第九章 基因工程与干细胞工程 宋方洲 基础医学院生物化学与分子生物学教研室
第九章 基因工程与干细胞工程 基础医学院生物化学与分子生物学教研室 宋方洲
第一部分基因工程 引言 140多年前（1865)，在捷克莫勒温镇一个修道院里沉醉于豌豆 杂交实验的Mendel也许根本就没有想到，他提出的遗传因子在半个 世纪后被Mor gen定义为基因；1944年Avery证明了基因的物质基础是 DNA;20世纪50年代初Natson和Cr ick.又揭示了DNA的分子结构；70年 代初DM已可在体外被随意拼接并转回到细菌体内遗传和表达。生命 科学的飞速发展孕育了现代分子生物学技术—基因工程。今天， 人们在超市货架上可以买到保持期很长的转基因土豆，“多利”克 隆绵羊走出实验室，基因工程正在使整个人类生活方式发生重大变 革
140多年前（1865），在捷克莫勒温镇一个修道院里沉醉于豌豆 杂交实验的Mendel也许根本就没有想到，他提出的遗传因子在半个 世纪后被Morgen定义为基因；1944年Avery证明了基因的物质基础是 DNA；20世纪50年代初Watson和Crick又揭示了DNA的分子结构；70年 代初DNA已可在体外被随意拼接并转回到细菌体内遗传和表达。生命 科学的飞速发展孕育了现代分子生物学技术——基因工程。今天， 人们在超市货架上可以买到保持期很长的转基因土豆，“多利”克 隆绵羊走出实验室，基因工程正在使整个人类生活方式发生重大变 革。 引 言 第一部分 基因工程
一、基因工程的基本概念 现在，关于基因工程的概念，不同的学者和不同的专 著有不同的解释，很难有一个标准的、准确的和固定的 概念，而且，随着学科的发展，其内涵还在不断的扩展 和延伸。就现在的学科发展情况，可作以下阐述。同时， 为便于同学们学习理解，有必要对其相关的几个概念作一 介绍
现在，关于基因工程的概念，不同的学者和不同的专 著有不同的解释，很难有一个标准的、准确的和固定的 概念，而且，随着学科的发展，其内涵还在不断的扩展 和延伸。就现在的学科发展情况，可作以下阐述。同时， 为便于同学们学习理解,有必要对其相关的几个概念作一 介绍。 一、基因工程的基本概念
(一)遗传工程、基因工程与生物工程的定义 1、遗传工程(Genetic Engineer ing)是七十年代才开 始发展起来的一门新技术，是在分子遗传学的理论基础 上，综合采用了分子生物学与微生物学的现代方法和手 段建立起来的。也是遗传学和工程学相结合的一门技术 科学。借用工程技术上的概念和设计思想，在离体条件 下，对生物细胞、细胞器、染色体或DNA分子进行按图施 工的遗传操作，以求定向改造生物的遗传特性
1、遗传工程（Genetic Engineering）是七十年代才开 始发展起来的一门新技术，是在分子遗传学的理论基础 上，综合采用了分子生物学与微生物学的现代方法和手 段建立起来的。也是遗传学和工程学相结合的一门技术 科学。借用工程技术上的概念和设计思想，在离体条件 下，对生物细胞、细胞器、染色体或DNA分子进行按图施 工的遗传操作，以求定向改造生物的遗传特性。 （一）遗传工程、基因工程与生物工程的定义
这一先进技术的兴起，标志着现代遗传学或生物科学已发 展到定向控制和改造遗传或生物性状的新阶段。 遗传工程可分为狭义和广义两种： (1)狭义的遗传工程即基因工程 (2)广义的遗传工程包括：基因工程、细胞工程、染色 体工程、细胞器工程等
这一先进技术的兴起，标志着现代遗传学或生物科学已发 展到定向控制和改造遗传或生物性状的新阶段。 遗传工程可分为狭义和广义两种： （1）狭义的遗传工程即基因工程 （2）广义的遗传工程包括：基因工程、细胞工程、染色 体工程、细胞器工程等
2、基因工程(Genetic Engineering)原称遗传工程，又 称基因操作（gene manipulation)、重组DNA (recombinant DNA):是指采用类似于工程建设的方式， 按照预先设计的蓝图，将一种或多种生物体（供体)的基 因与载体在体外进行拼接重组构建成杂种DNA分子，然后 转入另一种生物体（受体)内，以改变生物原有的遗传特 性并表达出新的性状，获得新品种，生产新产品，或是研 究基因的结构和功能。因此，供体、受体和载体称为基因
2、基因工程（Genetic Engineering）原称遗传工程，又 称 基 因 操 作 （ gene manipulation ） 、 重 组 DNA （recombinant DNA）:是指采用类似于工程建设的方式， 按照预先设计的蓝图，将一种或多种生物体（供体）的基 因与载体在体外进行拼接重组构建成杂种DNA分子，然后 转入另一种生物体（受体）内，以改变生物原有的遗传特 性并表达出新的性状，获得新品种，生产新产品，或是研 究基因的结构和功能。因此，供体、受体和载体称为基因
工程的三大要素，其中相对于受体而言，来自供体的基因 属于外源基因。除了少数RNA病毒外，几乎所有生物的基因 都存在于DNA结构中，而用于外源基因重组拼接的载体也都 是DNA分子，因此基因工程亦称为重组DNA技术(DNA Recombination).。另外，DNA重组分子大都需在受体细胞 中复制扩增，故还可将基因工程表征为分子克隆 (Molecular Cloning)或基因的无性繁殖
工程的三大要素，其中相对于受体而言，来自供体的基因 属于外源基因。除了少数RNA病毒外，几乎所有生物的基因 都存在于DNA结构中，而用于外源基因重组拼接的载体也都 是DNA分子，因此基因工程亦称为重组DNA技术（DNA Recombination）。另外，DNA重组分子大都需在受体细胞 中复制扩增，故还可将基因工程表征为分子克隆 （Molecular Cloning）或基因的无性繁殖
3、生物工程(Bi otechnology),又称生物技术、生物 工艺学。也是20世纪70年代诞生的一门新型技术。是根 据生物学、化学和工程学的原理进行工业规模的经营和 开发微生物、动植物细胞及其亚细胞组分，进而利用生 物体所具有的功能元件（如基因、蛋白质等）来提供商 品或社会服务的一门综合性科学技术
3、生物工程（Biotechnology），又称生物技术、生物 工艺学。也是20世纪70年代诞生的一门新型技术。是根 据生物学、化学和工程学的原理进行工业规模的经营和 开发微生物、动植物细胞及其亚细胞组分，进而利用生 物体所具有的功能元件（如基因、蛋白质等）来提供商 品或社会服务的一门综合性科学技术
生物工程被看作为新技术的革命标志之一，它与电子信息 技术、新材料和新能源等技术并列，成为关系到人类生存 和社会进步、发展的世界高技术领域的重要支柱。这不仅 因为它所研究与开发的对象是可以再生的生物资源，而且 还因为它对当今人类面临的人口和食物、能源和资源以及 环境和健康等迫切需要解决的问题发挥重要的作用，并展 现了极其诱人的前景。生物工程包括基因工程、细胞工程、 酶工程、蛋白质工程、发酵工程等
生物工程被看作为新技术的革命标志之一，它与电子信息 技术、新材料和新能源等技术并列，成为关系到人类生存 和社会进步、发展的世界高技术领域的重要支柱。这不仅 因为它所研究与开发的对象是可以再生的生物资源，而且 还因为它对当今人类面临的人口和食物、能源和资源以及 环境和健康等迫切需要解决的问题发挥重要的作用，并展 现了极其诱人的前景。生物工程包括基因工程、细胞工程、 酶工程、蛋白质工程、发酵工程等
(1)基因工程（gene engineer ing)又称基因操作 (gene manipulation)、重组DNA(recombinant DNA)。基因工 程是以分子遗传学理论为基础，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(DA分子)，按预先 设计的蓝图，在体外构建杂种DA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，或 是研究基因的结构和功能
（1）基因工程（gene engineering）又称基因操作（gene manipulation）、重组DNA（recombinant DNA）。基因工 程是以分子遗传学理论为基础，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（DNA分子），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，或 是研究基因的结构和功能