位点
pBR322质粒由三种天然质粒pSC101、 ColE1和pSF2124构建而成，全长 4363bp
pBR322图谱
2、pUC系列载体
pUC系列载体是在pBR322质粒 载体的基础上改建而成的 ，保留了 pBR322的一部分，插入了一个来 自M13噬菌体并带有一段MCS的 LacZ´基因，而发展为具有双重检测 特性的质粒载体。
pBS-T载体图谱
pGM-T载体图谱
pCF-T载体图谱
5、噬菌体载体
噬菌体（bacteriophage，phage） 是一类细菌病毒，可用于克隆和扩增 特定的DNA片段，是广泛使用的基 因克隆载体。
主要有λ噬菌体和M13噬菌体
M13噬菌体
6、酵母人工染色体载体（yeast artificial chromosome vector，YAC）
生物技术工程 （biotechnolo
gy engineering)
基因工程 蛋白质工程 酶工程 细胞工程
第一节 基因工程的基本原理
一、基因工程技术的诞生及意义 二、基因工程技术的基本原理
克隆（clone）指的是来自于同 一始祖的相同分子、细胞、细菌 或动物群体
重组DNA（recombinant DNA）, 用 酶学方法，在体外将各种不同来源的 DNA与载体DNA连接成能自主复制的 重组DNA分子，继而通过转化宿主细胞， 并筛选出含有目的基因的转化细胞，再 进行扩增获取大量相同的DNA分子，即 DNA克隆。又称分子克隆（molecular clone），基因克隆（gene cloning）
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5 当前分子生物学与基因工程的几个热点问题 一些重大疾病的致病分子机理研究
（如癌症、HIV、SARS和禽流感等）；
基因与发育的关系； 抗病分子作用机制研究；
分子育种技术的建立与发展
主要参考书
《现代分子生物学》朱玉贤主编 高等教育出版社 《分子生物学基础》 杨歧生 编著 浙江大学出版社
核酸的结构
基因与基因组的结构与序列特征 DNA生物合成（复制） DNA损伤与修复 DNA重组 RNA生物合成（转录） 蛋白质的生物合成
基因表达调控
3.2 基因工程的主要研究内容 基因工程研究的主要内容 克隆载体研究: cloning vector 受体系统的研究: host cell system 目的基因的研究: target gene 生物基因组学的研究: genomic research 应用研究: application
人名
Bishop Varmus Roberts Sharp Mullis Smith Gilman Rodbell Lewis Nusslein Wieschaus
年份
1989 1993
获奖内容
正常细胞同样带有原癌细胞 断裂基因的发现 发明了PCR仪 发明了寡聚核苷酸定点突变法 G蛋白的发现 鉴定了控制果蝇体节发育基因
4 分子生物学与其他学科的关系
发育生物学与分子生物学的关系
许多发育相关基因纷纷克隆成功，如控制果 蝇体节发育的Homeo基因、金鱼草的的花瓣发育 基因DEF等。
上述基因的克隆已开辟了发育分子生物学的
崭新研究领域，并在近年来获得较大进展。
植物生理学与分子生物学的关系 在植物生理学方面光合作用的研究已 进入分子水平。一些植物的叶绿体DNA 的全序列测定已经完成，光合作用有关的
王关林等 《植物基因工程》（第二版） 科学出版社 2002 吴乃虎 《基因工程原理》（第二版） 高等教育出版社 1998
Adrian Slater, et al 《Plant Biotechnology-The genetic
manipulation of plant》 Oxford universsity press. 2003
目前，分子生物学进入了“后基因组时代”或“蛋白质组 时代”。
分子生物学领域获得诺贝尔奖一览表
人名
Kossel Uchoa
年份
1910 1959 1962 1962 1965
获奖内容
分离出腺嘌呤、胸腺嘧啶和组氨酸 RNA的合成
Kornberg Watson
Crick Kendrew Perutz Jacob Monod Nirenberg Holly Khorana
DNA的复制 提出DNA双螺旋结构
测定了肌红蛋白和血红蛋白的高级结构 提出了乳糖操纵子学说
1969
破译DNA遗传密码
阐明tRNA的结构 首次人工合成核酸分子
人名
Temin Baltimore
Arber Sanger Gilbert Berg Kohler Milstein Jerne McClintoc k Altman Cech
1 分子生物学与基因工程的含义
从广义来讲，蛋白质及核酸等生物大分
子结构和功能的研究都属于分子生物学的范
畴，也就是从分子水平阐明生命现象和生物
学规律。例如，蛋白质的结构、运动和功能，
酶的作用机理和动力学，膜蛋白结构与功能
及跨膜运输等都属于分子生物学的研究内容。
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。当然， 也涉及到与这些过程有关的蛋白质 和酶的结构与功能的研究。
1962年，Arber首次发现DNA限制性内切酶的存在；
1970年， Smith首次从大肠杆菌中分离到第一个限制性 内切酶；同年，Temin和Baltimore首次发现在病毒中存在以 RNA为模板，逆转录成DNA的逆转录酶； 1972年，Berg构建了世界上第一个重组DNA分子，开辟 了生物学新领域-遗传工程； 1977年，Robert和Sharp在研究腺病毒的mRNA合成时， 首次发现了断裂基因的存在； 1977年， Sanger和Gilbert分别提出了两种DNA测序技术 -酶法（或双脱氧链终止法）和化学修饰法；
分子生物学与基因工程
Molecular Biology and Gene Engineering
王 忠 华 2012.5.7
Tel：620043 QQ ：576128448 办公室：64号楼305室
第一讲 绪论
主要内容
分子生物学与基因工程含义 分子生物学与基因工程发展简史
分子生物学与基因工程基本内容
1993 1993 1994 1995
人名
Stanley Gunter Hartwell Hunt Nurse Agre MacKinnon ROSE等
年份
1997 1999 2001 2003 2004
获奖内容
蛋白致病因子－朊蛋白的发现
蛋白质具有控制其运输和定位的内在信号
发现了细胞周期的关键调节因子 细胞膜离子通道的结构和机理研究 泛素调节的蛋白质降解
基因如光系统I和II、电子传递链、二磷
酸核酮糖羧化/加氧酶等的表达调控研究
都已基本完成，使光合作用研究进入了一
个新的阶段。
神经科学与分子生物学的关系 神经系统分子生物学的研究造成神经 生物学的革命性变化。如乙酰胆碱受体的
分离纯化和基因克隆已经完成。神经通道
也已得到纯化和基因克隆，分子生物学渗
入神经科学已产生了分子神经生物学。
2 中文期刊
中国科学
科学通报
植物学报 遗传学报 分子生物学与生物化学学报 植物分子生物学与生理学报
生物工程学报
思考题
（1）分子生物学的发展史给我们带来什么
样的启示？
（2）分子生物学热点问题的解决将为人类 未来带来什么样的影响？
Thanks for your attention!
《 Molecular biology of gene 》 （fifth edition） Watson, et al Gold spring harbor Laboratory press. 2004
张惠展 《基因工程》 华东理工大学出版社 2005
闫新甫 《转基因植物》 科学出版社 2003
分子生物学与基因工程发展的几个里程碑
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”；
基因工程的基本操作程序
分离获得目的基因 限制性核酸内切酶将切割外源DNA和载体 DNA连接酶将外源D引入受体细胞 带有重组体的细胞培养扩增，获得大量的 细胞繁殖群体 筛选和鉴定转化细胞 进一步研究分析，实现功能蛋白的表达
与其他学科的关系
几个热点问题
其他
生物学经历了一个漫长的研究历程。最早 人们从研究动物和植物的形态、解剖和分类开 始，随着细胞学、遗传学、微生物学、生理学、 生物化学的发展，研究进入细胞水平。到20世 纪中叶以来，生物学以生物大分子为研究目标， 分子生物学（Molecular Biology）开始形成了 独立的学科，这是对生物界的认识不断深入的 过程。
《分子生物学》阎隆飞主编 中国农业大学出版社
《分子生物学》杨荣武主编 南京大学出版社 《分子生物学》 陈启民等 编著 南开大学出版社 《高级分子生物学要义》 特怀曼 编著 科学出版社 《分子生物学精要》 Malacinski著 化学工业出版社
《 Genes Ⅷ 》Lewin. Pearson prentice hall. 2004
相关学术性刊物
1 外文期刊 Nature/Science Cell PNAS EMBO J Gene & Development Plant Cell/Plant Journal Plant Molecular Biology Biotechnology and Genetic Engineering Reviews Biotechnology & Bioengineering Trends in Biotechnology
年份
1975
1978 1958 1980 1980 1980 1984
获奖内容
逆转录酶的发现
DNA限制性内切酶的发现 测定了牛胰岛素的一级结构 提出DNA测序法-酶法 提出DNA测序法-化学修饰法 发现DNA连接酶并构建了第一个重组分子 提出了单克隆抗体技术
1988 1989
跳跃基因的发现 RNA具有生物催化功能
基因工程是指将一种或多种生物体 (共 体) 的基因或基因组提取出来, 或者人工合 成的基因, 按照人们的愿望, 进行严密的设 计, 经过体外加工重组, 通过一定的方法, 转 移到另一种生物体 (受体) 的细胞内, 使之能 在受体细胞遗传并获得新的遗传性状的技
术。
2 分子生物学与基因工程发展简史
1944年，Avery在肺炎双球菌转化实验中证实了DNA 是遗传的物质基础，标志着分子生物学的诞生；
Nature 自然 出版：英国MacMillan.Ltd 创刊：1869年 刊期：周刊 定位：兼顾学术期刊和科学杂志，即科学论文具较高的新闻性和广泛的读 者群。论文不仅要求具有“突出的科学贡献”，还必须“令交叉学科的读 者感兴趣”。