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基因工程1

2012-11-26 29 侵权/举报
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第一章   基因工程概论

第一节 基因工程的基本概述

 一、基因工程的基本概念

 1、基因工程的基本定义:
   按照预先设计好的蓝图,利用现代分子生物学技术,特别是酶学技术,对遗 传物质DNA直接进行体外重组操作与改造,将一种生物(供体)的基因转移到另 外一种生物(受体)中去,从而实现受体生物的定向改造与改良。
 广义基因工程:DNA重组技术的产业化设计与应用。分为上游和下游技术。
 2、上游技术:外源基因重组、克隆和表达的设计与构建(狭义基因工程)
 3、下游技术:含有外源基因的生物细胞(基因工程菌或细胞)的大规模培养以 及外源基因的表达、分离、纯化过程。
 基因工程又称为:gene manipulation, gene cloning, recombinant DNA    technoglogy, genetic modification, new genetics, molecular agriculture

 二、 基因工程的基本过程:
 1、材料的准备:目的基因、载体、工具酶和受体细胞(宿主)的准备。用限制 性内切酶分别将外源DNA和载体分子切开。
 2、 目的基因与载体DNA的体外重组,形成重组DNA分子。
 3、 重组的DNA分子引入受体细胞,并建立起无性繁殖系。
 4、 筛选出所需要的无性繁殖系,并保证外源基因在受体细胞中稳定遗传、正确 表达。
 进一步可将基本步骤概括为:切、接、转、增、检[
步骤演示

 


         图1-1 基因工程的基本步骤

 三、 基因工程的基本原理:
 主体战略思想是外源基因的高效表达,可从四方面达到目的:
 1、 利用载体DNA在受体细胞中独立于染色体DNA而自主复制的特性与载体分子重组,通过载体分子的扩增提高外源基因在受体细胞中的剂量,借此提高宏观表达 水平。
 2、 筛选、修饰重组基因表达的转录调控元件:启动子、增强子、上游调控序列、操作子、终止子。
 3、修饰和构建蛋白质生物合成的翻译调控元件:序列、密码子。
 4、工程菌(微型生物反应器)的稳定生产及增殖。

第二节基因工程发展历史

一、基因工程的诞生
 基因工程是一项新兴的工程技术,它的诞生需要理论和技术上的支持:

  1. 理论上的三大发现:

      证明了生物的遗传物质是DNA(基因工程的先导)

      DNA的双螺旋结构和半保留复制机理

      遗传信息的传递方式(中心法则)和三联体密码子系统的建立

  2. 技术上的三大发现

      限制性内切酶和DNA连接酶的发现(标志着DNA重组时代的开始)

      载体的使用

      1970年,逆转录酶的发现。

     1973年,Cohen等获得了抗四环素和新霉素的重组菌落TcrNer,标志着基因工程的诞生。

 


二、基因工程的发展:
 1. 1972-1976年,日本人,somatostatin;
 2. 1978年,美国人,生长激素基因(HGH);
 3. 1980年,美国/瑞士人,a干扰素-基因;
 4. 1984年,日本人,白细胞介素2(IL-2);
三、基因工程的腾飞:
 1. 1982年,美国人,大鼠生长激素基因转入小鼠;
 2. 1983年,美国人,Ti质粒导入植物细胞(细菌Neo
r基因)
 3. 1990年,美国人,腺苷脱氨酶(ADA)基因治疗,重度联合免疫缺陷症(SDID)
 4. 1991年,美国倡导,人类基因组计划109bp,15年时间30亿USD;
 5. 1997年,美国人,威尔英特克隆多利绵羊


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