第一章-基因工程概述課件

生物工程基因工程細胞工程酶工程發(fā)酵工程人類健康農業(yè)資源和能源環(huán)境保護生物工程基因工程細胞工程酶工程發(fā)酵工程人類健康農業(yè)資源和能源基因工程基因工程第一章基因工程概述第一節(jié)基因工程的誕生和發(fā)展第二節(jié)基因工程的研究內容第三節(jié)基因工程的成就和前景展望第一章基因工程概述第一節(jié)基因工程的誕生和發(fā)展第一節(jié)基因工程的誕生和發(fā)展順反子階段

摩爾根的基因階段

孟德爾遺傳因子階段

現(xiàn)代基因階段

基因的研究歷史一基因第一節(jié)基因工程的誕生和發(fā)展順反子階段摩爾根的基因階段MendelG.J.(1822-1884)：1856-1864豌豆雜交實驗。Mendel的遺傳因子階段MendelG.J.(1822-1884)：1856-11866年發(fā)表論文，提出分離規(guī)律和獨立分配規(guī)律1900年Mendel遺傳規(guī)律被重新發(fā)現(xiàn)遺傳學的元年Mendel提出：生物的某種性狀是由遺傳因子負責傳遞的。

是顆粒性的，體細胞內成雙存在，生殖細胞內成單存在遺傳因子是決定性狀的抽象符號。1866年發(fā)表論文，提出分離規(guī)律和獨立分配規(guī)律Mendel提格里戈·孟德爾（G.Mendel，1822.7.22-1884.1.6）原名約翰·孟德爾奧地利一個貧寒的農民家庭對自然科學發(fā)生興趣1843年布隆奧古斯丁教派的圣托馬斯修道院教士，1847年擔任神父1854年在德國技術學校獲得講授物理學和自然科學的職位，長達14年1855年他第二次參加教師資格考式，仍舊名落孫山格里戈·孟德爾（G.Mendel，1822.7.22-18孟德爾的《植物雜交的試驗》論文，1865年2月8日和3月8日在布隆自然科學家協(xié)會上宣讀，第二年在該會刊上發(fā)表。此后，默默無聞達35年之久，直到1900年才被三位植物學家（荷蘭的德弗里斯、德國的科倫斯、奧地利的丘歇馬克）各自重新發(fā)現(xiàn)，因此常把1900年看作遺傳學作為一個獨立學科而出現(xiàn)的一年左：德國的科倫斯；中：荷蘭的德弗里斯；右：奧地利的丘歇馬克孟德爾的《植物雜交的試驗》論文，1865年2月8日和3月8日（1）孟德爾的理論超越了當時學者所能接受的水平（2）孟德爾在宣讀和發(fā)表論文時，只是一個神父、中等學校代理教員，不是知名的科學家，科學家們不重視這樣的“小人物”，自然也不會去認真地分析和理解“小人物”提出的理論（3）當時的科學界，正熱衷于達爾文的進化論。達爾文《物種起源》1859年出版后，學者們主要注意力在生物進化的問題為什么默默無聞三十多年、偏偏在1900年被重新發(fā)現(xiàn)呢?這和1899年在英國倫敦召開的第一次遺傳學國際會議（當時稱為“植物雜交工作國際會議”）有密切關系。這次國際會議大大地激發(fā)了學者們進行植物雜交工作，所以第二年（1900年）三位植物學家各自獨立地發(fā)現(xiàn)了孟德爾的論文。這三位學者多年的植物雜交工作，獲得了與孟德爾35年前所發(fā)表的同樣結果為什么默默無聞三十多年、偏偏在1900年被重新發(fā)現(xiàn)呢?（1）孟德爾的理論超越了當時學者所能接受的水平（2）孟德爾在1903年薩頓（W.S.Sutton1877～1916，美國細胞學家）和鮑維里（T.Boveri1862～1915，德國胚胎學家）：薩頓—鮑維里假想:遺傳因子位于染色體上1909年丹麥遺傳學家約翰遜（W.Johansen1859～1927）：提出“基因”概念，以此來替代孟德爾假定的“遺傳因子”

，另外還提出了“基因型”與“表現(xiàn)型”

，初步闡明了基因與性狀的關系不過此時的基因仍然是一個未經(jīng)證實的，僅靠邏輯推理得出的概念1903年薩頓（W.S.Sutton1877～1916，1909年丹麥遺傳學家Johannsen(1859-1927)：發(fā)表了“純系學說”首先提出了“基因”的概念，代替了Mendel“遺傳因子”的概念。但沒有提出基因的物質概念。Morgan的基因階段1909年丹麥遺傳學家Johannsen(1859-1921910年以后，MorganT.H.等提出了基因的連鎖遺傳規(guī)律。說明了基因是在染色體上占有一定空間的實體?；虿辉偈浅橄蠓?，被賦予物質內涵。連鎖遺傳規(guī)律的提出兩對（或兩對以上）的等位基因位于同一對同源染色體上，在遺傳時位于同一個染色體上的不同（非等位）基因常常連在一起不相分離，進入同一配子中1910年以后，MorganT.H.等提出了基因的連鎖遺傳順反子階段1957年：本澤爾（SeymourBenzer，美國分子生物學家）以T4噬

菌體為材料，在DNA分子水平上研究基因內部的精細結

構，提出了順反子（cistron）概念順反子：遺傳功能單位，1個順反子決定一條多肽鏈。早期的基因概念是把基因作為決定性狀的最小單位、突變的最小單位和重組的最小單位，后來，這種“三位一體”的概念不斷受到新發(fā)現(xiàn)的挑戰(zhàn)20世紀50年代以后，隨著分子遺傳學的發(fā)展，1953年在沃森和克里克提出DNA的雙螺旋結構以后，人們普遍認為基因是DNA的片段，確定了基因的化學本質。一個順反子決定一條多肽鏈，順反子也可以理解為是基因的同義詞。順反子概念把基因具體化為DNA分子的一段序列，它負責傳遞遺傳信息，是決定一條多肽鏈的完整的功能單位順反子階段1957年：本澤爾（SeymourBenzer，順反子是一個遺傳功能單位，一個順反子決定一條多肽鏈，這就使以前一個基因一種酶的假說發(fā)展為一個基因一種多肽的假說能產生一種多肽的是一個順反子，順反子也就是基因的同義詞順反子可以包含一系列突變單位──突變子突變子是DNA中構成基因的一個或若干個核苷酸由于基因內的各個突變子之間有一定距離，所以彼此間能發(fā)生重組，這樣，基因就有了第三個內涵──“重組子”。重組子代表一個空間單位，它有起點和終點，可以是若干個密碼子的重組，也可以是單個核苷酸的互換。如果是后者，重組子也就是突變子。順反子概念把基因具體化為DNA分子的一段序列，它負責傳遞遺傳信息，是決定一條多肽鏈的完整的功能單位；但它又是可分的，組成順反子的核苷酸可以獨自發(fā)生突變或重組，而且基因與基因之間還有相互作用基因排列位置的不同，會產生不同的效應順反子是一個遺傳功能單位，一個順反子決定一條多肽鏈，這就使以現(xiàn)代基因階段從分子水平來看，基因就是DNA分子上的一個個片段，經(jīng)過轉錄和翻譯能合成1條完整的多肽鏈?？墒?，通過近年來的研究，認為這個結論并不全面，因為有些基因，如rRNA和tRNA基因只有轉錄功能而沒有翻譯功能。另外，還有一類基因，其本身并不進行轉錄，但可以對鄰近的結構基因的表達起控制作用，如啟動基因和操縱基因。從功能上講，能編碼多肽鏈的基因稱為結構基因；啟動基因、操縱基因和編碼阻遏蛋白、激活蛋白的調節(jié)基因屬于調控基因1操縱子操縱基因與其控制下的一系列結構基因組成1個功能單位，稱為操縱子

（啟動基因＋操縱基因＋結構基因）基因是遺傳的物質基礎，是DNA或RNA分子上具有遺傳信息的特定核苷酸序列。基因通過復制把遺傳信息傳遞給下一代，使后代出現(xiàn)與親代相似的性狀?，F(xiàn)代基因階段從分子水平來看，基因就是DNA分子上的一個個片段現(xiàn)代基因階段

一個基因被間隔區(qū)分成不連續(xù)的若干區(qū)段，這種編碼序列不連續(xù)的間斷基因被稱為斷裂基因。3斷裂基因2跳躍基因

指DNA能在有機體的染色體組內從一個地方跳到另一個地方，它們能從一個位點切除，然后插入同一或不同染色體上的另一個位置?，F(xiàn)代基因階段

一個基因被間隔區(qū)分成不連續(xù)的若干4假基因

現(xiàn)代基因階段5重疊基因

現(xiàn)代對基因的定義：DNA分子中含有特定遺傳信息的

一段核苷酸序列，是遺傳物質的最

小功能單位。不能合成出功能蛋白質的失活基因。不同基因的核苷酸序列有時是可以共用的即重疊的。4假基因

現(xiàn)代基因階段5重疊基因

現(xiàn)代二基因工程的誕生（S.Cohen等獲得了卡那霉素和四環(huán)素雙抗性的轉化子菌落)理論上的三大發(fā)現(xiàn)和技術上的三大發(fā)明對于基因工程的誕生起到了決定性的作用一般認為1973年是基因工程誕生的元年二基因工程的誕生（S.Cohen等獲得了卡那霉素和四環(huán)素1944年，AveryO.T.利用肺炎雙球菌轉化實驗三大發(fā)現(xiàn)1DNA是遺傳物質被證實1944年，AveryO.T.利用肺炎雙球菌轉化實驗三大發(fā)三大發(fā)現(xiàn)1944年，美國洛克菲勒研究所的OswaldAvery等公開發(fā)表了改進的肺炎雙球菌實驗結果

（1）S型菌細胞提取物及其純化的DNA都可使R型菌轉變成S型菌；（2）經(jīng)DNase

處理的S型菌細胞提取物失去了轉化作用（3）經(jīng)胰蛋白酶處理的S型菌細胞提取物仍有轉化作用不僅證實了DNA是遺傳物質，而且證明了DNA可以將一個細菌的性狀轉給另一個細菌，他的工作被稱為是現(xiàn)代生物科學的革命性開端40年代，DNA是遺傳物質被證實三大發(fā)現(xiàn)1944年，美國洛克菲勒研究所的OswaldAveWatson和Crick2DNA雙螺旋模型的提出三大發(fā)現(xiàn)Watson和Crick2DNA雙螺旋模型的提出三大發(fā)現(xiàn)50年代，DNA的雙螺旋模型的提出和DNA復制機理的闡明

1953年，F(xiàn)rancisCrick和JamesWatson搜集了力所能及的資料，提出了DNA的雙螺旋模型。隨后，DNA的半保留復制和半不連續(xù)復制機理也被闡明，為基因工程的誕生奠定了堅實的理論基礎。三大發(fā)現(xiàn)DNA是遺傳物質已被證實，但是DNA是怎樣攜帶并傳遞遺傳信息的？在細胞增殖過程中，DNA是怎樣復制的？因此，對于DNA結構的研究成為了當時生物學家研究的熱點。50年代，DNA的雙螺旋模型的提出和DNA復制機理的闡明Nireberg等為代表的一批科學家3“中心法則”和“操縱子學說”的提出三大發(fā)現(xiàn)Nireberg等為代表的3“中心法則”和“操縱子學說”的60年代，確定了遺傳信息的傳遞方式（中心法則）

以Nireberg等為代表的一批科學家經(jīng)過艱苦的努力，確定了遺傳信息以密碼方式傳遞，每三個核苷酸組成一個密碼子，代表一個氨基酸，到1966年，全部破譯了64個密碼子，并提出了遺傳信息傳遞的“中心法則”。既然，DNA是遺傳信息的載體，那么它是如何傳遞遺傳信息的呢？遺傳信息又是如何控制生物的表型性狀的呢？60年代，確定了遺傳信息的傳遞方式以Nireberg等為代表原核生物的基因調控操縱子模型1961年，JacquesMonod和FancoisJacob提出了原核基因調控的操縱子模型（operonmodel）。原核生物的基因調控操縱子模型1961年，JacquesMo1970年Smith等分離并純化了限制性核酸內切酶HindII，1972年，H.W.Boyer等相繼發(fā)現(xiàn)了ＥcoRI一類重要的限制性內切酶。

4工具酶的發(fā)現(xiàn)和應用三大發(fā)明1970年Smith等分離并純化了限制性核酸內切酶Hind1967年，世界上有五個實驗室?guī)缀跬瑫r發(fā)現(xiàn)DNA連接酶，特別是1970年H.G.Khorana等發(fā)現(xiàn)的T4DNA連接酶具有更高的連接活性。三大發(fā)明4工具酶的發(fā)現(xiàn)和應用1967年，世界上有五個實驗室?guī)缀跬瑫r發(fā)現(xiàn)DNA連接酶，特別1970年，Baltimore等和Temin等在RNA腫瘤病毒中各自發(fā)現(xiàn)了反轉錄酶，完善了中心法則，用于構建cDNA文庫。4工具酶的發(fā)現(xiàn)和應用三大發(fā)明1970年，Baltimore等和Temin等在RNA腫瘤病載體主要是小分子量的復制子如：病毒、噬菌體、質粒。1972年，美國Stanford大學的P.Berg等首次成功地實現(xiàn)了DNA的體外重組；5載體的發(fā)現(xiàn)及其應用三大發(fā)明載體主要是小分子量的復制子如：病毒、噬菌體、質粒。5載體的SV40λ噬菌體EcoRIEcoRIT4連接酶第一個重組分子三大發(fā)明SV40λ噬菌體EcoRIEcoRIT4連接酶第一個重組三大發(fā)明6重組子導入受體細胞技術1944年：肺炎鏈球菌被成功轉化1970年：大腸桿菌才被成功轉化，得益于CaCl2

的應用三大發(fā)明6重組子導入受體細胞技術1944年：肺炎鏈球菌被成1973年，Stanford大學的Cohen等成功地利用體外重組實現(xiàn)了細菌間性狀的轉移。1973年被定為基因工程誕生的元年?；蚬こ陶Q生1973年，Stanford大學的Cohen等成功地利用體外Cohen等的重組實驗示意圖TcrNerEcoRIEcoRIT4連接酶TcrNer雙抗重組菌落基因工程發(fā)展史上首次實現(xiàn)了重組DNA的細菌轉化pSC101質粒DNAR6－5質粒DNACohen等的重組實驗示意圖TcrNerEcoRIEco第二節(jié)基因工程的研究內容一基因工程的概念在分子水平上，提取或合成不同生物的遺傳物質，在體外進行切割、再和某一載體進行拼接重組，然后再將重組的DNA導入宿主細胞內，最后實現(xiàn)目的基因穩(wěn)定復制和表達的過程。第二節(jié)基因工程的研究內容一基因工程的概念在分子水平上，生物工程biologicalengineering遺傳工程geneticengineering基因工程geneengineering分子克隆molecularcloning基因克隆genecloning基因操作genemanipulation重組DNA技術recombinantDNAtechnique一基因工程的概念生物工程biologicalengineerin二基因工程研究的基本步驟1、從生物體中分離得到目的基因（或DNA片段）2、在體外，將目的基因插入能自我復制的載體中得到重組DNA分子。3、將重組DNA分子導入受體細胞中，并進行繁殖。4、選擇得到含有重組DNA分子的細胞克隆，并進行大量繁殖，從而使得目的基因得到擴增。5、進一步對獲得的目的基因進行研究和利用。比如，序列分析、表達載體構建、原核表達以及轉基因研究和利用等。二基因工程研究的基本步驟1、從生物體中分離得到目的基因（或三基因工程的基本流程基因分離酶切載體酶切基因和載體連接導入細菌重組質粒繁殖重組克隆的選擇序列分析和基因表達等研究導入植物細胞三基因工程的基本流程基因分離酶切載體酶切基因和載體連接導入第三節(jié)基因工程的成就和研究進展成就：在醫(yī)藥領域在農業(yè)領域在工業(yè)領域研究進展：第三節(jié)基因工程的成就和研究進展成就：醫(yī)藥領域1977年，激素抑制素的發(fā)酵生產成功。Itakara等，化學合成的激素抑制素基因和大腸桿菌-半乳糖（苷）激酶基因插入到pBR322中得到重組質粒，并通過大腸桿菌生產出含有激素抑制素的嵌合型蛋白，經(jīng)溴化氰處理后釋放出了有生物活性的激素抑制素。首次實現(xiàn)了真核基因的原核表達。用價值幾美元的9升培養(yǎng)液生產出50毫克的生物活性物質，這相當于50萬頭羊腦的提取量。醫(yī)藥領域1977年，激素抑制素的發(fā)酵生產成功。Itakara1978年：Goeddel等，人胰島素的發(fā)酵生產成功。1979年：Goeddel等，又在大腸桿菌中成功表達了人生長激素基因。1980年：Nagata等，遺傳工程菌生產干擾素獲得成功。1981年：用遺傳工程菌生產的生物制劑包括動物口蹄疫疫苗、乙型肝炎病毒表面抗原及核心抗原、牛生長激素等。1982年：重組DNA技術生產的藥物-人胰島素進入商品化生產。1983年：基因工程生產狂犬病疫苗取得突破型進展。1978年：Goeddel等，人胰島素的發(fā)酵生產成功。我國基因工程部分研究進展我國科學家將抗蟲基因導入棉花，獲得了抗蟲植株，對棉蛉蟲的抗蟲效果十分顯著?？裹S矮病、赤霉病、白粉病轉基因小麥和抗青枯病馬鈴薯也已研究成功，開始田間加代繁殖。轉基因抗病蟲植物我國基因工程部分研究進展我國科學家將抗蟲基因乙型肝炎是危害我國人民健康的嚴重疾病，我國乙肝病毒攜帶者1億1千萬人，其中40％左右的慢性肝炎可能發(fā)展成為肝硬化和原發(fā)肝癌。以往乙肝疫苗是從人血清中提取，基因工程乙肝疫苗的研制成功，不僅有巨大的經(jīng)濟效益，而且有巨大的社會效益?；蚬こ桃腋我呙缡俏覈脚鷾释斗攀袌龅牡谝环N高技術疫苗，在20多項指標上達到國際先進水平，獲國家科技進步一等獎。繼乙肝疫苗之后，我國又研制成功了痢疾、霍亂等數(shù)種基因工程疫苗，并經(jīng)國家批準進入臨床試驗?；蚬こ桃呙缫倚透窝资俏：ξ覈嗣窠】档膰乐丶膊。覈腋蓴_素是一種廣譜的抗病毒和抗腫瘤高技術藥物，對防治病毒性肝炎和惡性腫瘤有重要的作用?，F(xiàn)已有了3個品種的基因工程干擾素獲得國家新藥證書，開始大批量生產。除此之外，我國還研制成功了肝癌導向藥物（生物炸彈）、系列惡性腫瘤輔助治療藥物等十余種基因工程藥物，有些已獲試生產文號或進入中試開發(fā)階段?；蚬こ趟幬锔蓴_素是一種廣譜的抗病毒和抗腫瘤高技術藥轉基因動物轉基因動物生物工程基因工程細胞工程酶工程發(fā)酵工程人類健康農業(yè)資源和能源環(huán)境保護生物工程基因工程細胞工程酶工程發(fā)酵工程人類健康農業(yè)資源和能源基因工程基因工程第一章基因工程概述第一節(jié)基因工程的誕生和發(fā)展第二節(jié)基因工程的研究內容第三節(jié)基因工程的成就和前景展望第一章基因工程概述第一節(jié)基因工程的誕生和發(fā)展第一節(jié)基因工程的誕生和發(fā)展順反子階段

摩爾根的基因階段

孟德爾遺傳因子階段

現(xiàn)代基因階段

基因的研究歷史一基因第一節(jié)基因工程的誕生和發(fā)展順反子階段摩爾根的基因階段MendelG.J.(1822-1884)：1856-1864豌豆雜交實驗。Mendel的遺傳因子階段MendelG.J.(1822-1884)：1856-11866年發(fā)表論文，提出分離規(guī)律和獨立分配規(guī)律1900年Mendel遺傳規(guī)律被重新發(fā)現(xiàn)遺傳學的元年Mendel提出：生物的某種性狀是由遺傳因子負責傳遞的。

是顆粒性的，體細胞內成雙存在，生殖細胞內成單存在遺傳因子是決定性狀的抽象符號。1866年發(fā)表論文，提出分離規(guī)律和獨立分配規(guī)律Mendel提格里戈·孟德爾（G.Mendel，1822.7.22-1884.1.6）原名約翰·孟德爾奧地利一個貧寒的農民家庭對自然科學發(fā)生興趣1843年布隆奧古斯丁教派的圣托馬斯修道院教士，1847年擔任神父1854年在德國技術學校獲得講授物理學和自然科學的職位，長達14年1855年他第二次參加教師資格考式，仍舊名落孫山格里戈·孟德爾（G.Mendel，1822.7.22-18孟德爾的《植物雜交的試驗》論文，1865年2月8日和3月8日在布隆自然科學家協(xié)會上宣讀，第二年在該會刊上發(fā)表。此后，默默無聞達35年之久，直到1900年才被三位植物學家（荷蘭的德弗里斯、德國的科倫斯、奧地利的丘歇馬克）各自重新發(fā)現(xiàn)，因此常把1900年看作遺傳學作為一個獨立學科而出現(xiàn)的一年左：德國的科倫斯；中：荷蘭的德弗里斯；右：奧地利的丘歇馬克孟德爾的《植物雜交的試驗》論文，1865年2月8日和3月8日（1）孟德爾的理論超越了當時學者所能接受的水平（2）孟德爾在宣讀和發(fā)表論文時，只是一個神父、中等學校代理教員，不是知名的科學家，科學家們不重視這樣的“小人物”，自然也不會去認真地分析和理解“小人物”提出的理論（3）當時的科學界，正熱衷于達爾文的進化論。達爾文《物種起源》1859年出版后，學者們主要注意力在生物進化的問題為什么默默無聞三十多年、偏偏在1900年被重新發(fā)現(xiàn)呢?這和1899年在英國倫敦召開的第一次遺傳學國際會議（當時稱為“植物雜交工作國際會議”）有密切關系。這次國際會議大大地激發(fā)了學者們進行植物雜交工作，所以第二年（1900年）三位植物學家各自獨立地發(fā)現(xiàn)了孟德爾的論文。這三位學者多年的植物雜交工作，獲得了與孟德爾35年前所發(fā)表的同樣結果為什么默默無聞三十多年、偏偏在1900年被重新發(fā)現(xiàn)呢?（1）孟德爾的理論超越了當時學者所能接受的水平（2）孟德爾在1903年薩頓（W.S.Sutton1877～1916，美國細胞學家）和鮑維里（T.Boveri1862～1915，德國胚胎學家）：薩頓—鮑維里假想:遺傳因子位于染色體上1909年丹麥遺傳學家約翰遜（W.Johansen1859～1927）：提出“基因”概念，以此來替代孟德爾假定的“遺傳因子”

，另外還提出了“基因型”與“表現(xiàn)型”

，初步闡明了基因與性狀的關系不過此時的基因仍然是一個未經(jīng)證實的，僅靠邏輯推理得出的概念1903年薩頓（W.S.Sutton1877～1916，1909年丹麥遺傳學家Johannsen(1859-1927)：發(fā)表了“純系學說”首先提出了“基因”的概念，代替了Mendel“遺傳因子”的概念。但沒有提出基因的物質概念。Morgan的基因階段1909年丹麥遺傳學家Johannsen(1859-1921910年以后，MorganT.H.等提出了基因的連鎖遺傳規(guī)律。說明了基因是在染色體上占有一定空間的實體。基因不再是抽象符號，被賦予物質內涵。連鎖遺傳規(guī)律的提出兩對（或兩對以上）的等位基因位于同一對同源染色體上，在遺傳時位于同一個染色體上的不同（非等位）基因常常連在一起不相分離，進入同一配子中1910年以后，MorganT.H.等提出了基因的連鎖遺傳順反子階段1957年：本澤爾（SeymourBenzer，美國分子生物學家）以T4噬

菌體為材料，在DNA分子水平上研究基因內部的精細結

構，提出了順反子（cistron）概念順反子：遺傳功能單位，1個順反子決定一條多肽鏈。早期的基因概念是把基因作為決定性狀的最小單位、突變的最小單位和重組的最小單位，后來，這種“三位一體”的概念不斷受到新發(fā)現(xiàn)的挑戰(zhàn)20世紀50年代以后，隨著分子遺傳學的發(fā)展，1953年在沃森和克里克提出DNA的雙螺旋結構以后，人們普遍認為基因是DNA的片段，確定了基因的化學本質。一個順反子決定一條多肽鏈，順反子也可以理解為是基因的同義詞。順反子概念把基因具體化為DNA分子的一段序列，它負責傳遞遺傳信息，是決定一條多肽鏈的完整的功能單位順反子階段1957年：本澤爾（SeymourBenzer，順反子是一個遺傳功能單位，一個順反子決定一條多肽鏈，這就使以前一個基因一種酶的假說發(fā)展為一個基因一種多肽的假說能產生一種多肽的是一個順反子，順反子也就是基因的同義詞順反子可以包含一系列突變單位──突變子突變子是DNA中構成基因的一個或若干個核苷酸由于基因內的各個突變子之間有一定距離，所以彼此間能發(fā)生重組，這樣，基因就有了第三個內涵──“重組子”。重組子代表一個空間單位，它有起點和終點，可以是若干個密碼子的重組，也可以是單個核苷酸的互換。如果是后者，重組子也就是突變子。順反子概念把基因具體化為DNA分子的一段序列，它負責傳遞遺傳信息，是決定一條多肽鏈的完整的功能單位；但它又是可分的，組成順反子的核苷酸可以獨自發(fā)生突變或重組，而且基因與基因之間還有相互作用基因排列位置的不同，會產生不同的效應順反子是一個遺傳功能單位，一個順反子決定一條多肽鏈，這就使以現(xiàn)代基因階段從分子水平來看，基因就是DNA分子上的一個個片段，經(jīng)過轉錄和翻譯能合成1條完整的多肽鏈?？墒?，通過近年來的研究，認為這個結論并不全面，因為有些基因，如rRNA和tRNA基因只有轉錄功能而沒有翻譯功能。另外，還有一類基因，其本身并不進行轉錄，但可以對鄰近的結構基因的表達起控制作用，如啟動基因和操縱基因。從功能上講，能編碼多肽鏈的基因稱為結構基因；啟動基因、操縱基因和編碼阻遏蛋白、激活蛋白的調節(jié)基因屬于調控基因1操縱子操縱基因與其控制下的一系列結構基因組成1個功能單位，稱為操縱子

（啟動基因＋操縱基因＋結構基因）基因是遺傳的物質基礎，是DNA或RNA分子上具有遺傳信息的特定核苷酸序列。基因通過復制把遺傳信息傳遞給下一代，使后代出現(xiàn)與親代相似的性狀。現(xiàn)代基因階段從分子水平來看，基因就是DNA分子上的一個個片段現(xiàn)代基因階段

一個基因被間隔區(qū)分成不連續(xù)的若干區(qū)段，這種編碼序列不連續(xù)的間斷基因被稱為斷裂基因。3斷裂基因2跳躍基因

指DNA能在有機體的染色體組內從一個地方跳到另一個地方，它們能從一個位點切除，然后插入同一或不同染色體上的另一個位置?，F(xiàn)代基因階段

一個基因被間隔區(qū)分成不連續(xù)的若干4假基因

現(xiàn)代基因階段5重疊基因

現(xiàn)代對基因的定義：DNA分子中含有特定遺傳信息的

一段核苷酸序列，是遺傳物質的最

小功能單位。不能合成出功能蛋白質的失活基因。不同基因的核苷酸序列有時是可以共用的即重疊的。4假基因

現(xiàn)代基因階段5重疊基因

現(xiàn)代二基因工程的誕生（S.Cohen等獲得了卡那霉素和四環(huán)素雙抗性的轉化子菌落)理論上的三大發(fā)現(xiàn)和技術上的三大發(fā)明對于基因工程的誕生起到了決定性的作用一般認為1973年是基因工程誕生的元年二基因工程的誕生（S.Cohen等獲得了卡那霉素和四環(huán)素1944年，AveryO.T.利用肺炎雙球菌轉化實驗三大發(fā)現(xiàn)1DNA是遺傳物質被證實1944年，AveryO.T.利用肺炎雙球菌轉化實驗三大發(fā)三大發(fā)現(xiàn)1944年，美國洛克菲勒研究所的OswaldAvery等公開發(fā)表了改進的肺炎雙球菌實驗結果

（1）S型菌細胞提取物及其純化的DNA都可使R型菌轉變成S型菌；（2）經(jīng)DNase

處理的S型菌細胞提取物失去了轉化作用（3）經(jīng)胰蛋白酶處理的S型菌細胞提取物仍有轉化作用不僅證實了DNA是遺傳物質，而且證明了DNA可以將一個細菌的性狀轉給另一個細菌，他的工作被稱為是現(xiàn)代生物科學的革命性開端40年代，DNA是遺傳物質被證實三大發(fā)現(xiàn)1944年，美國洛克菲勒研究所的OswaldAveWatson和Crick2DNA雙螺旋模型的提出三大發(fā)現(xiàn)Watson和Crick2DNA雙螺旋模型的提出三大發(fā)現(xiàn)50年代，DNA的雙螺旋模型的提出和DNA復制機理的闡明

1953年，F(xiàn)rancisCrick和JamesWatson搜集了力所能及的資料，提出了DNA的雙螺旋模型。隨后，DNA的半保留復制和半不連續(xù)復制機理也被闡明，為基因工程的誕生奠定了堅實的理論基礎。三大發(fā)現(xiàn)DNA是遺傳物質已被證實，但是DNA是怎樣攜帶并傳遞遺傳信息的？在細胞增殖過程中，DNA是怎樣復制的？因此，對于DNA結構的研究成為了當時生物學家研究的熱點。50年代，DNA的雙螺旋模型的提出和DNA復制機理的闡明Nireberg等為代表的一批科學家3“中心法則”和“操縱子學說”的提出三大發(fā)現(xiàn)Nireberg等為代表的3“中心法則”和“操縱子學說”的60年代，確定了遺傳信息的傳遞方式（中心法則）

以Nireberg等為代表的一批科學家經(jīng)過艱苦的努力，確定了遺傳信息以密碼方式傳遞，每三個核苷酸組成一個密碼子，代表一個氨基酸，到1966年，全部破譯了64個密碼子，并提出了遺傳信息傳遞的“中心法則”。既然，DNA是遺傳信息的載體，那么它是如何傳遞遺傳信息的呢？遺傳信息又是如何控制生物的表型性狀的呢？60年代，確定了遺傳信息的傳遞方式以Nireberg等為代表原核生物的基因調控操縱子模型1961年，JacquesMonod和FancoisJacob提出了原核基因調控的操縱子模型（operonmodel）。原核生物的基因調控操縱子模型1961年，JacquesMo1970年Smith等分離并純化了限制性核酸內切酶HindII，1972年，H.W.Boyer等相繼發(fā)現(xiàn)了ＥcoRI一類重要的限制性內切酶。

4工具酶的發(fā)現(xiàn)和應用三大發(fā)明1970年Smith等分離并純化了限制性核酸內切酶Hind1967年，世界上有五個實驗室?guī)缀跬瑫r發(fā)現(xiàn)DNA連接酶，特別是1970年H.G.Khorana等發(fā)現(xiàn)的T4DNA連接酶具有更高的連接活性。三大發(fā)明4工具酶的發(fā)現(xiàn)和應用1967年，世界上有五個實驗室?guī)缀跬瑫r發(fā)現(xiàn)DNA連接酶，特別1970年，Baltimore等和Temin等在RNA腫瘤病毒中各自發(fā)現(xiàn)了反轉錄酶，完善了中心法則，用于構建cDNA文庫。4工具酶的發(fā)現(xiàn)和應用三大發(fā)明1970年，Baltimore等和Temin等在RNA腫瘤病載體主要是小分子量的復制子如：病毒、噬菌體、質粒。1972年，美國Stanford大學的P.Berg等首次成功地實現(xiàn)了DNA的體外重組；5載體的發(fā)現(xiàn)及其應用三大發(fā)明載體主要是小分子量的復制子如：病毒、噬菌體、質粒。5載體的SV40λ噬菌體EcoRIEcoRIT4連接酶第一個重組分子三大發(fā)明SV40λ噬菌體EcoRIEcoRIT4連接酶第一個重組三大發(fā)明6重組子導入受體細胞技術1944年：肺炎鏈球菌被成功轉化1970年：大腸桿菌才被成功轉化，得益于CaCl2

的應用三大發(fā)明6重組子導入受體細胞技術1944年：肺炎鏈球菌被成1973年，Stanford大學的Cohen等成功地利用體外重組實現(xiàn)了細菌間性狀的轉移。1973年被定為基因工程誕生的元年。基因工程誕生1973年，Stanford大學的Cohen等成功地利用體外Cohen等的重組實驗示意圖TcrNerEcoRIEcoRIT4連接酶TcrNer雙抗重組菌落基因工程發(fā)展史上首次實現(xiàn)了重組DNA的細菌轉化pSC101質粒DNAR6－5質粒DNACohen等的重組實驗示意圖TcrNerEcoRIEco第二節(jié)基因工程的研究內容一基因工程的概念在分子水平上，提取或合成不同生物的遺傳物質，在體外進行切割、再和某一載體進行拼接重組，然后再將重組的DNA導入宿主細胞內，最后實現(xiàn)目的基因穩(wěn)定復制和表達的過程。第二節(jié)基因工程的研究內容一基因工程的概念在分子水平上，生物工程biologicalengineering遺傳工程geneticengineering基因工程geneengineering分子克隆molecularcloning基因克隆genecloning基因操作genemanipulation重組DNA技術recombin