第八章基因工程诞生与发展

基因工程的诞生和发展基因工程（Genetic engineering）是一门综合性的科学技术，它是指通过改变生物体的遗传物质DNA的结构和功能，来获得新的生物种类或改造现有生物种类的一种技术。

基因工程的诞生与发展离不开科学家们长期以来对生物遗传学和分子生物学的研究和发现。

20世纪50年代，科学家们开始对DNA的结构和功能进行深入研究，发现DNA是一种可以编码生物体遗传信息的物质。

随后，Watson和Crick 于1953年发现了DNA的双螺旋结构，这一发现为现代基因工程的诞生提供了重要的理论基础。

随后几十年间，科学家们陆续发现了DNA的复制过程、转录和翻译过程等一系列重要的分子生物学过程，为基因工程的研究奠定了基础。

1960年代，爱德华·塔图姆尔（Edward Tatum）和乌斯彭·利德尔（Uspenskii L）等科学家在真菌中实现了DNA的横向转移，开创了外源DNA在生物体中的应用。

这一发现激发了科学家们进一步研究外源DNA途径的兴趣。

1970年，科学家们首次成功地在细菌中插入外源DNA，这一过程被称为基因转化。

此后，基因转化逐渐成为基因工程的核心技术之一1973年，斯坦利·科恩（Stanley Cohen）和赫伯特·沃里克（Herbert Boyer）首次成功实现了DNA的重组组装，这一技术被称为重组DNA技术。

重组DNA技术的出现，使得科学家们能够将不同生物种类的DNA重新组合，创造出全新的生物种类，或者利用外源DNA来改变生物体的遗传特征。

重组DNA技术的突破性发现，被认为是基因工程领域的里程碑事件。

随后的几十年间，重组DNA技术得到了广泛的应用和发展，并带来了革命性的变革。

基因工程的发展经历了多个阶段。

上世纪80年代，通过基因工程技术，科学家们成功地制备出了第一个重组人胰岛素，开创了生物制药的新时代。

此后，利用基因工程技术制备的重组蛋白和重组抗体等治疗药物相继问世，为医学领域带来了革命性的进展。

人类基因工程技术的发展史随着人类社会的发展，科技更迭，人类的认知和技能水平也不断提升，基因工程技术作为其中的重要组成部分，在人类历史上展现了其重要的意义和价值。

本文将从基因工程技术的起源、发展、应用和未来四个方面进行探讨，以期带给读者更广阔的视野和知识。

一、基因工程技术的起源基因工程技术是通过对生物体的基因进行人工修改和重组，来达到创造新物种、修改现有物种、修复有缺陷的基因等目的的一门技术。

基因工程技术的起源可以追溯到20世纪50年代，美国科学家Watson和Crick通过对DNA二级结构的研究，揭示了生命世界的奥秘，这为基因工程技术的诞生奠定了基础。

20世纪60年代，科学家Har Gobind Khorana首次合成人工基因序列，并成功翻译编码难题，实现了从基因到蛋白质的转化。

70年代到80年代，基因工程技术又陆续出现了DNA重组技术、遗传工程等技术，对生物技术、医学界、饲料业、种业等领域产生了重要影响，为现代医学提供了新的治疗方案，并为农业、畜牧业提供了更有效的途径，成为21世纪科技领域中不可或缺的一部分。

二、基因工程技术的发展随着基因工程技术的不断发展，其应用领域也不断扩大。

在农业领域，基因工程技术为粮食安全、植物防病、生态环境治理等带来了方便和效益。

例如，转基因玉米、大豆等作物具有良好的防虫能力和较高的产量，能够增加农民的收益和推动粮食生产的可持续性。

在医学领域，基因工程技术的出现为疾病治疗、基因诊断等提供了更加高效和精准的手段。

例如，基因治疗是一种通过将健康基因导入体内达到修复有缺陷的基因的治疗方法，常在癌症、免疫系统缺陷病、遗传疾病等方面应用，可以使患者达到治愈、预防或缓解的效果。

此外，基因工程技术在环境治理、新能源和新材料研究等领域也展现了良好的前景。

例如，通过基因工程技术可以制造出更加高效的催化剂，从而加速化学反应的速度和效率，实现能源的可持续利用。

三、基因工程技术的应用随着技术的不断进步，基因工程技术的应用也在不断深入和推广。

第八章微生物的遗传概述：遗传(heredity or inheritanc® 和变异(variation)是生物体的最本质的属性之一。

遗传即生物的亲代将一整套遗传因子传递给子代的行为或功能。

变异指生物体在某种外因或内因的作用下所引起的遗传物质结构或数量的改变。

基因型(ge no type某一生物个体所含有的全部基因的总和。

表型(phe no type)某一生物所具有的一切外表特征及内在特性的总和。

饰变( modification)不涉及遗传物质结构改变而发生在转录、翻译水平上的表型变化。

8.1遗传变异的物质基础8.1.1三个经典实验1. 经典转化实验：1928年F.Griffith以Streptococcus pneumoniae为研究对象进行转化(transformation)实验。

1944年O.T.Avery等人进一步研究得出DNA是遗传因子。

S strun A2. 噬菌体感染实验：1952年Alfred D.Hershey和Martha Chase用32P标记病毒的DNA，用35S标记病毒的蛋白质外壳，证实了T2噬菌体的DNA是遗传物质。

3.植物病毒的重建实1956年H.Fraenkel-Conrat用含RNA的烟草花叶病毒（tobacco mosaic virus,TMV）与TMV 近源的霍氏车前花叶病毒（Holmes ribgrass mosaic virus,HRV）所进行的拆分与重建实验证明，RNA也是遗传的物质基础。

8.2微生物的基因组结构：基因组（genome是指存在于细胞或病毒中的所有基因。

细菌在一般情况下是一套基因，即单倍体（haploid）;真核微生物通常是有两套基因又称二倍体（diploid ）。

基因组通常是指全部一套基因。

由于现在发现许多非编码序列具有重要的功能，因此目前基因组的含义实际上是指细胞中基因以及非基因的DNA序列的总称，包括编码蛋白质的结构基因、调控序列以及目前功能还尚不清楚的DNA序列。

《基因工程的诞生和发展》教案【教学目标】知识与能力方面：1、简述基础理论研究和技术进步催生了基因工程。

2、简述基因工程的原理和技术。

过程与方法方面：1、运用所学的DNA重组技术的知识，模拟制作重组DNA模型2、运用基因工程的原理，提出解决某一实际问题的方案情感态度、价值观方面：关注基因工程的发展，体会S、T、S三者之间的关系。

【教学重点】DNA重组技术所需要3种基本工具的作用。

【教学难点】基因工程载体需要具备的条件。

【教学过程】(导入新课)1973年转基因微生物──转基因大肠杆菌问世；1980年第一个转基因动物──转基因小鼠诞生；1983年第一例转基因植物──转基因烟草出现，实现了一种生物的某些基因在另一种生物中的表达。

基因工程的理论基础和技术保障分别是什么？理论基础：DNA双螺旋结构的发现，使科学家发现所有生物的DNA都是由四种脱氧核苷酸聚合而成的，为来自异种的DNA拼接提供了结构基础；中心法则揭示了生物的遗传信息传递的过程，而且所有的生物共用一套密码子，这使基因在异种生物细胞内表达成为了可能。

既然科学家意识到了上述可能之后，就开始探索转基因的技术手段，此时，几种基因工程的工具的发现，为使这项技术最终成功了。

基因工程的技术保障：限制性核酸内切酶，DNA连接酶，运载体。

(提出问题)限制性核酸内切酶是从什么生物体内发现的？它的作用有什么特点？限制酶切开的DNA末端有什么特点？(学生活动)阅读课文，总结限制性内切酶的作用特点和作用结果。

(总结归纳)科学家的基本意向也和同学们一样。

单细胞生物比多细胞生物更容易受到外源DNA的侵入。

在长期的进化过程中，使其必须有处理外源DNA的酶。

科学家们经过不懈的努力，终于从原核生物中分离纯化出这种酶，叫做限制酶。

迄今已从近300种微生物中分离出4000种限制酶。

这种酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。

基因工程发展基因工程是一门改变生物体基因组的科学技术，通过在DNA分子中直接插入、删除或修改基因序列，实现对生物体遗传性状的精确调控。

自20世纪初以来，基因工程领域取得了长足的发展，为人类社会带来了巨大的科学进步和生产力提升。

本文将从基因工程的起源、发展、应用和前景等方面进行探讨，展示基因工程对人类社会的深远影响。

1. 基因工程的起源基因工程的起源可以追溯到20世纪初人们对遗传和基因的认识。

莫尔根的果蝇实验和沃森、克里克等科学家的DNA双螺旋结构发现掀起了基因研究的热潮。

随着人们对基因序列的了解加深，基因工程的概念逐渐形成并得到了实践。

1973年，科学家首次成功实现了基因的重组技术，即将来自不同生物体的DNA片段重新组合，为基因工程的发展奠定了基础。

2. 基因工程的发展基因工程经过多年的发展，已经成为一个独立而庞大的学科体系。

基因工程技术的不断突破和创新，使得科学家们可以精确地操作基因，实现从植物、动物到微生物各个生物体的基因改造。

随着技术的成熟，基因工程在农业、医学、环境保护等领域得到了广泛应用。

3. 基因工程的应用3.1 农业领域基因工程为农业生产带来了革命性变革。

通过转基因技术，科学家可以向作物中导入特定基因，使其获得抗虫、耐旱、耐病等特点，提高农作物的产量和质量。

转基因作物的广泛种植，为全球粮食安全问题提供了新的解决方案。

3.2 医学领域基因工程在医学领域的应用具有巨大的潜力。

通过基因治疗技术，科学家可以修复患者体内缺陷基因，治疗遗传性疾病。

基因工程在药物研发、疫苗生产、疾病诊断等方面也起到了重要作用。

例如，利用基因工程技术生产重组人胰岛素，为糖尿病患者提供了有效的治疗药物。

3.3 环境保护领域基因工程在环境保护领域的应用也日益增多。

科学家们利用转基因技术研发出了具有吸附、分解污染物能力的植物和微生物，用于污染物的生物修复。

同时，基因工程也在生物燃料和生物塑料的生产中发挥了积极作用，减少了对传统能源的依赖，促进了可持续发展。

基因工程的发展引言基因工程是一门研究基因组序列和基因功能等相关内容的学科，它通过改变生物体的基因组来实现对生物体的调控和改造。

随着科技的飞速发展，基因工程在农业、医药、环境保护等领域发挥着越来越重要的作用。

本文将介绍基因工程的发展历程、应用领域以及未来的发展趋势。

历史回顾基因工程的起源可以追溯到20世纪70年代。

1973年，科学家赫伯特·博耶从大肠杆菌中提取了重组DNA，成功地将它们转移到病毒细胞内。

这一突破性的实验成果被认为是基因工程研究的开端。

在随后的几十年里，基因工程领域取得了许多重要的进展，包括DNA测序技术的发展、基因编辑技术的出现等。

农业基因工程在农业领域的应用主要集中在作物改良和畜禽养殖方面。

通过基因工程技术，科学家们可以将优良基因导入作物中，使其具备抗病虫害、抗旱、抗逆境等特性，提高农作物的产量和质量。

此外，基因工程还可以改良家禽和畜牧业动物的性状，使其更具经济价值。

医药基因工程技术在医药领域的应用十分广泛。

通过基因工程，科学家们可以生产出大量的重组蛋白，用于制造药物、疫苗和抗体等生物制剂。

此外，基因工程还为个体化医疗提供了新的思路，通过分析个体的基因组信息，可以为患者提供更加精准的治疗方案。

基因工程在环境保护领域的应用主要集中在生物修复和生物降解等方面。

通过基因工程技术，科学家们可以将具有降解能力的基因导入微生物中，使其能够分解有害的化学物质，减少环境污染。

此外，基因工程还可以改造植物，使其具备吸附和转化重金属等能力，用于处理污染土壤和水体。

发展趋势基因工程在近几年发展迅速，但仍面临一些挑战。

首先，基因工程技术的安全性和伦理性问题仍然存在争议，科学家们需要加强科普宣传，增加公众对基因工程的了解和接受程度。

其次，基因工程领域需要更加完善的法律法规和伦理准则，以保护人类和环境的利益。

另外，随着技术的不断发展，基因工程领域将进一步拓宽应用领域，例如基因组编辑技术的出现将为人类基因组的研究和治疗提供更多可能。

基因工程发展历史基因工程自1944年，通过细菌转化研究，证明DNA是基因载体。

从此以后，对DNA展开了广泛研究，通过众多学者一步步地深入研究，现在基因工程得到了长足发展，广泛应用于各种领域农业、畜牧业、医药领域等方面。

在未来基因工程将改变我们的生活，一些在现在不可治愈的疾病将来可以通过基因工程技术的发展使人们得以恢复健康的身体。

人体很神秘吗？其实跟一台电脑也差不了多少。

电脑程序由0和1的代码组成，不同的组合方式让电脑能够实现不同的功能。

人其实也是由代码组成的，只不过比电脑多了2位，分别是A、G、C、T,四种碱基按照特定顺序排列，就形成了我们独特的人类基因。

自从科学家们发现了基因的秘密，一个将改变人类进程的想法诞生了，1944年，美国微生物学家Avery等通过细菌转化研究，证明DNA是基因载体。

从此以后，对DNA构型展开了广泛研究。

因为如果人类掌握了改变基因序列的方法，不光各种疑难杂症将迎刃而解，人类还将第一次真正掌握自己的进化方向，主宰自己的命运。

一场基因编辑技术的大探索就此展开。

基因工程是在生物化学、分子生物学和分子遗传学等学科的研究成果基础上逐步发展起来的。

基因工程研究的发展大致可以分为三个阶段：准备阶段、基因工程问世、发展阶段。

一.准备阶段1.DNA结构的发现：我们今天熟悉的脱氧核糖核酸(DNA)的梯形结构称为“双螺旋”，由James Watson和Francis Crick于1953年发现，开创了现代生物学和遗传学研究。

这是遗传学最重要的里程碑之一，是未来生命科学领域的支柱。

2.DNA的制造以及表达规律的发现：斯坦福大学医学院教授Arthur Kornberg大约从1950年代初开始从事DNA合成的研究。

1953年，他从细菌提取物中分离出DNA聚合酶，并在一年内首次在体外成功合成了DNA。

Kornberg因这一杰出成就获得诺贝尔奖。

1958年首次在试管中制造DNA。

1958年至1971年先后确立了中心法则，破译了64种密码子，成功揭示了遗传信息的流向和表达问题。