基因工程诞生

1、关于基因工程诞生第一张，PPT共三十一页，创作于2022年6月 基因工程发展史的某些重要事件年 份 重 要 事 件1869F.Miescher首次从莱茵河鲑鱼精子中分离到DNA1909W.Jonhannsen创造了基因（gene）一词1944O.T.Avery等人在肺炎链球菌转化实验中发现遗传信息的携带者是DNA而不是蛋白质1952A.D.Hershey和M.Chase证明T2噬菌体的遗传物质是DNA1953J.D.Watson 和F.H.C.Crick提出了关于DNA分子结构的双螺旋模型1957A.Kornberg在大肠杆菌中发现DNA聚合酶I，现在这种酶已在基因工程中广泛应用制备探针195

2、8M.Meselson 和F.W.Stahl提出了DNA半保留复制模型19591960S.Ochoa发现RNA聚合酶，它可在单链DNA表面合成RNA分子；发现信使RNA，并证明它携带的遗传信息决定着蛋白质分子中的氨基酸顺序J.Marmur 和P.Doty发现DNA复性现象，确立了核酸杂交反应的特异性和可行性第二张，PPT共三十一页，创作于2022年6月1961M.W.Nirenberg等人应用合成的信使RNA分子poly(U)破译出了第一批遗传密码F.Jacob 和J.Monod提出了调节基因表达的操纵子模型1964C.Yanofsky 和S.Brenner等人证明，多肽链上的氨基酸顺序同其编

3、码基因中的核苷酸顺序存在着共线性（colinear）的关系1965实验证明细菌的抗药性通常由一类叫做“ 质粒”的小型额外染色体携带；S.W.Holley完成了第一个酵母丙氨酸tRNA的核苷酸全序列测定1966M.W.Nirenberg, S.Ochoa 和H.G.Khorana共同破译了全部的遗传密码1967发现了可将DNA链连接起来的DNA连接酶1970H.O.Smith, K.W.Wilcox, T.J.Kelley分离到第一种限制性核酸内切酶，它可以在特定的位点将DNA分子切割开来H.M.Temin 和D.Baltimore 在RNA肿瘤病毒中发现反转录酶，在真核生物基因工程中起到巨大作

4、用。第三张，PPT共三十一页，创作于2022年6月 基因工程诞生的基础理论上的三大发现第一，发现了生物的遗传物质是DNA不是蛋白质。第二，明确了DNA的双螺旋结构和半保留复制机理。第三，破译了具有通用性的遗传密码。第四张，PPT共三十一页，创作于2022年6月 1934年Avery等人在美国的一次学术会议上首次报道了肺炎球菌（Diplococcu spneumonas）的转化。超越时代的科学成就，往往不容易很快被人接受，Avery的成果没有得到公认。事隔10年，1944年这一论文才得以公开发表。事实上，Avery的工作不仅证明DNA是生物的遗传物质，而且还证明了DNA可以转移，并把一个细菌的性

5、状传给另一个细菌，理论意义十分重大。正如诺贝尔奖金获得者Lederberg指出的，Avery的工作是现代生物科学的革命开端，也可以说是基因工程的先导。第一，发现了生物的遗传物质是DNA不是蛋白质。第五张，PPT共三十一页，创作于2022年6月遗传物质？ 核酸 或 蛋白质？核酸！O.T.Avery及其合作者,1944年发表了关于细菌转化实验的报告第六张，PPT共三十一页，创作于2022年6月格里菲斯的肺炎链球菌转化实验爱弗莱证实转化物质是 DNA第七张，PPT共三十一页，创作于2022年6月 随着生物化学的发展，蛋白质、核酸等生物大分子逐渐分离、纯化出来。各方面的实验证据表明，基因的化学本质不是

6、蛋白质，而是 DNA。格里菲斯的实验证明遗传物质可以转化进入细菌，改变细菌特性。爱弗莱的实验证实，进入细菌改变特性的遗传物质是 DNA，而不是蛋白质。 遗传物质是DNA第八张，PPT共三十一页，创作于2022年6月分别用放射性同位素标记噬菌体35S标记蛋白质32P标记 DNA第九张，PPT共三十一页，创作于2022年6月35S 标记外壳蛋白质,感染后放射标记不进入大肠杆菌细胞32P 标记 DNA ,感染后放射标记进入大肠杆菌细胞第十张，PPT共三十一页，创作于2022年6月第二，明确了DNA的双螺旋结构和半保留复制机理。 1953年，Watson和Crick提出了DNA结构的双螺旋模型，这对生

7、命科学的意义来说，足以和达尔文学说、孟德尔定律相提并论。DNA半保留复制和蛋白质合成的中心法则，提出了遗传信息流是DNARNA蛋白质，从分子水平上揭示了神秘的遗传现象，为遗传和变异提供了理论依据。第十一张，PPT共三十一页，创作于2022年6月半 保 留 复 制双 螺 旋 结 构第十二张，PPT共三十一页，创作于2022年6月In 1962 James Watson (1928), Francis Crick (1916-2004.7.28), and Maurice Wilkins (1916) jointly received the Nobel Prize in medicine or

8、physiology for their determination in 1953 of the structure of deoxyribonucleic acid (DNA). Because the Nobel Prize can be awarded only to the living, Wilkinss colleague Rosalind Franklin (1920-1958), who died from cancer at the age of thirty-seven, could not be honored. James Watson (1928)Francis C

9、rick (1916-2004.7.28)Maurice Wilkins (1916)Rosalind Franklin (1920-1958)第十三张，PPT共三十一页，创作于2022年6月Watson and Cricks paper in Nature 1953.第十四张，PPT共三十一页，创作于2022年6月Crick and Watsons DNA model (1953)Crick and Watsons DNA model (2003)DNA Helix 50 Years第十五张，PPT共三十一页，创作于2022年6月Crick and Watsons DNA model (19

10、53)第十六张，PPT共三十一页，创作于2022年6月第三，遗传密码子的破译。 1961年Monod和Jacob提出了操纵子学说，为基因表达调控提出了新理论。以Nirenberg等为代表的一批科学家，经过艰苦的努力，确定遗传信息是以密码方式传递的，每三个核苷酸组成一个密码子，代表一个氨基酸。到了1966年全部破译了64个密码，编排了一本密码字典，除线粒体、叶绿体存在个别特例外，遗传密码在所有生物中具有通用性，为基因的可操作性奠定理论基础。第十七张，PPT共三十一页，创作于2022年6月Established the chemicalstructure of tRNAEstablished th

11、e in vitro system for revealing the genetic codesDevised methods to synthesizewell defined nucleic acids第十八张，PPT共三十一页，创作于2022年6月一、遗传密码的单位： 包含在DNA或RNA排列顺序中的遗传信息，它决定蛋白质中氨基酸的排列顺序。现一般专指存在于信使RNA（mRNA）上的核苷酸顺序。 三联体密码（密码子，codon）: 三个连续的核苷酸编码一个氨基酸。 遗传密码（genetic code）第十九张，PPT共三十一页，创作于2022年6月二、遗传密码的基本特点1. 64组密码

12、子:61种为 aa编码 3种为终止密码子AUG（起始密码子） UAA, UAG, UGA原核：fmet真核：met第二十张，PPT共三十一页，创作于2022年6月2. 密码是无标点符号的3. 一般遗传密码是不重叠的4. 简并性 （degeneracy) 大多数氨基酸都有两个或多个密码子。意义：减少有害突变 维持物种稳定第二十一张，PPT共三十一页，创作于2022年6月5. 专一性前两个碱基专一性强第三位碱基专一性小例： Ala(4)5 G C U 3 C A G变偶碱基 意义：若第三个碱基发生突变，仍可翻译出正确的aa6. 通用性 所有生物（包括病毒、原核及真核生物）基本上共用一套密码子。第二

13、十二张，PPT共三十一页，创作于2022年6月遗传密码表第二十三张，PPT共三十一页，创作于2022年6月 基因工程诞生的基础技术上的三大发明第一，限制酶、连接酶能够体外切割和连接DNA片段。第二，质粒改造成载体能够携带DNA片段克隆。第三，逆转录酶的使用打开真核生物基因工程的一条通路。第二十四张，PPT共三十一页，创作于2022年6月第一，限制酶、连接酶能够体外切割和连接DNA片段。 1970年，Smith和Wilcox在流感嗜血杆菌（Haemophilus influenzae）中分离并纯化了限制性核酸内切酶HindII，使DNA分子的切割成为可能。1972年Boyer实验室又发现了名叫E

14、coRI的限制性核酸内切酶，这种酶每遇到GAATTC序列，就会将双链DNA分子在该序列中切开形成DNA片段。以后，又相继发现了大量类似于EcoRI这样的能够识别特异核苷酸序列的限制性核酸内切酶，这就使研究者可以获得所需的DNA特殊片段。 另一发现是DNA连接酶。1967年，世界上有五个实验室几乎同时发现了DNA连接酶，这种酶能够参与DNA缺刻的修复。1970年，美国的Khorana实验室发现了一种叫做T4DNA连接酶，具有更高的连接活性。为DNA片段的重组连接提供了技术基础。第二十五张，PPT共三十一页，创作于2022年6月第二，质粒改造成载体能够携带DNA片段克隆。 只有对DNA切割与连接的

15、工具（酶），还不能完成DNA体外重组的工作。因为大多数DNA片段不具备自我复制的能力。所以，为了能够在受体细胞中进行繁殖，必须将获得的DNA片段连接到一种能自我复制的特定DNA分子上。这种DNA分子就是基因工程载体（vector）。基因工程的载体研究先于限制性核酸内切酶。从1946年起，Lederberg开始研究细菌的性因子F质粒，经过50到60年代，相继发现其它质粒，如抗药性因子（R质粒）、大肠杆菌素因子（CoE质粒）。到1973年，Cohen将质粒作为基因工程的载体使用，获得基因克隆的成功。第二十六张，PPT共三十一页，创作于2022年6月第三，逆转录酶的使用打开真核生物基因工程的一条通路

16、。 1970年，Baltimore等人和Temin等人同时各自发现了逆转录酶，逆转录酶的功能不但打破了早期的中心法则，也使真核基因的制备成为可能。1975年获诺贝尔生理医学奖第二十七张，PPT共三十一页，创作于2022年6月打破了早期的中心法则第二十八张，PPT共三十一页，创作于2022年6月基因工程诞生的标志1972年，斯坦福大学，P.Berg小组，世界首例DNA体外重组。 SV40 /EcoR+DNA/ EcoR recombinant DNA1973年，斯坦福大学，S.Cohen小组，体外重组并转化成功。 R6-5（NeR）/EcoR+ pSC101（TetR）/ EcoR recombinant DNA 转化菌（双抗） S.Cohen等在P.Berg博士工作的基础上，不仅在体外成功地获得了杂合DNA分子，还使这一重组分子在