基因工程的诞生和发展

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我国是棉花的生产和消费大国，棉花在种植过程中常常会受到一些害虫的侵袭，其中以棉龄虫最为常见，会使棉花产量减少1/3甚至棉田绝收，大量食用农药杀虫，不仅会提高生产成本，还可能造成农产品和环境的污染。于是我国拥有自主知识产权的转基因抗虫棉就是在这样的背景下产生的，抗虫基因通常来源于苏云金芽孢杆菌的Bt基因。

讨论：我们是通过哪种技术手段得到转基因抗虫棉呢？基因工程科技探索之路基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的，正是这些学科的基础理论和相关技术的发展催生了基因工程。基因工程（geneticengineering）：

又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品的遗传技术。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。一、基因工程诞生的理论基础二、基因工程诞生的技术突破

1944年

艾弗里肺炎链球菌（体外）转化实验，不仅证明了遗传物质是DNA，而不是蛋白质；还证明了DNA可以在同种生物的不同个体之间转移一、基因工程诞生的理论基础（1）DNA是遗传物质艾弗里

1953年

沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型并提出了遗传物质自我复制的假说（2）DNA双螺旋结构和半保留复制（假说）

一、基因工程诞生的理论基础

1958年

梅塞尔森和斯塔尔

用实验证明了DNA的半保留复制（3）中心法则和半保留复制一、基因工程诞生的理论基础

随后不久，克里克提出中心法则。是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。

这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。在某些病毒中的RNA自我复制和在某些病毒中能以RNA为模板逆转录成DNA的过程是对中心法则的补充。1961年

尼伦伯格和马太破译了第一个编码氨基酸的密码子。截至1966年64个密码子均被成功破译。(4)遗传密码的破译一、基因工程诞生的理论基础1967年

罗恩和赫林斯基

在细菌拟核DNA之外的质粒有自我复制能力，并可以在细菌细胞间转移。（6）

基因是可以转移和重组的（5）不同基因具有相同的物质基础所有生物的DNA的基本结构是相同的。因此，不同生物的基因（染色体上具有遗传功能的特定核苷酸序列或DNA片段）史可以重组互换的。少数RNA病毒的RNA可通过反转录产生cDNA，不影响基因的重组和互换。一、基因工程诞生的理论基础（7）遗传密码是通用的（8）基因可以通过复制把遗传信息传递给下一代埃德曼

发明了一种测定氨基酸序列的方法（1）

1950年桑格

首次完成了对胰岛素氨基酸序列的测定1952年二、基因工程诞生的技术突破通过对多肽链中直接测序通过核酸来推演氨基酸序列这两种方法

桑格运用纸色层分离法，耐心工作了10年，终于破译了胰岛素分子中氨基酸的排列顺序，绘制出了胰岛素分子的精确结构图。这是人类第一个完全破译出氨基酸排列顺序的蛋白质！之后他又完成快速测定RNA碱基序列的“酶切图谱法”和测定DNA碱基序列的“直读法”，成为了唯一一位两获诺贝尔化学奖的科学家。桑格的发现将生物化学和遗传学连结起来，为现代生物学奠定了基础。二、基因工程诞生的技术突破（2）琼脂糖凝胶电泳1960年，发明了琼脂糖凝胶电泳，是用琼脂或琼脂糖作支持介质的一种电泳方法，可将不同长度的DNA分离开。对于分子量较大的样品，如大分子核酸、病毒等，一般可采用孔径较大的琼脂糖凝胶进行电泳分离。主要实验器材凝胶电泳实验结果

在细菌中发现了第一个限制性内切核酸酶（简称限制酶）（3）

1970年

阿尔伯，内森斯，史密斯

多种限制酶、DNA连接酶和逆转录酶被相继发现。这些发现为DNA的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。（4）20世纪70年代初

首先在体外进行了DNA改造的研究，成功地构建了第一个体外重组DNA分子。（5）1972年

伯格二、基因工程诞生的技术突破

科学家证明质粒可以作为基因工程的载体，构建重组DNA，导入受体细胞，使外源基因在原核细胞中成功表达，并实现物种间的基因交流。

至此，基因工程正式问世。（6）

1973年

博耶和科恩二、基因工程诞生的技术突破

发明了DNA序列分析的方法，为基因序列图的绘制提供了可能。此后，DNA合成仪的问世为体外合成DNA提供了方便。（7）1977年

桑格等科学家DNA合成仪二、基因工程诞生的技术突破第一个转基因小鼠问世（8）

1980年第一个基因工程药物-----重组人胰岛素被批准上市。基因工程药物成为世界各国研究和投资开发的热点。（9）

1982年

科学家采用农杆菌转化法培育出世界上第一例转基因烟草。此后基因工程进入了迅速发展的阶段。（10）

1983年

二、基因工程诞生的技术突破培育出世界上第一条转基因鱼(11)1984年

中国科学家朱作言领导的团队二、基因工程诞生的技术突破发明PCR，为获取目的基因提供了有效手段。(12)1985年

穆里斯等人科学家发明了多种高通量测序技术，可以实现低成本测定大量核酸序列，加速了人们对基因组序列的了解。(14)21世纪以来高通量测序仪2003年

该计划的测序任务顺利完成(13)1990年

人类基因组计划启动二、基因工程诞生的技术突破首次报道利用最新的基因组编辑技术-----CRISPR（成簇规律间隔短回文重复）技术编辑了哺乳动物基因组。该技术可以实现对特定基因的定点插入、敲除和替换。(15)2013年

华人科学家张锋及其团队一、基因工程诞生的理论基础

基因工程是联系科学、技术、社会、工程的一门综合学科，科学提供对自