?选择、修饰和重组核糖体结合位点及 密码子等mRNA的翻译调控元件。
?基因工程菌（细胞）是现代生物工 程中的微型生物反应器
4 基因工程的意义
? 基因工程可以绕过远缘有性杂交的困 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 。
? 概括地讲，其意义体现在以下三个方 面：
基因工程 Genetic Engineering
生科院遗传室 盖树鹏
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
基本要求：
? 掌握基因克隆的基本工具、基本方法。 ? PCR技术基本原理和应用。 ? 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。
? 大规模的生产生物分子
? 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。
表1-1 主要基因工程产品的研制、开发、上市时间
产品
人生长激素释放抑制素(SRM) 人胰岛素 人生长激素（HGH）
时间 国家 用途 上市 国家 时间
1977 日本 巨人症
1978 美国 糖尿病 1982 欧洲 1979 美国 侏儒症 1985 美国
? 根据酶切结果判读酶切图谱，以及判读DNA序 列的能力。
? 能够设计一个基因克隆的程序。
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。
方法：叶圆盘法，并获得转基因植株。
2.3 发展过程中的重大事件
?1990年，患有遗传免疫疾病的 4岁 女孩接受了基因疗法。
?1990年，Perlak 将B.T.基因导入 棉花获得抗虫棉 。
?1991年，美国开始人类基因组计划。 ?2019年，“多利”绵羊诞生。
转 移 大 鼠 生 长 素 基 因 的 小 鼠
人α-干扰素（IFN） 乙肝疫苗（HBsAgV） 人白细胞介素
1980 美国 病毒 1983 美国 乙肝 1984 美国 肿瘤
1985 欧洲 1986 欧洲 1989 欧洲
人促红细胞生成素（EPO） 人粒细胞集落刺激因子(G-CSF) 人组织纤溶酶原激活剂（t-PA）
基 因 克 隆 的 基 本 步 骤
3.3 基因工程的基本原理
?分子遗传、分子生物学以及生化工 程学是基因工程原理的三大基石。
?载体DNA自主复制的特性
?提高基因剂量 ?提高宏观表达水平
?一个完整的基因由三部分组成：启动 子、编码序列与终止子。
?筛选、修饰和重组启动子、增强子、 终止子等基因的转录调控元件。
? 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。
第一部分 基因克隆的基 本原理
Chapter I 概论
? 生物工程、生物技术 ? 基因工程的发展史
? 理论上的三大发现 ? 技术上的三大发现 ? 发展过程中的重大事件
? 基因工程的概念
?上游技术：外源基因重组、克隆和表 达的设计与构建（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 以及外源基因的表达、分离、纯化过 程。
gene manipulation, gene cloning,
recombinant DNA technology, genetic modification, new genetics, molecular agriculture
1. 几个相关概念
? 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。
2. 基因工程的发展史
2.1 理论上的三大发现 ?证明了生物的遗传物质是 DNA（基
因工程的先导） ? DNA的双螺旋 结构和 半保留复制 机
理 ?遗传信息的传递方式（ 中心法则）
3 基因工程的概念
3.1 概念
按照预先设计好的蓝图，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 定向改造与改良。
3 基因工程的概念
?3.1 概念
?广义基因工程： DNA重组技术的产 业化设计与应用。
3.2 基本步骤：(切、接、转、增、检）
? 施工材料的准备：目的基因、载体、工具 酶和受体细胞（宿主）的准备。用限制性 内切酶分别将外源DNA和载体分子切开。
? 目的基因与载体DNA的体外重组，形成重 组DNA分子。
? 把重组的DNA分子引入受体细胞，并建立 起无性繁殖系。
? 筛选出所需要的无性繁殖系，并保证外源 基因在受体细胞中稳定遗传、正确表达。
Tetracycline pSgase
Kanr and Tetr
2. 基因工程的发展史
2.3 发展过程中的重大事件
? 1977年，E. coli中合成了人生长激素基
因。 ? 1978-1979胰岛素基因在大肠杆菌中表达。 ? 1982年，培育出了超级鼠。 ? 1985年Horsch发明了植物基因工程的基本
2. 基因工程的发展史
2.2 技术上的三大发现 ?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 ?1970年，逆转录酶的发现。
2. 基因工程的发展史
?1973年，Cohen等获得了抗四环 素和新霉素的重组菌落TcrNer， 标志着基因工程的诞生。
Kanamycin R6-5
? 概念、原理 ? 基本步骤 ? 基因克隆需要的工具和技术
? 基因工程的意义
1. 几个相关概念
? 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：生物技术是以现代生命科学为基 础，结合先进的工程技术手段和其他基础学 科的科学原理，按照预先的设计改造生物体 或加工生物原料，为人类生产出所需的产品 或达到某种目的。包括基因工程、细胞工程、 酶工程、发酵工程等。