第三章基因工程的發(fā)展與應(yīng)用

2023/2/31第三章基因工程的發(fā)展與應(yīng)用2023/2/32三大理論發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)四十年代，證明了DNA是生物的遺 傳物質(zhì)，是遺傳信息的攜帶者。20世紀(jì)五十年代，提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型學(xué)說。20世紀(jì)六十年代，確定了遺傳信息的傳遞 方式，即遺傳學(xué)的中心法則。破譯了 64個(gè)遺傳密碼。2023/2/332023/2/34三大技術(shù)發(fā)現(xiàn)

1970年，發(fā)現(xiàn)DNA限制性內(nèi)切酶：為DNA體外重組提供剪刀

1970年，發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶，為制備真 核基因奠定了基礎(chǔ)載體技術(shù)1973年質(zhì)粒作為基因工程的載體2023/2/35StanleyN.CohenHerbertW.Boyer1973年，StanleyN.Cohen與HerbertW.Boyer合作，把非洲爪蟾的編碼核糖體基因的DNA片斷，同pSC101質(zhì)粒重組，并導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞。轉(zhuǎn)化子細(xì)胞分析結(jié)果表明動(dòng)物的基因的確進(jìn)入到大腸桿菌細(xì)胞，并轉(zhuǎn)錄出相應(yīng)的mRNA產(chǎn)物。2023/2/36基因工程的發(fā)展與應(yīng)用基因工程藥物基因工程疫苗基因診斷基因治療基因工程新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用2023/2/37第四次工業(yè)大革命1978年，美國(guó)Genentech公司開發(fā)出利用重組大腸桿菌合成人胰島素的先進(jìn)生產(chǎn)工藝，從而揭開了基因工程產(chǎn)業(yè)化的序幕。1980.11.15，美國(guó)紐約證券交易所開盤20分鐘內(nèi)，Genentech公司的新上市股票從3.5美元飚升到89美元。2023/2/38基因工程發(fā)展大事記1982年，美國(guó)科學(xué)家將大鼠的生長(zhǎng)激素基因轉(zhuǎn)入小鼠體內(nèi)，培育出大鼠般的小鼠。1983年，攜帶細(xì)菌新霉素抗性基因的重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化植物細(xì)胞成功，高等植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)問世。2023/2/391990年，美國(guó)首次施行人體基因治療獲得成功。1991年，美國(guó)倡導(dǎo)人類基因組計(jì)劃。2023/2/310人類基因組計(jì)劃人類基因組包括分布于46條染色體的30億余核苷酸對(duì)。人類基因組可能含34,000-35,000個(gè)基因

（也有文章說只有20,000-25,000個(gè)基因）

2023/2/311人類基因組計(jì)劃最終目的是測(cè)定基因組的全部序列，弄清整個(gè)基因組的結(jié)構(gòu)、功能及其表達(dá)產(chǎn)物，徹底了解人類生命活動(dòng)本質(zhì)。2023/2/312人類基因組計(jì)劃的發(fā)展1999年12月1日，人類第22號(hào)染色體DNA全序列測(cè)定完成。2000年4月6日，美國(guó)Celera遺傳信息公司宣布，該公司已破譯出一名實(shí)驗(yàn)者的完整遺傳密碼。2000年5月，科學(xué)家聚集美國(guó)冷泉港，宣布人類基因組草圖的完成。2023/2/3136國(guó)科學(xué)家組成的人類基因組中心主要研究比例美國(guó)：WASH＆MIT等7家研究中心，貢獻(xiàn)率為54％。英國(guó)：SANGER一家研究中心，貢獻(xiàn)率為33％。日本：RIKEN等兩家研究中心，貢獻(xiàn)率為7％。法國(guó)：GENOSCOPE研究中心，貢獻(xiàn)率為2.8％。德國(guó)：IMB等3家研究中心，貢獻(xiàn)率為2.2％。中國(guó)：北京華大研究中心、國(guó)家南、北方基因研究中心等三家，貢獻(xiàn)率為1％。

1965年9月，中國(guó)學(xué)者首先在世界上成功地實(shí)現(xiàn)了人工合成具有天然生物活力的蛋白質(zhì)——結(jié)晶牛胰島素。結(jié)晶牛胰島素的人工合成是新中國(guó)第一個(gè)居世界領(lǐng)先水平的基礎(chǔ)理論研究成果。2023/2/314中國(guó)科學(xué)院上海生物化學(xué)所、上海有機(jī)化學(xué)所、北京大學(xué)等單位的學(xué)者在王應(yīng)睞、鄒承魯、鈕經(jīng)義、汪猷、邢其毅等學(xué)科帶頭人的領(lǐng)導(dǎo)組織下，歷經(jīng)8年的艱苦努力，終于攻克了胰島素A及B鏈的拆合關(guān)、A鏈和B鏈的合成關(guān)等一道道難關(guān)，最終完成了牛胰島素的全合成。2023/2/315從1968年開始，中國(guó)科學(xué)院上海生物化學(xué)研究所、上海細(xì)胞生物學(xué)研究所、上海有機(jī)化學(xué)研究所、生物物理所和上?；瘜W(xué)試劑二廠等五單位合作進(jìn)行酵母丙氨酸t(yī)RNA的人工全合成。1974年北京大學(xué)生物學(xué)系也參加此工作，經(jīng)過13年的不懈努力，終于在1981年11月完成了這一工作，這是世界首次人工合成的和天然tRNA具有完全相同的組成和結(jié)構(gòu)并具有全部生物活力的tRNA。2023/2/316這項(xiàng)工作的創(chuàng)造性和先進(jìn)性有幾個(gè)方面1.合成的酵母丙氨酸t(yī)RNA既含有四種常見核苷酸，又含有七種九個(gè)修飾核苷酸；2.既能接受丙氨酸，又能將所攜帶的丙氨酸摻入到蛋白質(zhì)中，當(dāng)時(shí)國(guó)外實(shí)驗(yàn)室合成的tRNA都不含修飾核苷酸（直到1992年法國(guó)科學(xué)家才合成了含修飾核苷酸的大腸桿菌丙氨酸t(yī)RNA），實(shí)際上不是tRNA，而是tRNA的類似物，因此接受氨基酸的活力都很低，而且都未進(jìn)行氨基酸摻入試驗(yàn)。2023/2/3172023/2/318二000年六月二十六日克林頓宣布人類基因組草圖繪制完成2023/2/319

這是人類基因組計(jì)劃首席科學(xué)家美國(guó)國(guó)家人類基因組研究所所長(zhǎng)弗朗西斯·柯林斯在介紹情況。2023/2/320人類基因組草圖基本信息由31.65億bp組成含3～3.5萬(wàn)個(gè)基因基因在染色體上不是均勻分布的，有些區(qū)域有很多的基因，有些區(qū)域（約1/4）則象“荒漠”。不同種族有99.99%的相同基因，并不比同一種族不同個(gè)體之間的差異大。2023/2/321

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AstretchofgenomefromtheXchromo-someofHomosapienhttp:///entrez/viewer.fcgi?val=2276452&db=Nucleotide&dopt=GenBankThecompletegenomehas2,000,000suchPages基因組非常巨大2023/2/3222023/2/323中國(guó)人類基因組計(jì)劃1993年，中國(guó)人類基因組計(jì)劃（CHGP）啟動(dòng)，首先開展了“中華民族基因組中若干位點(diǎn)基因結(jié)構(gòu)的研究”。1997年，我國(guó)啟動(dòng)了“重大疾病相關(guān)基因的定位、克隆、結(jié)構(gòu)與功能研究”項(xiàng)目。之后，在上海和北京相繼成立了國(guó)家人類基因組南、北兩個(gè)中心。2023/2/324中國(guó)人類基因組計(jì)劃研究成果1%測(cè)序任務(wù)，第三條染色體3000萬(wàn)bp2.精確度99.99%3.發(fā)現(xiàn)142個(gè)基因，其中80個(gè)為預(yù)測(cè)基因2023/2/325人類基因組計(jì)劃1%測(cè)序中國(guó)實(shí)驗(yàn)室2023/2/326水稻基因組破譯大事記

我國(guó)科學(xué)家成功繪制出水稻基因組圖譜，得到相關(guān)科學(xué)家的高度評(píng)價(jià)，被譽(yù)為“里程碑”和“世界級(jí)”的成就。1999年10月起，科學(xué)家開始醞釀雜交水稻基因組計(jì)劃。2000年5月11日，中科院基因組信息學(xué)中心暨北京華大基因研究中心、國(guó)家雜交水稻工程技術(shù)研究中心和中科院遺傳所３家單位聯(lián)合宣布實(shí)施“中國(guó)超級(jí)雜交水稻基因組計(jì)劃”。

2023/2/3272000年5月16日，頂級(jí)雜志《科學(xué)》詳細(xì)報(bào)道了這一計(jì)劃2001年7月，SUN10000大型計(jì)算機(jī)到位，雜交水稻父本全方面采用“鳥槍法”測(cè)序。2001年9月20日，“工作框架圖”基本完成。2001年10月12日，中科院、國(guó)家計(jì)委、科技部聯(lián)合宣布完成了水稻基因組的“工作框架圖”2023/2/328

2002年4月4日，中國(guó)科學(xué)院和美國(guó)《科學(xué)》雜志在京聯(lián)合舉行通報(bào)會(huì)宣布，中國(guó)科學(xué)家成功繪制出水稻基因組圖譜。４月５日在美國(guó)出版的《科學(xué)》雜志以封面文章的形式發(fā)表了中國(guó)科學(xué)家有關(guān)水稻基因組的論文，獲得國(guó)際同行的高度評(píng)價(jià)，引起全世界的關(guān)注。2023/2/3292023/2/3302023/2/3312023/2/332后基因組時(shí)代序幕拉開

人類基因組測(cè)序完成后，更加繁重艱巨的工作還在前面。蛋白質(zhì)扮演著構(gòu)筑生命大廈的“磚塊”角色，其中可能隱藏著開發(fā)疾病診斷新方法和新藥物的“鑰匙”。2023/2/333

基因數(shù)是3萬(wàn)、4萬(wàn)還是10萬(wàn)

人類遺傳基因數(shù)量比原先估計(jì)的少很多。目前研究表明，人類基因組中約有3萬(wàn)至4萬(wàn)個(gè)蛋白編碼基因，僅僅是果蠅基因數(shù)目的兩倍，人有而鼠沒有的基因