基因與基因工程李劍第1頁(yè)/共42頁(yè)引自JPostlethwait&JHopson著TheNatureofLife，1989從基本粒子到生物圈2第2頁(yè)/共42頁(yè)引自NeilCampbell著B(niǎo)iology第4版，1996生態(tài)系統(tǒng)與能量傳遞VirusBacteria3第3頁(yè)/共42頁(yè)生物界與生物進(jìn)化4第4頁(yè)/共42頁(yè)植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞引自NeilCampbell著B(niǎo)iology第4版，19965第5頁(yè)/共42頁(yè)引自NeilCampbell著B(niǎo)iology第4版，1996細(xì)胞分裂6第6頁(yè)/共42頁(yè)“Daday,whereI’mfrom?”“Mum,whyI’mdifferentfromSally?”7第7頁(yè)/共42頁(yè)基因概念的誕生現(xiàn)代遺傳學(xué)的創(chuàng)始人：孟德?tīng)朑.J.Mendel(1822－1884)奧地利天主教神父、遺傳學(xué)家孟德?tīng)栐鴮⑼愣沟牟煌兎N雜交，并揭示出規(guī)律性。1865年，他發(fā)現(xiàn)遺傳原理，總結(jié)出遺傳因子的分離定律和自由組合定律(孟德?tīng)柖?，為遺傳學(xué)提供了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，創(chuàng)立了孟德?tīng)枌W(xué)派，由此成為“遺傳學(xué)之父”。

8第8頁(yè)/共42頁(yè)基因概念的誕生9第9頁(yè)/共42頁(yè)基因概念的誕生1902年美國(guó)的細(xì)胞遺傳學(xué)家薩頓(W.S.Sutton)和德國(guó)的布維利(T.Boveri)，根據(jù)對(duì)細(xì)胞減數(shù)分裂的研究，發(fā)現(xiàn)染色體行為與孟德?tīng)栠z傳因子行為的一致性，各自提出了細(xì)胞核內(nèi)的染色體可能是遺傳因子的載體的學(xué)說(shuō)。1909年丹麥遺傳學(xué)家約翰森(W.Johannsen)在《遺傳學(xué)原理》一書(shū)中提出了“基因”、“基因型”、“表現(xiàn)型”等遺傳學(xué)概念。首次提議“基因”(gene)一詞取代孟德?tīng)柼岢龅摹斑z傳因子”。10第10頁(yè)/共42頁(yè)基因在哪里1910年，摩爾根T.H.Morgan(1866-1945)出版了他第一部關(guān)于果蠅(Drosophilamelanogaster)實(shí)驗(yàn)的首批成果。他不僅證明了孟德?tīng)柖傻恼_性，而且還證實(shí)了長(zhǎng)期存在的一種猜測(cè)，即借助于顯微鏡能看到的在細(xì)胞核里呈小棍形狀結(jié)構(gòu)的染色體就是基因的所在地。提出連鎖遺傳規(guī)律、以及連鎖與交換的遺傳機(jī)理，并創(chuàng)立基因論(Theoryofthegene)。11第11頁(yè)/共42頁(yè)連鎖與交換定律：

生殖細(xì)胞形成過(guò)程中，位于同一染色體上的基因傾向于連鎖在一起、作為一個(gè)單位進(jìn)行傳遞，稱(chēng)為連鎖律；然而一對(duì)同源染色體上的不同對(duì)等位基因之間也可以發(fā)生交叉互換，即發(fā)生遺傳重組，稱(chēng)為交換律。12第12頁(yè)/共42頁(yè)染色體13第13頁(yè)/共42頁(yè)染色體結(jié)構(gòu)14第14頁(yè)/共42頁(yè)染色體的大小15第15頁(yè)/共42頁(yè)人類(lèi)23對(duì)染色體第16頁(yè)/共42頁(yè)基因是什么DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型分子生物學(xué)的“中心法則”RNA與蛋白質(zhì)的合成基因的語(yǔ)言—遺傳密碼基因“開(kāi)關(guān)”—基因調(diào)控17第17頁(yè)/共42頁(yè)DNA-遺傳密碼的攜帶者18第18頁(yè)/共42頁(yè)分子生物學(xué)的“中心法則”所謂“中心法則”(geneticcentraldogma)，是指遺傳信息在細(xì)胞內(nèi)的生物大分子之間轉(zhuǎn)移或傳遞的基本法則。1958年由F.Crick提出。DNA的復(fù)制RNA的轉(zhuǎn)錄及反轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)的合成DNARNA蛋白質(zhì)19第19頁(yè)/共42頁(yè)引自NeilCampbell著B(niǎo)iology第4版，199620第20頁(yè)/共42頁(yè)基因的語(yǔ)言—遺傳密碼三聯(lián)體密碼的確定ATGC43=64

遺傳密碼的破譯1968年，M.W.Nirenberg、H.G.Khorana、和R.W.Holley共獲諾貝爾醫(yī)學(xué)與生理學(xué)獎(jiǎng)21第21頁(yè)/共42頁(yè)蛋白質(zhì)的生物合成PolypeptidechaintRNAmRNARibosome22第22頁(yè)/共42頁(yè)基因“開(kāi)關(guān)”—基因調(diào)控1961年，法國(guó)科學(xué)家F.Jacob和J.Monod提出“乳糖操縱子”(lactoseoperon)模型:細(xì)菌中乳糖分解代謝的3個(gè)結(jié)構(gòu)基因連在一起形成基因簇，它們編碼同一代謝途徑的不同的酶。調(diào)節(jié)基因、操縱基因、結(jié)構(gòu)基因、操縱子、阻遏物IOZYA23第23頁(yè)/共42頁(yè)“乳糖操縱子”(lacoperon)—負(fù)調(diào)控RNAPol.24第24頁(yè)/共42頁(yè)基因的概念重復(fù)基因重疊基因斷裂基因可移動(dòng)基因假基因

基因是一段可以編碼具有某種生物學(xué)功能物質(zhì)(多肽鏈或RNA)的全部核苷酸序列。25第25頁(yè)/共42頁(yè)“What’sHumanGenomeProject?”“OnebaseOnedollar!”-byataxidriver(andataxpayer)26第26頁(yè)/共42頁(yè)

從事人類(lèi)基因組草圖的兩隊(duì)人馬FrancisS.Collins著名生物學(xué)家弗朗西斯-科林斯領(lǐng)導(dǎo)的美國(guó)國(guó)家人類(lèi)基因組研究中心有六國(guó)參加、由政府資助的人類(lèi)基因組計(jì)劃(國(guó)營(yíng))從美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究所獨(dú)立出來(lái)的杰出分子生物學(xué)家克雷格-文特爾創(chuàng)建并任總裁的私營(yíng)塞萊拉基因組技術(shù)公司Celera(私營(yíng))

J.CraigVenter27第27頁(yè)/共42頁(yè)

國(guó)際人類(lèi)基因組組織各國(guó)分擔(dān)任務(wù)比例28美國(guó)英國(guó)日本

法國(guó)德國(guó)中國(guó)54%33%7%2.8%2.2%1%第28頁(yè)/共42頁(yè)“CeleraGenomics”inScience自然雜志科學(xué)雜志從100多名志愿者中選出12人樣本進(jìn)行測(cè)序拉美人、黑人、高加索白人、亞洲人在內(nèi)的5人樣本測(cè)序PublicHGPinNature人類(lèi)基因組草圖完成(2001.2)29第29頁(yè)/共42頁(yè)基因組計(jì)劃——萬(wàn)里長(zhǎng)征第一步30第30頁(yè)/共42頁(yè)基因工程核酸內(nèi)切酶、連接酶和載體的發(fā)現(xiàn)

內(nèi)切酶—DNA分子的“手術(shù)刀”連接酶—DNA片段的“縫衣針”載體—DNA轉(zhuǎn)移的“交通工具”核心技術(shù)：DNA重組技術(shù)31第31頁(yè)/共42頁(yè)轉(zhuǎn)熒光素基因煙草植物基因工程32第32頁(yè)/共42頁(yè)轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因植物左：轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)Bt基因工程楊株No.12，舞毒蛾幼蟲(chóng)取食(葉片上小孔)后死亡；右：歐洲黑楊(對(duì)照)，葉片被舞毒蛾幼蟲(chóng)蠶食。33第33頁(yè)/共42頁(yè)轉(zhuǎn)基因小鼠動(dòng)物基因工程34第34頁(yè)/共42頁(yè)動(dòng)物基因工程轉(zhuǎn)基因魚(yú)35第35頁(yè)/共42頁(yè)基因工程制藥利用微生物、動(dòng)物、植物作為“生物工廠(chǎng)”生產(chǎn)一些藥物多肽和疫苗。例如：原來(lái)一種生長(zhǎng)激素只能從動(dòng)物腦中提取，5毫克的量需要從50萬(wàn)只羊的腦中才能得到，而用基因工程方法，只需要9升的細(xì)菌培養(yǎng)液。36第36頁(yè)/共42頁(yè)轉(zhuǎn)基因食品名詞解釋?zhuān)簽榱颂岣弋a(chǎn)量、增加營(yíng)養(yǎng)、抗病、抗旱、抗蟲(chóng)等目的，人為地給一種作物或家畜植入某些外來(lái)遺傳基因。這種基因改造的食品英文稱(chēng)之為GMFood，即GeneticallyModifiedFood現(xiàn)已有大豆、玉米、馬鈴薯、西紅柿等幾十種轉(zhuǎn)基因食品上市37第37頁(yè)/共42頁(yè)基因武器與基因興奮劑基因武器指針對(duì)某一特定人種的基因組進(jìn)行基因設(shè)計(jì)改造的新型病毒，具有隱蔽性強(qiáng)、作用長(zhǎng)久、危害極大、極難治療和預(yù)防等特點(diǎn)。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物兵轉(zhuǎn)基因戰(zhàn)士運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上的“超人”杞人憂(yōu)天？38第38頁(yè)/共42頁(yè)基因診斷與基因治療DNA探針、PCR技術(shù)、基因芯片“好基因”和“壞基因”基因優(yōu)生與