基因工程的发展与应用

基因工程的发展与应用2023/4/51第1页，共35页，2023年，2月20日，星期四三大理论发现20世纪四十年代，证明了DNA是生物的遗 传物质，是遗传信息的携带者。20世纪五十年代，提出了DNA的双螺旋结构模型学说。20世纪六十年代，确定了遗传信息的传递 方式，即遗传学的中心法则。破译了 64个遗传密码。2023/4/52第2页，共35页，2023年，2月20日，星期四2023/4/53第3页，共35页，2023年，2月20日，星期四三大技术发现

1970年，发现DNA限制性内切酶：为DNA体外重组提供剪刀

1970年，发现逆转录酶，为制备真 核基因奠定了基础载体技术1973年质粒作为基因工程的载体2023/4/54第4页，共35页，2023年，2月20日，星期四StanleyN.CohenHerbertW.Boyer1973年，StanleyN.Cohen与HerbertW.Boyer合作，把非洲爪蟾的编码核糖体基因的DNA片断，同pSC101质粒重组，并导入大肠杆菌细胞。转化子细胞分析结果表明动物的基因的确进入到大肠杆菌细胞，并转录出相应的mRNA产物。2023/4/55第5页，共35页，2023年，2月20日，星期四基因工程的发展与应用基因工程药物基因工程疫苗基因诊断基因治疗基因工程新技术的开发与应用2023/4/56第6页，共35页，2023年，2月20日，星期四第四次工业大革命1978年，美国Genentech公司开发出利用重组大肠杆菌合成人胰岛素的先进生产工艺，从而揭开了基因工程产业化的序幕。1980.11.15，美国纽约证券交易所开盘20分钟内，Genentech公司的新上市股票从3.5美元飚升到89美元。2023/4/57第7页，共35页，2023年，2月20日，星期四基因工程发展大事记1982年，美国科学家将大鼠的生长激素基因转入小鼠体内，培育出大鼠般的小鼠。1983年，携带细菌新霉素抗性基因的重组质粒转化植物细胞成功，高等植物转基因技术问世。2023/4/58第8页，共35页，2023年，2月20日，星期四1990年，美国首次施行人体基因治疗获得成功。1991年，美国倡导人类基因组计划。2023/4/59第9页，共35页，2023年，2月20日，星期四人类基因组计划人类基因组包括分布于46条染色体的30亿余核苷酸对。人类基因组可能含34,000-35,000个基因

（也有文章说只有20,000-25,000个基因）

2023/4/510第10页，共35页，2023年，2月20日，星期四人类基因组计划最终目的是测定基因组的全部序列，弄清整个基因组的结构、功能及其表达产物，彻底了解人类生命活动本质。2023/4/511第11页，共35页，2023年，2月20日，星期四人类基因组计划的发展1999年12月1日，人类第22号染色体DNA全序列测定完成。2000年4月6日，美国Celera遗传信息公司宣布，该公司已破译出一名实验者的完整遗传密码。2000年5月，科学家聚集美国冷泉港，宣布人类基因组草图的完成。2023/4/512第12页，共35页，2023年，2月20日，星期四6国科学家组成的人类基因组中心主要研究比例美国：WASH＆MIT等7家研究中心，贡献率为54％。英国：SANGER一家研究中心，贡献率为33％。日本：RIKEN等两家研究中心，贡献率为7％。法国：GENOSCOPE研究中心，贡献率为2.8％。德国：IMB等3家研究中心，贡献率为2.2％。中国：北京华大研究中心、国家南、北方基因研究中心等三家，贡献率为1％。

2023/4/513第13页，共35页，2023年，2月20日，星期四1965年9月，中国学者首先在世界上成功地实现了人工合成具有天然生物活力的蛋白质——结晶牛胰岛素。结晶牛胰岛素的人工合成是新中国第一个居世界领先水平的基础理论研究成果。2023/4/514第14页，共35页，2023年，2月20日，星期四中国科学院上海生物化学所、上海有机化学所、北京大学等单位的学者在王应睐、邹承鲁、钮经义、汪猷、邢其毅等学科带头人的领导组织下，历经8年的艰苦努力，终于攻克了胰岛素A及B链的拆合关、A链和B链的合成关等一道道难关，最终完成了牛胰岛素的全合成。2023/4/515第15页，共35页，2023年，2月20日，星期四从1968年开始，中国科学院上海生物化学研究所、上海细胞生物学研究所、上海有机化学研究所、生物物理所和上海化学试剂二厂等五单位合作进行酵母丙氨酸tRNA的人工全合成。1974年北京大学生物学系也参加此工作，经过13年的不懈努力，终于在1981年11月完成了这一工作，这是世界首次人工合成的和天然tRNA具有完全相同的组成和结构并具有全部生物活力的tRNA。2023/4/516第16页，共35页，2023年，2月20日，星期四这项工作的创造性和先进性有几个方面1.合成的酵母丙氨酸tRNA既含有四种常见核苷酸，又含有七种九个修饰核苷酸；2.既能接受丙氨酸，又能将所携带的丙氨酸掺入到蛋白质中，当时国外实验室合成的tRNA都不含修饰核苷酸（直到1992年法国科学家才合成了含修饰核苷酸的大肠杆菌丙氨酸tRNA），实际上不是tRNA，而是tRNA的类似物，因此接受氨基酸的活力都很低，而且都未进行氨基酸掺入试验。2023/4/517第17页，共35页，2023年，2月20日，星期四二000年六月二十六日克林顿宣布人类基因组草图绘制完成2023/4/518第18页，共35页，2023年，2月20日，星期四

这是人类基因组计划首席科学家美国国家人类基因组研究所所长弗朗西斯·柯林斯在介绍情况。2023/4/519第19页，共35页，2023年，2月20日，星期四人类基因组草图基本信息由31.65亿bp组成含3～3.5万个基因基因在染色体上不是均匀分布的，有些区域有很多的基因，有些区域（约1/4）则象“荒漠”。不同种族有99.99%的相同基因，并不比同一种族不同个体之间的差异大。2023/4/520第20页，共35页，2023年，2月20日，星期四

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AstretchofgenomefromtheXchromo-someofHomosapienhttp:///entrez/viewer.fcgi?val=2276452&db=Nucleotide&dopt=GenBankThecompletegenomehas2,000,000suchPages基因組非常巨大2023/4/521第21页，共35页，2023年，2月20日，星期四2023/4/522第22页，共35页，2023年，2月20日，星期四中国人类基因组计划1993年，中国人类基因组计划（CHGP）启动，首先开展了“中华民族基因组中若干位点基因结构的研究”。1997年，我国启动了“重大疾病相关基因的定位、克隆、结构与功能研究”项目。之后，在上海和北京相继成立了国家人类基因组南、北两个中心。2023/4/523第23页，共35页，2023年，2月20日，星期四中国人类基因组计划研究成果1%测序任务，第三条染色体3000万bp2.精确度99.99%3.发现142个基因，其中80个为预测基因2023/4/524第24页，共35页，2023年，2月20日，星期四人类基因组计划1%测序中国实验室2023/4/525第25页，共35页，2023年，2月20日，星期四水稻基因组破译大事记

我国科学家成功绘制出水稻基因组图谱，得到相关科学家的高度评价，被誉为“里程碑”和“世界级”的成就。1999年10月起，科学家开始酝酿杂交水稻基因组计划。2000年5月11日，中科院基因组信息学中心暨北京华大基因研究中心、国家杂交水稻工程技术研究中心和中科院遗传所３家单位联合宣布实施“中国超级杂交水稻基因组计划”。

2023/4/526第26页，共35页，2023年，2月20日，星期四2000年5月16日，顶级杂志《科学》详细报道了这一计划2001年7月，SUN10000大型计算机到位，杂交水稻父本全方面采用“鸟枪法”测序。2001年9月20日，“工作框架图”基本完成。2001年10月12日，中科院、国家计委、科技部联合宣布完成了水稻基因组的“工作框架图”2023/4/527第27页，共35页，2023年，2月20日，星期四

2002年4月4日，中国科学院和美国《科学》杂志在京联合举行通报会宣布，中国科学家成功绘制出水稻基因组图谱。４月５日在美国出版的《科学》杂志以封面文章的形式发表了中国科学家有关水稻基因组的论文，获得国际同行的高度评价，引起全世界的关注。2023/4/528第28页，共35页，2023年，2月20日，星期四2023/4/529第29页，共35