基因工程绪论

二十一世纪——生命科学世纪基因工程酶工程发酵工程细胞工程蛋白质工程本讲的主要内容一、基因工程的定义二、基因工程的理论依据三、基因工程的主要研究内容与技术路线四、基因工程的发展史五、基因工程的应用六、基因工程的安全性基因是什么？一、基因工程的定义

显微镜下看到的人类染色体基因是什么？基因的概念：基因是具有生物学功能的、在染色体上占据一定位置的一段核苷酸序列，是分子遗传的功能单位。基因工程定义基因工程(geneengineering),也叫

---分子克隆(molecularcloning)---基因操作(genemanipulation)---重组DNA技术(recombinantDNAtechnology)基因工程的定义

在体外把核酸分子（DNA的分离、合成）插入载体分子，构成遗传物质的新组合（重组DNA），引入原先没有这类分子的受体细胞内，稳定地复制表达繁殖，培育符合人们需要的新品种（品系），生产人类急需的药品、食品、工业品等。基因工程的主要特征：

1、具跨越天然物种屏障的能力。

2、强调了确定的DNA片段在新寄主细胞中的扩增。二、基因工程的理论依据不同基因具有相同的物质基础基因呈线性排列在DNA上并可切割、转移基因与多肽存在对应关系遗传密码具有通用性基因可以通过复制把遗传信息传递给下一代三、基因工程的主要研究内容与技术路线基因工程的主要研究内容1、目的基因的分离2、DNA的体外重组（载体、受体系统等）3、重组DNA分子转移到受体细胞及其筛选4、基因在受体细胞内的扩增、表达、检测及其分析。基因工程的主要技术路线：见P2生物材料克隆载体获得目的基因重组DNA转基因生物受体细胞克隆子如农杆菌介导的植物转基因四、基因工程的发展史1、准备阶段1944年，AVERY证明遗传物质是DNA；

1953年，J.Watson和F.Crick根据DNA结晶的X-衍射图谱和分子模型提出核酸双螺旋结构；

1958年Crick将生物遗传信息的这种传递方式称为中心法则；

20世纪60－70年代，基因工程相关酶的发现与应用中心法则示意图DNARNA蛋白质复制复制转录反转录翻译◄2、基因工程问世1972年，美国人D.BerySV40DNA

EcoRIλ-PhageEcoRI

重组DNA分子（杂种）T4连接酶

1973年，RSF1010PlasmidAmprPSC101PlasmidTcrE.coliEcoRI连接1974年后非洲爪蟾核糖体基因PSC101PlasmidTcrE.coliEcoRI连接真正打破物种屏障!!3、基因工程的迅速发展阶段1980年，通过显微注射培育世界第一个转基因动物－－－转基因小鼠；1983年，通过农杆菌介导法培育出世界第一个转基因植物－－－转基因烟草；此后，转基因进入飞速发展阶段，包括利用此技术进行动物、植物、微生物的改良与生产药品、食物等。五、基因工程的应用1、20世纪80年代开始基因工程药物生产▲方向：开发用于治疗癌症、心脑血管疾病、艾滋病、遗传病等各种重大疾病药物；▲药物领域：细胞因子、生长因子、疫苗、基因治疗、疾病诊断；▲药物生产:---主要是利用生物技术结合微生物的特点进行药物生产。如美国，1982年FDA批准第一个基因工程药品——重组人胰岛素上市，主要采用大肠杆菌表达系统，年产1200公斤，年产值9亿美元；中国，1989年第一个拥有知识产权的基因工程药物---重组人干扰素α1b（IFN）上市。2001年，美国已有：

117种基因工程药物、疫苗上市

500多种处于临床研究

2000多种处于研发阶段美国基因工程药物药品销售额：

-1996年，80亿美元

-2000年，300亿美元我国已商品化的基因工程药物名称适应症上市年份α1b干扰素(外用)病毒性角膜炎1989α1b干扰素乙肝、丙肝1996α2a干扰素乙肝、丙肝1997α2b干扰素乙肝、丙肝1996γ干扰素类风湿1994白介素-2（IL-2）癌症辅助治疗1997粒细胞集落刺激因子（G-CSF）化疗蛋白细胞1997红细胞生成素（EPO）再障贫血1997链激酶（SK）溶栓1996碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）烧伤或创伤外用药1996表皮生长因子（EGF）烧伤或创伤外用药1997重组人胰岛素糖尿病1998重组人生长激素激素缺乏19982、基因工程在工农业方面的发展利用转基因技术引入来自其它物种的外源DNA，培育出符合人们需要的新品种，应用于农业生产。研究方向：转基因植物：提高抗性，改良品质转基因动物：用作生物反应器转基因微生物：杀虫、抗病、联合固氮植物主要改良性状：抗病毒病—导入病毒外壳蛋白（CP）基因（1983）抗虫---导入苏云金杆菌（BT）的杀虫蛋白基因（1987），抗虫棉花抗除草剂---转入莽草酸羟基乙酰转移酶基因（EPSPS）而耐除草剂草甘膦（1987），转基因大豆改良品质，延长保存期---转多聚半乳糖醛酸酶（PG），耐储存番茄导入可导致雄性不育的基因.国际转基因发展状况：1983-1985年，美国华盛顿大学和孟山都公司研究生产第一批转基因作物和产品—抗除草剂转基因烟草。到2001年，全球100多种转基因作物产品获准上市，4000多种转基因作物生产加工食品。转基因主要作物