理论上的三大发现和技术上的三大发明
对于基因工程的诞生起到了决定性的作用。
1、DNA是遗传物质被证实
1944年，Avery O.T.利用肺炎双克菲勒研究所的Oswald Avery等公开发 表了改进的肺炎双球菌实验结果。 （1） S型菌细胞提取物及其纯化的DNA都可使R型 菌转变成S型菌； （2）经DNase 处理的S型菌细胞提取物失去了转化 作用。 （3）经胰蛋白酶处理的S型菌细胞提取物仍有转化作 用。 不仅证实了DNA是遗传物质，而且证明了DNA可以 将一个细菌的性状转给另一个细菌，他的工作被称为是 现代生物科学的革命性开端。
• 生物技术通报 • 中国生物工程杂志 • 农业生物技术学报 • 生物工程学报 • 生物技术 • 遗传
• Molecular genetics and genomics • Animal biotechnology • Nature genetics • Plant cell • Science • Nature
美国国立卫生研 究院给一名患有 先天性重度联合 免疫缺陷病的4岁 女孩实施了首例 基因治疗。这种 疾病因腺苷脱氨 酶（ADA）基因 变异引起。
基因治疗
c、转基因植物
转 基 因 植 物
抗除草剂的水稻
d、 转基 因动 物和 器官 移植
器官移植
器官再造
艾妮莎．艾亚拉（Anissa Ayala）的故事： 1988年的春天，艾妮莎还是一名高二的学生时，突 然患了骨髓淋巴癌。要彻底治疗，必须彻底清除其 原有的骨髓干细胞，换以新的相容的骨髓细胞。艾 妮莎的父母四处奔走，搜寻骨髓捐赠者，但两年的 努力均告失败。艾妮莎的45岁的父亲与42岁的母亲 决心与命运一博，再度怀孕，于1990年4月生下了 艾妮莎的妹妹玛瑞莎。14个月以后，妹妹与姐姐做 了骨髓移植手术，艾妮莎终于健康地活下来了。
Mendel提出：生物的某种 性状是由遗传因子负责传递 的。是颗粒性的，体细胞内 成双存在，生殖细胞内成单 存在。遗传因子是决定性状 的抽象符号。
Morgan的基因阶段
1909年丹麦遗传学家 Johannsen (1859-1927) 发表了“纯系学说”首先 提出了“基因”的概念， 代替了Mendel “遗传因子” 的 概念。但没有提出基因 的物质概念。
(广义) 下游 产业化
一、基因工程的概念
生物工程 biological engineering
遗传工程
基因工程
genetic engineering
gene engineering molecular cloning
分子克隆
基因克隆
基因操作
gene cloning
gene manipulation recombinant DNA technique

试管婴儿
冷冻受精卵，筛选胚胎

订做亲爱宝贝---爱丽丝的故事：对冷冻胚胎 的身高，体重，外表，生理及身体的特征， 天生的性格与智能特征，易患复杂及传染疾 病的先天倾向，单一基因严重异常的概率等 作一预测与综合评价，从而决定选择哪一个 受精卵进行胚胎移植。
《基因工程》
第一章 基因工程概述 第二章 DNA重组克隆的单元操作
1.基因工程的载体和工具酶 2.基因工程的常规技术
第三章 基因在大肠杆菌中的表达 第四章 基因在酵母中的表达 第五章 转基因植物 第六章 转基因动物
第七章 第二代基因工程
第八章 第三代基因工程
第一章 基因工程概述
第一节 基因工程的诞生和发展
重组DNA技术
二、基因工程研究的基本步骤
1、从生物体中分离得到目的基因（或DNA片段）
2、在体外，将目的基因插入能自我复制的载体中得到 重组DNA分子。
3、将重组DNA分子导入受体细胞中，并进行繁殖。
4、选择得到含有重组DNA分子的细胞克隆，并进行大量 繁殖，从而使得目的基因得到扩增。
5、进一步对获得的目的基因进行研究和利用。比如，
连锁遗传规律的提出
1910年以后，Morgan T.H.等提出了基因的连锁遗传规律。 说明了基因是在染色体上占有一定空间的实体。基因不再 是抽象符号，被赋予物质内涵。
顺反子阶段
1957 年，本泽尔（ Seymour Benzer）以 T4 噬菌体为材料，在DNA分子水平上研究基因内部 的精细结构，提出了顺反子（cistron）概念。 顺反子是1 个遗传功能单位，1 个顺反子 决定1条多肽链。
1、基因工程的应用性研究
a、 基 因 工 程 药 物 的 研 究
b、基因诊断和基因治疗 PCR诊断 关键是设计合成待鉴定病原菌特异序列的引 物。对细菌性疾病的诊断可以防止抗生素的 滥用，能检测出病原菌是否带有抗药性基因。 利用待测菌不同特异片段，设计多对引物即 套式PCR，能够增大检测的准确性。
通过对基因翻译元件如核糖体结合位点及密码子 等的选择，突变和重组，使外源蛋白在细胞中大 量合成；
寻找最佳培养工程菌的工程和工艺条件，从而年 提高工程菌的增殖和代谢速度，达到了外源基因 的最佳表达。
第三节 基因工程的成就和研究进展
成就：
在医药领域 在农业领域 在工业领域

研究进展：
主要讲中国的

1972年， P.Berg等，成功地实现了DNA的体外重组。用 限制性核酸内切酶EcoR I，在体外对猿猴病毒SV40的 DNA和λ噬菌体的DNA分别进行酶切，然后再用T4DNA 连接酶把两种酶切的DNA片段连接起来，从而获得第一 个体外重组的杂种DNA分子。他们因此获得1980年诺贝 尔化学奖(同Sanger、Gilbert分享)。
动物器官反应器：血液反应器和乳腺反应器
克隆婴儿
意大利医生塞维里 诺· 安蒂诺里3/9/02
法国科学家布里吉特· 布瓦瑟 利耶2002年12月25日通过电话 告诉法新社，世界上第一个克 隆婴儿“夏娃”已经降生。03 年1月3日她又宣布，第二个克 隆人降生。
克隆的正面影响
再生人类，抚平丧子之痛 试管婴儿，不孕者的救星 冷冻胚胎，优生选择 代理母亲，借腹怀胎 复制明星，圆追星梦 添加基因，创基因贵族 基因再造，器官移植
4．假基因
不能合成出功能蛋白质的失活基因 。
5．重叠基因
不同基因的核苷酸序列有时是可以共用的 即重叠的。
现代对基因的定义是DNA分子中含有特定遗传信息 的一段核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。
二、 基因工程的诞生
一般认为1973年是基因工程诞生的元年
（S. Cohen等获得了卡那霉素和四环素双抗性的转化子菌落)
2、DNA双螺旋模型的提出
Watson 和Crick
50年代，DNA的双螺旋模型的提出 和DNA复制机理的阐明
DNA是遗传物质已被证实，但是DNA是怎样携带并传 递遗传信息的？在细胞增殖过程中，DNA是怎样复制的？ 因此，对于DNA结构的研究成为了当时生物学家研究的热 点。 1953年，Francis Crick和James Watson搜集了力所能及 的资料，提出了DNA的双螺旋模型。随后，DNA的半保留 复制和半不连续复制机理也被阐明，为基因工程的诞生奠定 了坚实的理论基础。
人类基因组计划 （HGP）2001年２月１２
日，中、美、日、德、法、 英６国科学家和美国塞莱拉 公司联合公布了人类基因组 图谱及初步分析结果：人类 基因组包含了大约３万到４ 万个基因，它们由３２亿个 碱基对组成。这是人类在探 索自身奥秘过程中又向纵深 迈进了一大步。预计整个人 类基因组的完成图可于２０ ０３年绘就.
5、载体的发现及其应用
载体主要是小分子量的复制子如：病毒、噬菌体、质 粒。 1972年，美国Stanford大学的P. Berg 等首次成功地 实现了DNA的体外重组；
6、重组子导入受体细胞技术
1944年，肺炎链球菌被成功转化。 1970年，大肠杆菌才被成功转化，得益于CaCl2 的应用
(二)、基因工程诞生的标志
4、工具酶的发现和应用
1967年，世界上有五个实验室几乎同时发现DNA连接酶， 特别是1970年H.G.Khorana等发现的T4 DNA连接酶具 有更高的连接活性。
4、工具酶的发现和应用
1970年，Baltimore等和Temin等在RNA肿瘤病毒中各自发现了 反转
平时成绩10%
100% 实验成绩20% 考勤，平时作业
考勤、实验结果、报 告
闭卷考试 70%
待定
主要参考资料
张惠展。基因工程。高教出版社。 王关林等. 植物基因工程.科学出版社。 吴乃虎等. 基因工程原理.科学出版社。 T.A.Brown,魏群等 基因克隆和DNA分析 高教出版社
3、“中心法则”和“操纵子学说”的提出
Nireberg等为代表的
一批科学家
60年代，确定了遗传信息的传递方式（中心 法则） 既然，DNA是遗传信息的载体，那么它是如何传递遗传信息的
呢？遗传信息又是如何控制生物的表型性状的呢？ 以Nireberg等为代表的一批科学家经过艰苦的努力，确定了遗传信 息以密码方式传递，每三个核苷酸组成一个密码子，代表一个氨基 酸，到1966年，全部破译了64个密码子，并提出了遗传信息传递的 “中心法则”。
序列分析、表达载体构建、原核表达以及转基因研究 和利用等。
三、基因工程的基本流程
基因和载体 连接 载体酶切
基因分 离酶切
导入 植物 细胞
重组克隆的选择
导入细菌
序列分析和基因 重组质粒繁殖 表达等研究
基因工程操作流程
连
转
三大要素
受体 供体

载体
基因工程的技术路线
合成基因 基因组DNA
组织、器官、细胞 mRNA cDNA
(四)、进入第二代基因工程 （蛋白质工程）
(五)、进入第三代基因工程 （途径工程）
第二节 基因工程的研究内容
一、基因工程的概念(狭义)