BT讲基因工程讲概论
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24
3．生物遗传的“中心法则”解决了遗传信 息的流向和遗传性状的相互关系，揭示了 生命遗传信息传递基本规律。
DNA
RNA
protein
自我复制，遗传信息由亲代传给子代； 通过转录，遗传信息传给RNA； 通过翻译，信息传给蛋白质和酶； 基因型决定生物的表型。
26
Replication
DNA
Transcription
30
遗 传 密 码 表
目3录1
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)。
3
内容提要
基因工程的概念 基因工程的意义 基因工程的发展史
理论上的六大发现 技术上的六大进展 发展过程中的重大事件 基本步骤:两个水平，六个阶段
4
一、基因工程的概念
定义：
人们按照预定设计，在体外对不同来源DNA分子 进行人工切割、连接、插入载体DNA分子，使遗传 物质重新组合、改造，经转移、导入到原先不含有 重组体的受体细胞，使之持续稳定繁殖、目的基因 扩增、表达，获得人类所需的产品的工程。
二是某一段DNA可在受体细胞内进行基因 复制和表达，为准备大量纯化的DNA片段提 供了可能，拓宽了分子生物学的研究领域。
8
基因工程的目的
（1）获得目的基因，DNA的提取、纯化 和
DNA分子的克隆，建立文库。 （2）制备活性多肽产品：激素、细胞因
子、多肽药物疫苗等，诊断和防治 疾病。 （3）研究基因结构、功能等
11
（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。
9
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。
10
（2）重组DNA技术缩短了进化时间。
遗传和变异是一对矛盾，遗传赋予生 物种的稳定，变异赋予生物种的进化。在 漫漫历史长河中，自然变异的进化时间是 千万年，常规育种亦要几年；而重组DNA 技术将进化时间大大缩短至几年。基因操 作用于育种，将缩短进化时间，在解决全 世界人民温饱问题上将发挥重要作用。
14
15
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
16
基因工程不是发现，而是创造。
17
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
18
发光的水稻
基因重组
只
没
有
有
想
办
不
不
到
到
的
的
20
第一节 基因工程的 发生与发展
21
一、基因工程诞生的理论基础
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
(科研思维与方法）。
6. 设计百度文库个基因克隆的程序。
1
参考书
楚雍烈， 现代生物技术（西安交通大学讲义） Gene cloning, T.A. Brown. 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 分子克隆实验指南，J. Sambtook, EF Frish, T
5
With Restriction enzymes (Genetic transformation)
With Restriction enzymes with DNA ligase enzyme
6
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 并表达出新产物或新性状的DNA体外操作程序， 也称为分子克隆技术。
因此，供体、受体、载体是重组DNA技术的三 大基本元件。体外重建、基因转移和外源表达是 重组DNA技术的三大环节。
7
基因工程的基本特征
基因工程有两个重要的特征：
一是可把来自任何生物的基因重组和转 移到与其毫无关系的任何其他受体细胞中， 因此可以实现按照人们的愿望，改造生物的 遗传特性，创造出生物的新性状；
Reverse Transcription
Replication
RNA
Translation
Protein
中心法则
（the central dogma）
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
29
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。
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
22
● 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。
23
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。
12
（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。
13
（5）医学上应用更为广泛，涉及各领域
正常人类生命活动的分子机制； 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）
Maniatis, 金冬雁，黎孟枫等译，科学出版社。
2
生物技术的核心内容
基因工程 （Gene engineering） DNA重组（recombinant DNA
technology） 基因操作（gene manipulation） 基因克隆（gene cloning） 分子克隆（molecular cloning） DNA克隆（DNA cloning） 基因修饰（gene modification）
3．生物遗传的“中心法则”解决了遗传信 息的流向和遗传性状的相互关系，揭示了 生命遗传信息传递基本规律。
DNA
RNA
protein
自我复制，遗传信息由亲代传给子代； 通过转录，遗传信息传给RNA； 通过翻译，信息传给蛋白质和酶； 基因型决定生物的表型。
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Replication
DNA
Transcription
30
遗 传 密 码 表
目3录1
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)。
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内容提要
基因工程的概念 基因工程的意义 基因工程的发展史
理论上的六大发现 技术上的六大进展 发展过程中的重大事件 基本步骤:两个水平，六个阶段
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一、基因工程的概念
定义：
人们按照预定设计，在体外对不同来源DNA分子 进行人工切割、连接、插入载体DNA分子，使遗传 物质重新组合、改造，经转移、导入到原先不含有 重组体的受体细胞，使之持续稳定繁殖、目的基因 扩增、表达，获得人类所需的产品的工程。
二是某一段DNA可在受体细胞内进行基因 复制和表达，为准备大量纯化的DNA片段提 供了可能，拓宽了分子生物学的研究领域。
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基因工程的目的
（1）获得目的基因，DNA的提取、纯化 和
DNA分子的克隆，建立文库。 （2）制备活性多肽产品：激素、细胞因
子、多肽药物疫苗等，诊断和防治 疾病。 （3）研究基因结构、功能等
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（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。
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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技术缩短了进化时间。
遗传和变异是一对矛盾，遗传赋予生 物种的稳定，变异赋予生物种的进化。在 漫漫历史长河中，自然变异的进化时间是 千万年，常规育种亦要几年；而重组DNA 技术将进化时间大大缩短至几年。基因操 作用于育种，将缩短进化时间，在解决全 世界人民温饱问题上将发挥重要作用。
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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
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基因工程不是发现，而是创造。
17
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
18
发光的水稻
基因重组
只
没
有
有
想
办
不
不
到
到
的
的
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第一节 基因工程的 发生与发展
21
一、基因工程诞生的理论基础
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
(科研思维与方法）。
6. 设计百度文库个基因克隆的程序。
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参考书
楚雍烈， 现代生物技术（西安交通大学讲义） Gene cloning, T.A. Brown. 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 分子克隆实验指南，J. Sambtook, EF Frish, T
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With Restriction enzymes (Genetic transformation)
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 并表达出新产物或新性状的DNA体外操作程序， 也称为分子克隆技术。
因此，供体、受体、载体是重组DNA技术的三 大基本元件。体外重建、基因转移和外源表达是 重组DNA技术的三大环节。
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基因工程的基本特征
基因工程有两个重要的特征：
一是可把来自任何生物的基因重组和转 移到与其毫无关系的任何其他受体细胞中， 因此可以实现按照人们的愿望，改造生物的 遗传特性，创造出生物的新性状；
Reverse Transcription
Replication
RNA
Translation
Protein
中心法则
（the central dogma）
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
29
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。
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
22
● 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。
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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。
12
（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。
13
（5）医学上应用更为广泛，涉及各领域
正常人类生命活动的分子机制； 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）
Maniatis, 金冬雁，黎孟枫等译，科学出版社。
2
生物技术的核心内容
基因工程 （Gene engineering） DNA重组（recombinant DNA
technology） 基因操作（gene manipulation） 基因克隆（gene cloning） 分子克隆（molecular cloning） DNA克隆（DNA cloning） 基因修饰（gene modification）