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第 章 基因工程
1、 什么是 基因工程:
基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,通过体外 DNA 重组和转基因技术,
赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程
是在 DNA 分子水平上进行设计和施工的,又叫做 DNA 重组技术。
2、基因工程的诞生(三个理论和三个技术):
基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科基础上发展起来的,正是这些
学科的基础理论和相关技术的发展催生了基因工程,具体有三大理论发现和三个技术突破。
1) 理论基础:DNA 是遗传物质;DNA 分子的双螺旋结构和半保留复制;遗传密码
的通用性和遗传信息传递的方式;
2) 技术基础:限制性核酸内切酶的发现与 DNA 的切割;DNA 连接酶的发现与 DNA
片段的连接;基因工程载体的构建与应用
理论上的三大发现
⑴、发现了遗传物质——DNA
1944 年,艾弗里(O.T.Avery )的肺炎双球菌转化实验
⑵、揭示了遗传物质的分子机制:DNA 分子的双螺旋结构和半保留复制
1953 年,沃森(J.D.Watson )和克里克(F.Crick)的DNA 双螺旋结构模型、半保
留复制图,获 1958 年诺贝尔奖。
⑶、确立了遗传信息的传递方式:以密码形式传递
1963 年,美国尼伦伯格(M.W.Nirenber )和马太(H.Matthaei )确立了遗传信息
(3 =1 =1 aa)
以密码形式传递,破译了编码氨基酸的遗传密码 个核苷酸 个密码子 个 。
技术上的三大突破
⑴、世界上第一个重组 DNA 实验:实现不同来源 DNA 的体外重组
1972 年斯坦福大学化学家伯格(P.Ber )借助内切酶和连接酶将猴病毒SV40 的
DNA λ DNA DNA
和大肠杆菌 噬菌体的 在试管中连接在了一起,第一次成功地实现了 的
体外重组。
⑵、第一个基因克隆实验:重组 DNA 表达实验,是世界上第一个基因工程实验
1973 年美国斯坦福大学医学院遗传学家科恩(S.Cohen )将体外构建的含有四环素
和卡那霉素抗性基因的重组质粒导入大肠杆菌,获得了具有双抗性的大肠杆菌转化子,
成功完成了第一个基因克隆实验。是基因工程诞生的标志。
⑶、第一个真核基因在原核生物中的表达:第一次实现了异源真核基因在原核生物中
的表达
1974 年,科恩(S.Cohen )和博耶(H.Boyer)将非洲爪蟾编码核糖体基因的DNA
片断同 pSC101 质粒重组,并导入大肠杆菌细胞,结果表明动物基因已进入大肠杆菌并
转录出相应的 mRNA 产物,第一次实现了异源真核基因在原核生物中的表达。
1.1 重组 DNA 技术的基本工具
一、DNA 基因工程的基本工具
DNA 基因工程至少需要三种工具:
“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶)
DNA
“分子缝合针”—— 连接酶
“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体
1、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶)
1
()来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的。
2 DNA
()功能:能识别双链 分子的某种特定的核苷酸序列,且使每一条链中特定部
位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开,因此具有专
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