第1讲 基因工程概论-鲁耀邦.pptVIP

第一讲　绪论 教学目的与要求 基因工程总论 教学大纲 参考书目 ◆教学目的与要求 基因工程学自20世纪70年代初期诞生以来，在短短的30多年间已经取得了许多令世人瞩目的成就，成为当代生命科学研究领域中最具生命力、最引人关注的前沿学科之一，是现代分子生物学与生物技术的核心内容。 本课程充分考虑到我院研究生的来源及其知识结构的特点，着重加强有关基因工程原理部分的讲授，并努力将基因工程学同分子生物学、分子遗传学以及生物化学等基础学科有机地联系起来进行讨论。在内容安排上，强调基础性、先进性、系统性和实用性，同时也努力反映国内外有关学者的必威体育精装版研究成果。 ◆教学目的与要求 本课程为分子生物学、分子遗传学、发育生物学、细胞生物学、生物化学等有关专业研究生的学科基础课，同时也是植物学、动物学以及微生物学等专业研究生的重点选修课。我们期望不同专业的研究生在修完本课程之后，能够较为系统、全面地掌握基因工程的基础知识和必威体育精装版进展，并能跟上该专业学科的发展进程。 ◆教材与参考书 吴乃虎，基因工程原理(第二版，上册)，科学出版社，1998 吴乃虎，基因工程原理(第二版，下册)，科学出版社，2001 楼士林等，基因工程(第一版)，科学出版社，2002 吴乃虎、张方、黄美娟，基因工程术语，科学出版社，2005 GENE VII或VIII 分子克隆实验指南(第三版) 基因工程概论 基因工程的主要技术 基因工程的酶学基础 基因克隆的载体与受体 目的基因的克隆与分离 克隆基因的检测与功能鉴定 克隆基因的表达与产物纯化 基因表达的调控 ◆（1）基因学说的创立 基因的最基本性质是在一个多世纪前由孟德尔(G. Mendel)定义的。由他提出的两大定律——分离律与独立分配律可总结出：A、基因是一种由亲代传到子代的特殊因子——遗传因子(hereditary factor)；B、基因可能存在变异的形式。(1857-1864，豌豆杂交) 孟德尔碗豆杂交实验 ◆（1）基因学说的创立 1909年，丹麦生物学家W. Johannsen根据希腊文“给予生命”之义，创造了基因(gene)一词，替代了孟德尔的“遗传因子”。遗传性状的符号，尚未具体涉及基因的物质概念。 1910年左右，摩尔根(T. H. Morgan)学派对基因学说的建立作出了卓越的贡献。他们通过果蝇突变体的研究第一次将代表某一特定性状的基因同某一特定的染色体联系了起来，创立了遗传的染色体理论，使基因学说得到了普遍的承认。(1910-1915) 摩尔根“果蝇的伴性实验” ◆（2）基因与DNA分子 在人们认识核酸的过程中，1928年发现的“转化”现象具有重要作用。肺炎双球菌能够通过引起肺炎杀死老鼠。这种细菌的有毒物质被认为是它的外壳多糖，是一种细菌表面的物质，能够避免细菌被宿主破坏掉。不同类型的肺炎双球杆菌有不同的外壳多糖。但它们都有平滑的表面。 已死亡的病菌中的参与转化的那一部分物质称之为转化物。1944年Avery和他的同事们的实验表明转移物的化学组成实际上就是脱氧核糖核酸（DNA）。 图1.1 转化过程的核心是DNA 这个结果说明了原核生物的遗传物质也是DNA，还为细菌和高等生物的遗传提供了一种独特的观点。 原文对图1.1的结果是这样分析的：这种引入的物质，就它的化学和物理性质而言，看起来是高度聚合且有粘性的DNA。另一方面，III 型外壳多糖的合成是由可转移的物质激发的，它是由不含氮的多糖组成。因此我们认为，引入的物质以及反过来产生的产物在化学上是不同的，在功能上有生物特异性，两者对于决定它们所在细胞的特异性是必须的。 这个讨论描述了遗传物质及表达产物之间的区别，为后来的研究奠定了重要的理论基础。 当可转移分子被发现由DNA组成之后，下一步需要证明的就是DNA可在一个完全不同的体系中提供遗传物质。 1952 年，Hershey和Chase用放射性标记T2噬菌体感染细菌 (32P 标记DNA，35S标记蛋白质) 的实验进一步说明了不管是在细胞基因组中还是病毒中，遗传物质就是DNA这一结论。 图 1.2 说明了这个试验的结果。 图 1.2 T2 噬菌体的遗传物质被证明是DNA(捣碎实验)。 本实验直接表明父代噬菌体的DNA进入到细菌中，变成了子代噬菌体的一部分，恰好符合是遗传物质的遗传特性。 ◆（2）基因与DNA分子 证明了DNA是遗传物质和基因的载体之后，遗传学家和分子生物学家进而着手研究维系生命现象的基础——DNA分子的自我复制过程，以揭示遗传信息是怎样从亲代准确地传递到子代的本质。 这个问题是在1953年J. Watson和F. Crick创立DNA双螺旋结构模型之后才逐步得到解决的。 ◆（2）基因与DNA分子 DNA双螺旋模型的提出基于以下三个方面的发现： X光衍射实验