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湖北工业大学本科课程期中考核
考核形式：课程论文
课程名称： 现代分子生物学 学院： 生物工程学院 专业： 生物工程 班级： 10生工（2）班 学号： 1010511211 姓名： 陈寄伟 指导教师： 杨波
摘要：………………………………………………………….2 前言：………………………………………………………….3 1.1:重组DNA技术简介..................................................................3 1.2:重组DNA发展历史............................................................3 1.3:重组DNA技术步骤............................................................4 1.4:重组DNA技术方法............................................................5 2技术路线...................................................................................5 2.1:DNA片段和载体连接..........................................................6 2.2导入宿主细胞........................................................................6 2.3选择........................................................................................6 2.4基因表达................................................................................7 3重组DNA技术的应用............................................................7 3.1:医药行业...............................................................................7 3.2:发酵工业...............................................................................8 3.3:动植物育种与基因治疗.......................................................8 4.1:重组DNA技术的生物安全.................................................8 5:结语..........................................................................................9 参考文献……………………………………………………...10
摘要：近半个世纪以来，分子生物学研究取得了前所未有的进步，主要有三个
成就：一、确定了遗传信息的携带者，解决了遗传的物质基础问题；二、提出了DNA分子双螺旋结构模型和半保留复制机制，解决了基因的自我复制和世代交
替问题；三提出了“中心法则”和操纵子学说，成功地破译了遗传密码，阐明了遗传信息的流动与表达机制。但由于缺乏有效的分离和富集单一DNA分子的技术，科学家无法对这类物质进行直接的生化分析。于是，DNA分子体外切割技术及核苷酸序列分析技术的进步直接推动了重组DNA技术的产生与发展。
前言：重组DNA技术又称遗传工程，在体外重新组合DNA分子，并使它们在适当的细胞中增殖的遗传操作。这种操作可把特定的基因组合到载体上，并使之在受体细胞中增殖和表达。因此它不受亲缘关系限制，为遗传育种和分子遗传学研究开辟了崭新的途径。其主要来源于两个发面的理论研究：限制性核酸内切酶（简称限制酶）和基因载体（简称载体）。
1.1重组DNA技术简介
1974年，波兰遗传学家斯吉巴尔斯基称基因重组技术为合成生物学概念，1978年，诺贝尔生医奖颁给发现DNA 限制酶的那森斯（Daniel Nathans）、亚伯与史密斯（Hamilton Smith）时，斯吉巴尔斯基在《基因》期刊中写道：限制酶将带领我们进入合成生物学的新时代。1980年霍博姆 B.采用合成生物学（synthetic biology）的概念来表述基因重组技术，随着基因计划的成功，系统生物学突现为前沿，2000年库尔 E.重新定义合成生物学为基于系统生物学的遗传工程，从而DNA重组技术与转基因生物技术发展到了人工设计与合成全基因、基因调控网络，乃至基因组的一个新的历史时期。基因工程是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，一般包括4个步骤：一是克隆目的基因，取得所需要的·DNA特异片段；二是将目的基因与DNA载体连接成重组DNA；三是将重组DNA引入细菌或动植物细胞内使其增殖；四是将表达目的基因的受体细胞挑选出来，使目的基因表达相应的蛋白质或其他产物，从而育成动植物优良新品种(系)。
自1977年成功地用大肠杆菌生产出生长释放抑制因子以来，人胰岛素、人生长激素、胸腺肽、干扰素、尿激酶、、疯牛病疫苗、乙型肝炎病毒疫苗、甲型肝炎病毒疫苗、幼畜腹泻疫苗和青霉素酰化酶基因工程菌株等数十种基因工程产品相继问世。优质产毛羊等动物新品种，金色水稻，抗虫或抗除草剂的玉米、大豆、棉花、水稻，转类胡萝卜素生物合成相关酶基因花卉、蔬菜等已获推广或已取得阶段性成果。
广义的遗传工程包括细胞水平上的遗传操作（细胞工程）和分子水平上的遗传操作，即重组DNA技术（有人称之为基因工程）。狭义的遗传工程则专指后者。
1.2重组DNA发展历史
1951年，美国学者E．莱德伯格等发现了DNA重组技术中广泛应用的噬菌体是大肠杆菌的温和噬菌体λ。
1952年美国分子遗传学家S．E．卢里亚在大肠杆菌中所发现的一种所谓限制现象——从菌
株甲的细菌所释放的噬菌体能有效地感染同一菌株的细菌，可是不能有效地感染菌株乙；少数被感染的菌株乙的细菌所释放的同一噬菌体能有效地感染菌株乙可是不能有效地感染菌株甲。
1953年法国学者P．弗雷德里克等发现大肠杆菌产生大肠杆菌素这一性状为一种染色体外的大肠杆菌素因子所控制。
1957年日本学者发现了抗药性质粒。后两类质粒都是在遗传工程中广泛应用的质粒。 20世纪70年代初，生物化学研究的进展也为重组DNA技术奠定了基础，1972年，美国科学家保罗·伯格首次成功地重组了世界上第一批DNA分子，标志着DNA重组技术——基因工程作为现代生物工程的基础，成为现代生物技术和生命科学的基础与核心。
20世纪70年代中后期，由于出现了工程菌以及实现DNA重组和后处理都有工程化的性质，基因工程或遗传工程作为DNA重组技术的代名词被广泛使用。
1973年美国的分子生物学家S．N．科恩等又将几种不同的外源DNA插入质粒pSC101的DNA中，并进一步将它们引入大肠杆菌中，从而开创了遗传工程的研究。
1974年，美国学者W．阿尔伯终于对1952年大肠杆菌中发现的所谓限制现象提出了解释，通过进一步的研究发现这种限制现象是由于细菌细胞中具有专一性的限制性核酸内切酶的缘故。
同年，波兰遗传学家斯吉巴尔斯基称基因重组技术为合成生物学概念。
1978年，诺贝尔生医奖颁给发现DNA 限制酶的纳森斯（Daniel Nathans）、亚伯（Werner ）与史密斯（Hamilton Smith）时，斯吉巴尔斯基在《基因》期刊中写道：限制酶将带领我们进入合成生物学的新时代。
80年代初，由于基因工程需重组DNA多拷贝复制，建立无性系，故“分子克隆”又被用作DNA重组技术的另一个代名词。
1980年霍博姆.B采用合成生物学（synthetic biology）的概念来表述基因重组技术，随着基因组计划的成功，系统生物学突现为前沿，2000年库尔E.重新定义合成生物学为基于系统生物学的遗传工程，从而DNA重组技术与转基因生物技术发展到了人工设计与合成全基
因、基因调控网络，乃至基因组的一个新的历史时期。
1.3重组DNA技术步骤
重组DNA技术一般包括四步：主要取决于基因的来源、基因本身的性质和该项遗传工程的目的。
①获得目的基因；
②与克隆载体连接，形成新的重组DNA分子；
③用重组DNA分子转化受体细胞，并能在受体细胞中复制和遗传； ④对转化子筛选和鉴定。在具体工作中选择哪条技术路线；
⑤对获得外源基因的细胞或生物体通过培养，获得所需的遗传性状或表达出所需要的产物。
1.4重组DNA技术方法
重组DNA片段的取得主要的方法有：
①利用限制酶取得具有粘性末端或平整末端的DNA片段；
②用机械方法剪切取得具有平整末端的DNA片段，例如用超声波断裂双链DNA分子； ③经反向转录酶的作用从mRNA获得与mRNA顺序互补的DNA单链，然后再复制形成双链DNA（cDNA）。例如人的胰岛素和血红蛋白的结构基因都用这方法获得。这样获得的基因具有编码蛋白质的全部核苷酸顺序，但往往与原来位置在染色体上的基因在结构上有区别，它们不含有称为内含子的不编码蛋白质的间隔顺序（见基因）；
④用化学方法合成DNA片段。从蛋白质肽链的氨基酸顺序可以知道它的遗传密码。依照这密码用化学方法可以人工合成基因。
2、技术路线
2.1DNA片段和载体连接
DNA片段和载体相连接的方法主要有四种：