基因工程(GeneEngineering)

----緒論基因？？

基因工程：通過基因操作，將目的基因或DNA片段與合適的載體連接轉入目標生物細胞，通過復制、轉錄、翻譯外源目的基因以及蛋白質的活性表達，使轉基因生物獲得新的遺傳性狀的操作?；虿僮鳎褐笇蜻M行分離、分析、改造、檢測、表達、重組和轉移等操作的總稱。

優點：

1、打破了難以突破的物種之間的界限。

可以使原核生物與真核生物之間、動物與植物之間、甚至人與其他生物之間的遺傳信息進行重組和轉移。

2、物種的定向改良；

3、創造新物種；

4、基因治療；

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SWEETPOTATO羽狀花葉病毒(sweetpotatofeatherymottlevirus，SPFMV)將半胱氨酸蛋白酶抑制劑基因(OryzacystationI，OCI)導入甘薯品種，獲得抗SPFMV的甘薯新品種，解決田間帶毒率50％以上，產量損失可達30％以上。解決甘薯因病毒病退化的問題。理論依據：1不同基因具有相同的物質基礎2基因是可以切割的3基因是可以轉移的4多肽與基因之間存在對應關系5遺傳密碼是通用的6基因可以通過復制把遺傳信息傳給下一代基因工程的技術流程1目的基因的克隆

目的基因是人們所需要轉移或改造的基因。蘇云金芽孢桿菌（Bacillusthuringiensis）的抗蟲基因植物的抗病（抗病毒、抗細菌）基因種子貯藏蛋白的基因人的胰島素基因、干擾素基因來源：⑴從供體細胞的DNA中直接分離基因⑵人工合成基因基因操作的基本步驟2載體的準備載體(vector)：能攜帶外源基因（或DNA片段）進入細胞復制、整合或表達的工具。

例：質粒載體

λ噬菌體載體

M13噬菌體載體人工染色體載體基因操作的基本步驟3目的基因與載體的連接4重組DNA的轉化、轉染、轉導

常用的宿主細胞有：大腸桿菌

枯草桿菌

土壤農桿菌

酵母菌

動植物細胞

基因操作的基本步驟5重組體的篩選和鑒定6重組體的大量培養，外源基因表達效應分析與開發應用。檢測：通過檢測標記基因的有無來判斷目的基因是否導入。表達：通過特定性狀的產生與否來確定目的基因是否表達。

基因操作的基本步驟基因工程研究簡史1859年

英國生物學家達爾文發表《物種起源》，第一次用大量事實和系統的理論論證了生物進化的普遍規律。

查爾斯·羅伯特·達爾文

（CharlesRobertDarwin，1809.2.12—1882.4.19）

英國博物學家，生物學家，進化論的奠基人

1865年

瑞士科學家米歇爾發現核酸。1866年

奧地利生物學家孟德爾發表論文“植物雜交試驗”，提出了遺傳學的分離定律、自由組合定律和遺傳因子學說。1879年

德國生物學家弗萊明發現細胞核內的染色體。1903年

美國細胞學家薩頓發現了遺傳因子與染色體的平行關系，提出了遺傳的染色體學說。

1915年

美國生物學家摩爾根創立了現代遺傳學的基因學說基因工程研究簡史1924年

德國細胞學家福爾根發現了核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）。1927年

美國遺傳學家繆勒發現X射線照射可人工誘使遺傳基因發生突變。

1929年

俄裔美國生物化學家列文發現核酸堿基的主要成份是腺膘呤、鳥膘呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶。1938年

美國生物學家、遺傳學家比德爾與美國生物化學家塔特姆提出遺傳基因通過一定的化學反應起作用的理論。

1943年

德裔美國生物學家、物理學家德爾布呂克，意大利裔美國生物學家盧里亞，美國遺傳學家赫爾希合作發現了病毒的復制機制。1952年，他們又分別發現在上述復制機制中起決定性作用的遺傳物質是DNA?；蚬こ萄芯亢喪?944年

美國細菌學家艾弗里首次證明DNA是遺傳信息的載體。1946年

美國生物化學家塔特姆與美國遺傳學家萊德伯格合作發現了兩種細菌混合培養時發生了“雜交”現象，實現了基因重組。1948年

挪威科學家弗伯格提出了DNA螺旋結構的結論。1951年

美國女遺傳學家麥克林托克提出了可移動的遺傳基因（即“跳躍基因”）學說。1952年

美國遺傳學家萊德伯格發現了通過噬菌體的“轉導”實現的不同細菌間的基因重組現象。1953年

美國生物學家沃森、英國生物物理學家克里克在英國女生物學家富蘭克林和英國生物學家威爾金斯等人研究成果的基礎上，首先建立了DNA的雙螺旋結構模型，并提出了DNA的復制機制。

基因工程研究簡史1954年

俄裔美國物理學家伽莫夫提出蛋白質的遺傳密碼是由3個堿基的排列組合而成的假說。1955年

華裔生物學家蔣有興、瑞典生物學家萊溫確認人體的46條染色體。1956年

美國生物化學家科恩伯格與美國生物化學家奧喬亞用人工合成的方法制得了DNA和RNA。1958年

英國生物物理學家克里克提出了蛋白質合成的“中心法則”。

巴基斯坦裔美國生物化學家霍拉納開始已用化學的方法合成64種可能的遺傳密碼，并測試它們的活性。

法國醫學家勒熱內發現先天愚型癡呆癥的病因是第21號染色體畸型，這是人類第一次發現染色體異常導致的疾病?；蚬こ萄芯亢喪?961年

法國生物化學家、分子生物學家雅各布與法國生物學家莫諾合作提出了“信使核糖核酸”（mRNA）和“操縱子”概念，闡明了RNA在遺傳過程中的信息傳遞作用和乳糖操縱子在蛋白質生物合成中的調節控制機制。

美國生物化學家尼倫伯格發現了第一個遺傳密碼--苯丙氨酸的密碼是RNA上的尿密腚（UUU）。1967年

美國生物化學家霍利確定了丙氨酰轉移核糖核酸（tRNA）的76個核苷酸的順序及在蛋白質合成中的作用。1963年

巴基斯坦裔美國生物化學家霍拉納、美國生物化學家尼倫伯格、美國生物化學家奧喬亞等人測出了20種氨基酸的遺傳密碼。

基因工程研究簡史1965年

美國生物化學家霍利首次分析出丙氨酸tRNA所含的全部76個核苷酸的排列順序。

瑞士微生物遺傳學家阿爾伯首次從理論上提出了生物體內存在著一種具有切割基因功能的限制性內切酶。并于1968年成功分離出I型限制性內切酶。

1967年

法國免疫學家、醫學家J·多塞發現并闡明控制免疫反應的細胞表面遺傳決定結構。1970年

美國分子生物學家、遺傳學家史密斯分離出了II型限制性內切酶。1971年，美國微生物遺傳學家內森斯使用II型限制性內切酶首次完成了對基因的切割。

基因工程研究簡史1972年

美國生物化學家伯格首次將剪切后的不同DNA分子連接組成新的DNA分子，首創基因重組技術。

巴基斯坦裔美國生物化學家霍拉納合成了含有77個核苷酸的DNA長鏈，1976年又合成了第一個具有生物活性的基因--共有206個核苷酸的DNA長鏈。

1973年

美國分子生物學家科恩、美國生物化學家博耶合作完成了將兩種不同基因拼接的復合基因引入細菌的實驗，并申報了第一個基因重組技術專利。

1975年

英國生物化學家桑格發明了確定RNA和DNA分子中堿基排列順序的技術。

美國分子生物學家吉爾伯特發明了DNA堿基的快速分析方法。

德國免疫學家克勒、英國生物化學家米爾斯坦合作開發出了單克隆抗體技術。基因工程研究簡史1978年

美國哈佛大學的科學家利用DNA重組技術生產出胰島素。

1978年

美國分子生物學家奧爾特曼和美國化學家切赫分別發現了RNA具有酶的生物催化功能。1979年

加拿大生物化學家史密斯發明能夠重新編組DNA的定點突變技術──“寡聚核苷酸定點突變法”。1980年

瑞士和美國科學家利用DNA重組技術使細菌生產出干擾素。1981年

美國應用單克隆抗體技術首次檢測出世界上第一例艾滋病人。

基因工程研究簡史1983年

美國生物化學家穆利斯發明利用“聚合酶鏈反應法”（PCR）。該技術可從極其微量的樣品中大量生產DNA分子，使基因工程又獲得了一個新的工具。

第一株轉基因植物在美國誕生。1985年

意大利裔美國病毒學家杜爾貝科提出“人類基因組計劃”。1986年

第一只胚胎細胞克隆動物（綿羊）在英國誕生。1990年

“人類基因組計劃”正式啟動。1996年

第一只體細胞克隆動物（綿羊）“多莉”在英國誕生。基因工程研究簡史1998年

中、日、美、英、韓五國代表制定“國際水稻基因組測序計劃”。1999年

國際人類基因組計劃聯合研究小組宣布完整破譯出人體第22對染色體的遺傳密碼。2000年

中、美、日、德、法、英6國科學家聯合宣布成功繪制出人類基因組草圖。

“中國超級雜交水稻基因組計劃”正式啟動。

2001年

中、美、日、德、法、英6國科學家聯合公布了人類基因組圖譜及初步分析結果。基因工程研究簡史2003年

第一只體細胞克隆動物（綿羊）“多莉”死亡。

中國大陸、臺灣、香港科學家宣布聯手啟動“中華人類基因組單體型圖”計劃。

中、美、日、德、法、英6國科學家聯合宣布完成人類基因序列圖。

中、美科學家分別測定出非典型肺炎病毒的基因圖譜。

2004年

韓國科學家克隆人類胚胎。

發現“垃圾DNA”（“垃圾DNA”是那些科學家尚未發現其作用的人類染色體及基因組中的部分DNA）的重要作用，它是人類基因結構中已知基因之間的基本配對，扮演著重要角色。2005年3月，人類X染色體測序工作基本完成，并公布了該染色體基因草圖。基因工程的應用1基因工程醫學研究

1.1基因工程藥物研究科學研究證明，一些困擾人類健康的主要疾病，例如心腦血管疾病、糖尿病、肝病、癌癥等都與基因有關。依據已經破譯的基因序列和功能，找出這些基因并針對相應的病變區位進行藥物篩選，甚至基于已有的基因知識來設計新藥，就能“有的放矢”地修補或替換這些病變的基因，從而根治頑癥。轉基因抗乙肝西紅柿，雖然不能治愈乙肝，但一年只吃幾個抗乙肝西紅柿，就完全能代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西紅柿屬于轉基因食品，就是將乙肝疫苗植入西紅柿內，經過多代繁殖，使轉入的基因穩定化。用轉基因的植物生產藥物

1990年，美國醫學家安德森對一例患腺苷脫氨酶(ADA)缺乏癥的4歲女孩謝德爾進行基因治療。該女孩由于先天缺乏ADA基因，自身不能生產ADA，先天免疫功能不全，只能生活在無菌的隔離帳里。他們將含有這個女孩自己的白血球的溶液輸入她左臂的一條靜脈血管中，這種白血球都已經過改造，有缺陷的基因已經被健康的基因所替代。在以后的10個月內她又接受了7次這樣的治療，同時也接受特定抗體的治療。經治療后，免疫功能日趨健全，能夠走出隔離帳，過上了正常人的生活?；蛑委煛吕绹t學家安德森謝德爾，1999

人類基因組計劃(HGP)

1986年，著名生物學家、諾貝爾獎獲得者雷納托杜爾貝科（RenatoDulbecco）在Science雜志上率先提出“人類基因組計劃”（HumanGenomicProject,簡稱HGP）。。2001年8月26日，人類基因組“中國卷”的繪制工作宣告完成人類基因組計劃與阿波羅登月計劃、曼哈頓原子彈計劃并稱為人類科學史上的三大計劃。

目前，一些國家人口的平均壽命已突破80歲，中國也突破了70歲。有科學家預言，隨著癌癥、心腦血管疾病等頑癥的有效攻克，在2020至2030年間，可能出現人口平均壽命突破100歲的國家。到2050年，人類的平均壽命將達到90至95歲。

可以預見，在今后的四分之一世紀里，科學家們就可能揭示人類大約5000種基因遺傳病的致病基因，從而為癌癥、糖尿病、心臟病、血友病等致命疾病找到基因療法。

1.2基因診斷