一、基因工程緒論

遺傳工程

講授人：葛娟生命科學(xué)學(xué)院郵箱：gjuan111@授課計劃（24學(xué)時）緒論（2）基因操作的主要技術(shù)原理（4）基因工程的酶學(xué)基礎(chǔ)（4）基因工程載體（4）基因的分離與鑒定（4）植物基因工程

(3)動物基因工程

(3)參考教材1．基因工程原理.吳乃虎.科學(xué)出版社，2001.2．基因工程.樓士林.科學(xué)出版社，2002.3．基因工程.楊汝德.華南理工大學(xué)出版，2003.4．分子克隆實(shí)驗(yàn)指南(第三版).薩姆布魯克.科學(xué)出版社，2002.5．途徑工程—第三代基因工程.張惠展.中國輕工業(yè)出版社，2002.6．GeneⅧ，Benjamin，OxfordUniversityPress，2004.成績評定方式本門課程成績采用百分制計分，筆試，閉卷。成績構(gòu)成：平時成績10%,課程論文30%、筆試60%。

1、平時成績：考勤占5分，缺勤1次扣1分，扣完為止；課堂討論、課后習(xí)題占5分，積極發(fā)言、主動發(fā)言者即可得分。2、課程論文：上課期間布置2-3道課程論文，查閱文獻(xiàn)獨(dú)立完成，論文成績乘以30%計入總成績。3、筆試試卷分A、B卷，總分100分，閉卷考試，考試成績乘以60%計入總成績。多莉和它的孩子

沃爾小組成功克隆兩只恒河猴

吳明杰小組：5只克隆豬1866年，孟德爾提出了遺傳因子（hereditaryfactor）的概念。他將控制豌豆性狀的遺傳因素稱之為遺傳因子，形成了基因的雛形。1909年，丹麥的遺傳學(xué)家Johanssen根據(jù)希臘語“給予生命”之義，創(chuàng)造了“gene”一詞，但它只是一個抽象的單位，并不代表物質(zhì)實(shí)體。

“遺傳因子/基因”的設(shè)想一經(jīng)提出，便推動人們?nèi)ふ?，去探?/p>

基因在哪里？基因是什么？1910年，美國遺傳學(xué)家摩爾根以果蠅為研究材料，發(fā)現(xiàn)了連鎖交換定律并提出遺傳粒子學(xué)說，第一次將代表某一特定性狀的基因與某一特定的染色體聯(lián)系起來，即基因位于染色體上。野生果蠅沒有現(xiàn)成的成對性狀摩爾根在長期飼養(yǎng)中找到各個性狀的突變株控制不同性狀的等位基因在2#染色體上的位置觸須長/短身體灰/黑眼睛紅/紫翅長/短1944年，美國微生物學(xué)家Avery首次證實(shí)遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)是DNA，基因位于DNA上。35S標(biāo)記外殼蛋白質(zhì)感染后放射標(biāo)記不進(jìn)入大腸桿菌細(xì)胞32P標(biāo)記DNA感染后放射標(biāo)記進(jìn)入大腸桿菌細(xì)胞

1953年，Watson和Crick創(chuàng)立DNA雙螺旋模型，證實(shí)基因是具有一定遺傳效應(yīng)的DNA片段。

ABZ半保留復(fù)制1955年，Benzer在T4噬菌體的順反互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)中，正式使用“順反子”（cristron）這個術(shù)語，并將順反子與基因在意義上和功能上統(tǒng)一起來。同時證實(shí)基因不是最小單位，它仍然是可分的；并非所有的DNA序列都是基因，只有其中某一特定的核苷酸區(qū)段才是基因的編碼區(qū)。基因（gene）:是DNA分子中含有特定遺傳信息的一段核苷酸序列，是遺傳物質(zhì)的最小功能單位。編碼蛋白的基因只轉(zhuǎn)錄而無翻譯功能的基因（tRNA，rRNA）不轉(zhuǎn)錄的基因基因的現(xiàn)代概念移動基因（movablegene）斷裂基因（splitgene）假基因（pseudogene）重復(fù)基因（repeatedgenes）重疊基因（overlappinggenes）

或嵌套基因（nestedgenes）

基因的特點(diǎn)

:不同基因具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)

基因是可以切割的基因是可以轉(zhuǎn)移的多肽與基因之間存在對應(yīng)關(guān)系遺傳密碼是通用的基因通過復(fù)制把遺傳信息傳遞給下一代

第一章

緒

論

遺傳性賦予生物種的穩(wěn)定，保證生物種的延續(xù)不斷。變異性賦于生物種的進(jìn)化，保證生物種對各種環(huán)境的適應(yīng)?；蚬こ痰恼Q生基因工程的成就基因工程的特征基因工程的研究內(nèi)容基因工程的安全性基因工程的應(yīng)用基因工程技術(shù)的商業(yè)化特點(diǎn)一、基因工程的誕生基因工程誕生于1973年。1、理論上的三大發(fā)現(xiàn)（1）40年代發(fā)現(xiàn)了生物的遺傳物質(zhì)是DNA。

（2）50年代搞清楚了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)和半保留復(fù)制機(jī)理。（3）60年代確定了遺傳信息的傳遞方式。2、技術(shù)上的三大發(fā)明（1）限制性核酸內(nèi)切酶（restrictionenzymes）的發(fā)現(xiàn)

（2）DNA連接酶（ligase）的發(fā)現(xiàn)

（3）基因工程載體（vector）的發(fā)現(xiàn)二、基因工程的成就（1）1977年，Itakara等使有活性的激素抑制素在大腸桿菌中表達(dá)，這是真核生物的人造基因首次在原核生物中表達(dá)；（2）1978年，Gooddel等使化學(xué)合成的人胰島素基因在大腸桿菌中表達(dá)；（3）1979年，Gooddel等使人生長激素基因在大腸桿菌中表達(dá)成功；（4）1980年，Nagata等使干擾素基因在大腸桿菌中表達(dá)成功；（5）1981年，從遺傳工程菌獲得的新產(chǎn)物有動物口蹄疫疫苗、乙型肝炎病毒表面抗原和核心抗原以及牛生長激素等。三、基因工程的特征跨物種性外源基因到另一種不同的生物細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行繁殖。無性擴(kuò)增外源DNA在寄主細(xì)胞內(nèi)可大量擴(kuò)增，和高水平表達(dá)。四、基因工程研究的內(nèi)容1、定義：P12．基因工程研究內(nèi)容：(1)從生物有機(jī)體復(fù)雜的基因組中，分離出帶有目的基因的DNA片段；(2)在體外，將帶有目的基因的DNA片段連接到能夠自我復(fù)制并具有選擇標(biāo)記的載體分子上，形成重組DNA分子;(3)將重組DNA分子引入（轉(zhuǎn)）到受體細(xì)胞(亦稱宿主細(xì)胞或寄主細(xì)胞);(4)從大量的細(xì)胞繁殖菌落中，篩選出具有重組DNA分子的細(xì)胞克隆;(5)將目的基因克隆到表達(dá)載體上，導(dǎo)入寄主細(xì)胞，使之在新的遺傳背景下實(shí)現(xiàn)功能表達(dá)，產(chǎn)生出所需要的物質(zhì)。五、基因工程的安全性1、基因工程的安全隱患對環(huán)境的影響重新組合一種在自然界尚未發(fā)現(xiàn)的生物性狀，有可能給現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境帶來不良影響。新型病毒的出現(xiàn)制造帶有抗生素抗性基因或致病毒能力基因的新型微生物，有可能在人類或其它生物體內(nèi)傳播。癌癥擴(kuò)散將腫瘤病毒或其它動物病毒的DNA引入細(xì)菌有可能擴(kuò)大癌癥的發(fā)生范圍。人造生物擴(kuò)散新組成的重組DNA生物體的意外擴(kuò)散可能會出現(xiàn)不同程度的潛在危險。2、重組DNA研究的安全準(zhǔn)則公眾的擔(dān)憂1973年，美國公眾第一次公開表示擔(dān)心應(yīng)用重組DNA技術(shù)可能會培養(yǎng)出具有潛在危險性的新型微生物，從而給人類帶來難以預(yù)料的后果。專家的態(tài)度1974年美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）考慮到重組DNA的潛在危險，提請PaulBerg博士組成一個重組DNA咨詢委員會。這個由11名分子生物學(xué)和重組DNA權(quán)威學(xué)者組成的委員會在同年7月發(fā)表公開信，要求在沒有弄清楚重組DNA所涉及的危險性范圍和程度，以及在采取必要的防護(hù)措施之前，暫停幾類試驗(yàn)（帶抗生素抗性和腫瘤病毒及動物病毒）。制定安全規(guī)則1976年6月23日，NIH正式公布了“重組DNA研究的安全準(zhǔn)則”。規(guī)定了安全防護(hù)（物理防護(hù)和生物防護(hù)）標(biāo)準(zhǔn)以及禁止若干類型的實(shí)驗(yàn)?；蚬こ痰陌踩胧?）實(shí)驗(yàn)室的物理安全分4級：P1—P4級①P1級實(shí)驗(yàn)室一般裝備良好的普通微生物實(shí)驗(yàn)室。②P2級實(shí)驗(yàn)室在P1級實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上還裝備有負(fù)壓的安全操作柜。③P3級實(shí)驗(yàn)室全負(fù)壓的實(shí)驗(yàn)室，同時裝備安全操作柜。④P4級實(shí)驗(yàn)室專用的實(shí)驗(yàn)大樓，周圍與其它建筑物應(yīng)有隔離帶。具有最高安全防護(hù)措施。（2）實(shí)驗(yàn)室的生物安全分3級（大腸桿菌）：EK1—EK3級。①EK1級的大腸桿菌在自然環(huán)境中一般都要死亡。