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基基基基因因因因工工工工程程程程授授授授课课课课内内内内容容容容第一章基因工程概论第二章基因工程常用技术第三章基因工程工具酶及其应用第四章基因工程载体第五章目的基因的制备第六章受体细胞和重组基因的导入第七章外源基因的高效表达第八章基因工程的应用教材：教材：教材：教材：基因工程楼士林主编科学出版社参考文献：参考文献：参考文献：参考文献：1.1.1.1.基因工程原理课件张义正教授四川大学生命科学学院2.2.2.2.基因工程吴乃虎主编科学出版社3....克隆技术李建凡主编化学工业出版社5.现代生物技术导论瞿礼嘉主编高等教育出版社第一章基因工程概况一、前言基因工程技术是生物技术的核心和关键，是主导技术细胞工程技术是生物技术的基础酶工程技术是生物技术的条件发酵工程技术是生物技术获得最终产品的手段生物技术是一个综合技术体系，其中基因工程和细胞融合技术最为突出。（一）基因工程的含义（一）基因工程的含义（一）基因工程的含义（一）基因工程的含义基基基基因因因因工工工工程：程：程：程：在体外将目的基因片段插入载体上，构建在体外将目的基因片段插入载体上，构建在体外将目的基因片段插入载体上，构建在体外将目的基因片段插入载体上，构建重组重组重组重组DNADNADNADNA（基因的新组合（基因的新组合（基因的新组合（基因的新组合),),),),并使之进入到原先并使之进入到原先并使之进入到原先并使之进入到原先没有这类分子的受体细胞内，而能持续稳定没有这类分子的受体细胞内，而能持续稳定没有这类分子的受体细胞内，而能持续稳定没有这类分子的受体细胞内，而能持续稳定的增殖和表达的过程。的增殖和表达的过程。的增殖和表达的过程。的增殖和表达的过程。基因工程基因工程基因工程基因工程优点：优点：优点：优点：打破了常规育种难以突破的物种界限，可打破了常规育种难以突破的物种界限，可打破了常规育种难以突破的物种界限，可打破了常规育种难以突破的物种界限，可以使原核生物与真核生物之间、动物与植物以使原核生物与真核生物之间、动物与植物以使原核生物与真核生物之间、动物与植物以使原核生物与真核生物之间、动物与植物之间、甚至人与其他生物之间的遗传信息进之间、甚至人与其他生物之间的遗传信息进之间、甚至人与其他生物之间的遗传信息进之间、甚至人与其他生物之间的遗传信息进行重组和转移。行重组和转移。行重组和转移。行重组和转移。基因工程又名：基因工程又名：基因工程又名：基因工程又名：遗传工程遗传工程遗传工程遗传工程(geneticengineering)(geneticengineering)(geneticengineering)(geneticengineering)重组重组重组重组DNADNADNADNA技术技术技术技术(recombinationDNAtechnique)(recombinationDNAtechnique)(recombinationDNAtechnique)(recombinationDNAtechnique)分子克隆分子克隆分子克隆分子克隆(molecularcloning)(molecularcloning)(molecularcloning)(molecularcloning)基因克隆基因克隆基因克隆基因克隆(genecloning)(genecloning)(genecloning)(genecloning)基因工程的核心内容是基因工程的核心内容是基因工程的核心内容是基因工程的核心内容是基因克隆基因克隆基因克隆基因克隆和和和和基因表达基因表达基因表达基因表达（二）基因工程理论依据1.1.1.1.不同的基因具有相同的物质基础：1944194419441944年肺炎链球菌转化实；1952195219521952年噬菌体侵染实验；烟草花叶病毒侵染实验2.2.2.2.基因是可切割的::::1970197019701970年在分离并纯化的核酸内切酶HindIIHindIIHindIIHindII3.3.3.3.基因是可转移的::::1951195119511951年跳跃基因的发现4.4.4.4.多肽与基因之间存在对应关系::::1958195819581958年中心法则的提出5.5.5.5.遗传密码通用性::::1966196619661966年破译了全部64646464个遗传密码6.6.6.6.基因中的遗传信息是可传递的::::1958195819581958年同位素示踪实验，DNADNADNADNA半保留复制理论BacteriumBacteriumBacteriumBacteriumRadioactiveprotein(Radioactiveprotein(Radioactiveprotein(Radioactiveprotein(35353535S)S)S)S)RadioactivephageRadioactivephageRadioactivephageRadioactivephageinfectsbacterialcellsinfectsbacterialcellsinfectsbacterialcellsinfectsbacterialcellsBlenderseparatesBlenderseparatesBlenderseparatesBlenderseparatesproteincoatsfromproteincoatsfromproteincoatsfromproteincoatsfrombacterialsurfacebacterialsurfacebacterialsurfacebacterialsurfaceCentrifugeandmeasureCentrifugeandmeasureCentrifugeandmeasureCentrifugeandmeasureradioactivityinpelletradioactivityinpelletradioactivityinpelletradioactivityinpelletandsupernatantandsupernatantandsupernatantandsupernatantRadioactivityinRadioactivityinRadioactivityinRadioactivityinsupernatant,butsupernatant,butsupernatant,butsupernatant,butnotpelletnotpelletnotpelletnotpellet1952-Hershey&Chase1952-Hershey&Chase1952-Hershey&Chase1952-Hershey&ChaseHersheyandChase(1952):HersheyandChase(1952):HersheyandChase(1952):HersheyandChase(1952):RadioactiveRadioactiveRadioactiveRadioactiveDNA(DNA(DNA(DNA(32323232P)P)P)P)RadioactivityinRadioactivityinRadioactivityinRadioactivityinpellet,butnotpellet,butnotpellet,butnotpellet,butnotsupernatantsupernatantsupernatantsupernatantTherefore,itistheviralDNA,andnotprotein,thatTherefore,itistheviralDNA,andnotprotein,thatTherefore,itistheviralDNA,andnotprotein,thatTherefore,itistheviralDNA,andnotprotein,thatprogramscellstomakecopiesofthevirus.programscellstomakecopiesofthevirus.programscellstomakecopiesofthevirus.programscellstomakecopiesofthevirus.（三）基因工程研究的技术路线基因工程研究的成败是与技术路线的严密设计直接相关。基因工程研究的成败是与技术路线的严密设计直接相关。基因工程研究的成败是与技术路线的严密设计直接相关。基因工程研究的成败是与技术路线的严密设计直接相关。确定研究目标确定研究目标确定研究目标确定研究目标在国内外已发表研究成果在国内外已发表研究成果在国内外已发表研究成果在国内外已发表研究成果自己提出的技术路线自己提出的技术路线自己提出的技术路线自己提出的技术路线严密设计可严密设计可严密设计可严密设计可行技术路线行技术路线行技术路线行技术路线生物材料人工合成cDNAcDNAcDNAcDNA文库RNARNARNARNAmRNAmRNAmRNAmRNA目的基因基因组文库DNADNADNADNA克隆载体酶切++++重组DNA受体细胞导入克隆子筛选转基因生物（四）基因工程研究发展史基因工程是在生物化学、分子生物学、分子遗传学等学科的研究成果基础上逐步发展起来的。基因工程研究的发展大致可以分为以下三个阶段。1.1.1.1.基因工程的准备阶段2.2.2.2.基因工程问世3.3.3.3.基因工程迅速发展阶段1.1.1.1.基因工程的准备阶段Averyetal.(Averyetal.(Averyetal.(Averyetal.(1944)demonstratedthattheDNAisthegeneticmaterialDNAisthegeneticmaterialDNAisthegeneticmaterialDNAisthegeneticmaterialbyusingthetransformationtest.byusingthetransformationtest.byusingthetransformationtest.byusingthetransformationtest.A:Capsulatedstrain;B:Non-capsulatedstrain.TransformationtestofTransformationtestofTransformationtestofTransformationtestofPneumococusPneumococusPneumococusPneumococusstrainsstrainsstrainsstrainsWatsonandCrick(1952)WatsonandCrick(1952)WatsonandCrick(1952)WatsonandCrick(1952)––––DNADNADNADNA的双螺旋结构模型DNAmRNAProteintranscriptiontranslation它们在1958-19711958-19711958-19711958-1971年先后建立了““““中心法则””””，揭示了遗传信息的流向和表达问题。1966196619661966年破译了全部64646464个遗传密码：以上研究成果为基因工程的问世提供了理论依据。DNA分子的体外切割与连接技术：1967年世界上5个实验室同时发现DNA连接酶；1970年SmithandWilox在流感嗜血杆菌中分离纯化了限制性内切酶HindII；1972年Boyer发现了限制性内切酶EcoRI。基因工程载体：病毒、质粒、噬菌体及大肠杆菌的应用。1972年在美国斯坦福大学的P.BergP.BergP.BergP.Berg博士领导的研究小组，完成了世界上第一次成功的DNA体外重组实验。将SV40和λ噬菌体DNA片断连接起来。2.基因工程的问世1973197319731973年CohenandBoyerCohenandBoyerCohenandBoyerCohenandBoyer等人合作，把非洲爪蟾核糖体蛋白基因片段与pSC1