【正文】 工作，確定了基因在染色體上的分布規(guī)律（基因的連鎖與互換定律）。 遺傳物質(zhì)是 DNA 各方面的實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，基 因的化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)，而是 DNA。后來(lái)愛(ài)弗萊的實(shí)驗(yàn)（ 1944）證實(shí)，進(jìn)入細(xì)菌改變特性的遺傳物質(zhì)是 DNA，而不是蛋白質(zhì)。 DNA 雙螺旋模型說(shuō)明 DNA 分子能夠充當(dāng)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。 DNA 的半保留復(fù)制 DNA 在自我復(fù)制的過(guò)程中，兩條雙鏈打開(kāi)，以形成的兩條單鏈為模板，各自合成一條與之互補(bǔ)的新鏈。 DNA 作為遺傳物質(zhì)的功能 （ 1）貯藏遺傳信息的功能 （ 2）傳遞遺傳信息的功能 （ 3）表達(dá)遺傳信息的功能 由此，克里克提出中心法則 , 確定遺傳信息由 DNA 通過(guò) RNA 流向蛋白質(zhì)的普遍規(guī)律。 基因理論中的許多復(fù)雜 情況 以孟德?tīng)枌W(xué)說(shuō)為開(kāi)端的遺傳理論，發(fā)展到以 DNA 分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的分子遺傳學(xué)，使我們對(duì)遺傳規(guī)律有了確切的理解。 一個(gè)基因一個(gè)性狀？不一定。 基因決定性狀，環(huán)境還起不起作用？在基因型確定的基礎(chǔ)上，環(huán)境常常會(huì)影響表型。子代總是與親代相像，又有一些不像。 基因工程的操作包含以下步驟： ? 獲得目的基因 ? 構(gòu)造重組 DNA 分子 ? 轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)染 ? 表達(dá) ? 蛋白質(zhì)產(chǎn)物的分離純化 基因工程的基本操作：將外源基因（又稱(chēng)目的基因，是一段 DNA 片斷）組合到載體 DNA 分子中去，再把它轉(zhuǎn)到受體細(xì)胞（亦稱(chēng)寄主細(xì)胞）中去，使外源基因在寄主細(xì)胞中增殖和表達(dá)，從而得到期望的由這個(gè)外源基因所編碼的蛋白質(zhì)。 從組織細(xì)胞中可以分離得到人 /小鼠的全套基因，稱(chēng)為基因文庫(kù)。如何從中把需要的基因找出來(lái)？ 采取 ―釣 ‖的辦法。 印跡法的主要步驟： （ 1）基因文庫(kù)－ DNA 用限制性?xún)?nèi)切酶處理。 （ 3）電泳后，通過(guò)印跡技術(shù)轉(zhuǎn)到酯酰纖維薄膜上，以便操作。 （ 5）探針 DNA 片斷已用放射性元素標(biāo)記，使膠片感光后可看出。 探針 DNA 片斷從何而來(lái)？根據(jù)目的蛋白的氨基酸序列，只要其中 N－端 15－ 20 個(gè)氨基酸序列，按三聯(lián)密碼轉(zhuǎn)為 4060 核苷酸序列，人工合成，即為探針 DNA 片斷。獲得相當(dāng)數(shù)量的目的基因后，才能繼續(xù)下一步操作。 PCR —— 把尋找目的基因和擴(kuò)增目的基因兩步操作并成一步。 PCR 反應(yīng)分三步完成： 第一步 —— 90 ℃ 高溫下，使混合物的 DNA 片斷因變性而成單鏈。 第三步 —— 70 ℃ 溫度下，由合成酶（ DNA 高溫聚合酶）催化，從引物開(kāi)始合成目的基因 DNA。每經(jīng)一次循環(huán)，所找到的目的基因擴(kuò)充一倍。 （ 3）構(gòu)造重組 DNA 分子 首先要有載體。 噬菌體 DNA－－線狀雙鏈 DNA，適于做大片斷基因的載體。 “ 安裝 ” 的過(guò)程，需要的關(guān)鍵酶叫限制性?xún)?nèi)切酶。 （ 4）轉(zhuǎn)化 /轉(zhuǎn)染 把構(gòu)造好的重組 DNA 分子送進(jìn)寄主細(xì)胞，亦需要適當(dāng)?shù)募夹g(shù)方法。 （ 5）目 的基因表達(dá)及蛋白質(zhì)分離 進(jìn)入到寄主細(xì)胞的目的基因還要能表達(dá)產(chǎn)生有活性的目的蛋白，這些目的蛋白可以是某種蛋白質(zhì)藥物，也可以表達(dá)某種抗性性狀（如植物的抗病性和抗旱性）。表達(dá)通常是指目的基因編碼的蛋白質(zhì)合成。 基因工程的應(yīng)用 （ 1）在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 基因工程被用于大量生產(chǎn)過(guò)去難以得到或幾乎不可能得到 的蛋白質(zhì)－肽類(lèi)藥物?，F(xiàn)在可以通過(guò)基因工程辦法，用酵母生產(chǎn)凝乳酶，大量用于奶酪制造。 ―乳腺反應(yīng)器 ‖工程：轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)已用于牛、羊，使得從牛 /羊奶中可以生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物。 （ 4）工程菌在環(huán)境工程中應(yīng)用 美國(guó) GE 公司構(gòu)造成功具有巨大烴類(lèi)分解能力的工程菌，并獲專(zhuān)利，用于清除石油污染。 尤其難得的是，加洛特預(yù)測(cè)，尿黑酸病病人缺乏一種酶，而正常人有，加洛特把這種遺傳病癥狀稱(chēng)為 “ 先天性代謝差錯(cuò) ” 。 苯丙氨酸代謝途徑關(guān)系到三種遺傳病 ： 尿黑酸病 、 苯丙酮尿癥 、 白化病 加洛特的工作推動(dòng)了對(duì)一系列遺傳病的發(fā)現(xiàn) 當(dāng)時(shí)，對(duì)遺 傳病的認(rèn)識(shí)是： ?由于某個(gè)基因的缺失、突變或異常，導(dǎo)致一定病癥的出現(xiàn)。 ?這類(lèi)病的遺傳遵循孟德?tīng)栆?guī)律。根據(jù)基因的位置與病癥，把遺傳病分為三類(lèi)： 類(lèi)型 基因在常染 色體（隱性） 基因在常染 色體（顯性） 基因在 X－染 色體 只有在父母均 父母一方有 母 /女 常常是 特 攜帶缺陷基因 病癥，子女 缺陷基因攜 情況下，子女 出現(xiàn)病癥的 帶者。 概率為 50％ ， 病癥更多出現(xiàn) 在兒子身上。但是疾病后果的嚴(yán)重程 度遠(yuǎn)大于尿黑酸癥。 白化病 是苯丙氨酸代謝途徑中又一種 “ 遺傳病 ” 。 鐮刀狀貧血癥 由于紅血球不正常帶來(lái)嚴(yán)重后果。 有意思的是在非洲大陸某些地區(qū)鐮刀狀貧血癥發(fā)病率高，攜帶者也多。分析表明，鐮刀狀貧血癥缺陷基因攜帶者比正常人對(duì)惡性瘧疾有抗性。 Nancy Wexle 領(lǐng)導(dǎo)的研究組在委內(nèi)瑞拉西北一個(gè)小山村里進(jìn)行調(diào)查并作出富有成效的研究。此基因包含一段 CAG 重復(fù)序列，相當(dāng)于谷氨酸重復(fù)序列。 家族性高膽固醇血癥 這種病的患者身體內(nèi)，編碼低密度脂蛋白 (LDL)受體的基因突變。 LDL 受體蛋白失去功能，便形成高膽固醇血癥，進(jìn)一步造成動(dòng)脈粥樣硬化。但屬不完全顯性。 Cc 雜合子孩子在初生嬰兒中占 1/500，在 30 歲左右出現(xiàn)心臟病癥狀。 X染色體連鎖的遺傳病 血友病 患者表現(xiàn)為血凝過(guò)程受阻，常常在有傷口時(shí)，出血不止。涉及十個(gè)左右凝血因子。血友病正是因?yàn)檫@兩個(gè)因子之一的基因發(fā)生突變，所以血友病是基因位于 X－染色體的隱性基因遺傳病。維多利亞女王身上的血友病缺陷基因 —使凝血因子Ⅸ失活 —通過(guò)皇族通婚，傳遞到普魯士皇室，西班牙王室和俄羅斯王室。 以上所說(shuō)的遺傳病都屬于單基因遺傳病。單基因遺傳病的發(fā)病率較低，幾百分之一至幾萬(wàn)分之一。這種疾病已記錄有 500 多種，其中，性染色體異常占 75％，常染色體異常占 25％。 （ 2）多基因遺傳病 有的病受幾對(duì)基因控制，這類(lèi)遺傳病發(fā)病與否，不但取決遺傳，也在很大程度上受環(huán)境影響。 因?yàn)橛协h(huán)境因素的影響，包括：飲食、妊娠 、創(chuàng)傷、情緒等，于是，遺傳的影響程度不一，被稱(chēng)為 “ 遺傳易感性 ” 。代謝疾病，器質(zhì)性疾病和遺傳病對(duì)人類(lèi)健康的影響相對(duì) 的增長(zhǎng)。 在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，嬰兒死亡率中的 50％歸因于遺傳病。 加上，醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究的深入，使越來(lái)越多的代謝疾病和器質(zhì)性疾病中遺傳因素被揭示出來(lái)，歸入多基因遺傳病，所以遺傳病對(duì)人類(lèi)健康的威脅益凸現(xiàn)出來(lái)。 RFLP 技術(shù) (限制性?xún)?nèi)切酶圖譜多態(tài)性技術(shù) )的應(yīng)用，使異?；虻臋z查有可能從研究實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入醫(yī)院。 在 RFLP 實(shí)際操作中，還是要使用放射性探針。 RFLP 技術(shù)還可用于其他領(lǐng)域，如 :親緣關(guān)系確認(rèn)、法 醫(yī)學(xué)等等。 如：血友?。a(bǔ)充凝血因子Ⅷ。纖維性囊泡化病（ CF）是美國(guó)白色人種中較為常見(jiàn)的遺傳病。 5 歲前可能因呼吸阻礙致死。 1990 年第一例基因治療臨床試驗(yàn)使腺苷酸脫氨酶（ ADA）基因進(jìn)入骨髓細(xì)胞，再送回病人體內(nèi)，治療嚴(yán)重綜合免疫缺失癥（ SCID）獲得初步效果。 由國(guó)立衛(wèi)生研究院和能源部共同組成 “ 人類(lèi)基因組研究所（ NHGRI） ” 逐漸地， HGP 擴(kuò)展為多國(guó)協(xié)作計(jì)劃。 不同物種基因組的大小與長(zhǎng)度 ?Lamda 噬菌體 – kb, 17 微米 ?大腸桿菌 –4,000 kb, mm ?釀酒酵母 –13,500 kb, mm ?果蠅 –165,000 kb, 56 mm ?人 –2,900,000 kb, 990 mm (2)一 些模式生物和病源物的全基因組測(cè)定 物種 全基因組 完成年份 釀酒酵母 x 107 bp 1996 枯草桿菌 x 106 bp 1997 幽門(mén)螺桿菌 x 106 bp 1997 梅毒螺旋體 x 106 bp 1998 理論意義 ： 酵母 —第一次揭示真核生物全基因組。原計(jì)劃約 1015 年完成，耗資 30 億美元，其宏偉的程度堪與 Manhatto 原子彈計(jì)劃和 Appolo 登月計(jì)劃相提并論。 ?1999 破譯出人類(lèi)第 22 號(hào)染色體 的遺傳密碼。 ?預(yù)計(jì)從原定的 2022 年 6 月提前到 2022 年 6 月完成。 ?2022 年 ?3 月塞萊拉公司宣布完成了果蠅的基因組測(cè)序。這是人類(lèi)首次全部破譯一種植物的基因序列。 ?2022 年 4 月 14 日 ?美，英，日，德，法，中六國(guó)科學(xué)家完成了人類(lèi)基因組序列圖的繪制，實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)基因組計(jì)劃的所有目標(biāo)。這是世界上首項(xiàng)針對(duì)控制人類(lèi)基因 “ 開(kāi) ” 和 “ 關(guān) ” 的主要化學(xué)變化進(jìn)行的圖譜繪制工作，它將幫助科學(xué)家建立人類(lèi)遺傳與疾病之間的關(guān)鍵聯(lián)系。 已將原來(lái) 15 萬(wàn)個(gè) “ 缺隙 ” 減少到 341 個(gè)。 對(duì)人基因組計(jì)劃的質(zhì)疑 花這樣大力氣集中做一件事是否值得？ 是否沖擊了生命科學(xué)其他重要問(wèn)題的研究？ 目前估計(jì)， 3x109bp 中 僅 5％ 編碼蛋白質(zhì) 95％ 不編碼蛋白質(zhì) 人類(lèi)基因組計(jì)劃的重大影響 （ 1）在 HGP 推動(dòng)下，世界大公司投入生物技術(shù)意向劇增。 ?中、美、日、法等 10 個(gè)國(guó)家和地區(qū) 的科學(xué)家于 2022 年 8 月 11 日在（ Nature）雜志發(fā)表了 水稻基因組 “精細(xì)圖 ”，覆蓋率達(dá) ％，這對(duì)國(guó)際水稻基因組計(jì)劃的貢獻(xiàn)率達(dá) 20％ 。 ?由美國(guó)、以色列、德國(guó)、意大利和西班牙的 67 名科學(xué)家組成的國(guó)際 黑猩猩 基因測(cè)序與分析聯(lián)盟初步完成了 黑猩猩 基因組序列草圖與人類(lèi)基因組序列的比較工作。在 2022 年 9 月 1 日出版的《 Nature》雜志和 9 月 2 日出版的《 Science》雜志都以這項(xiàng)重大的研究成果作為封面文章。 一方面學(xué)術(shù)界高度評(píng)價(jià) 美國(guó)華 盛頓郵報(bào) 奧勒岡州沃爾小組：成功克隆兩只恒河猴（ 出生） 臺(tái)灣地區(qū)吳明杰小組： 5 只克隆豬。用這種方法移植克隆牛是世界首例。 政界紛 紛出來(lái)表態(tài)。 （意）衛(wèi)生部長(zhǎng)在眾議院宣布：禁止人體和動(dòng)物克隆。 歐盟委員會(huì)宣布：反對(duì)人體克隆試驗(yàn)。 一條科學(xué)成就的宣布，在全世界范圍內(nèi)，在短短幾十天左右時(shí)間，從學(xué)術(shù)界到經(jīng)濟(jì)界、政界引起巨大而深刻的反響，是空前的 。 二、從一個(gè)細(xì)胞到一只羊 所有有性繁殖的生物，都是從一個(gè)受精卵發(fā)育到完整的生物體。 ) 人體總共有 200 多種細(xì)胞類(lèi)型。 細(xì)胞的發(fā)育潛能 由一個(gè)細(xì)胞可能分化發(fā)育出多少種細(xì)胞？這就是細(xì)胞的發(fā)育潛能。 全能性 —— 具有能使后代細(xì)胞形成完整個(gè)體的潛能的細(xì)胞稱(chēng)全能性細(xì)胞。 例如，生血多能干細(xì)胞 單能性 —— 只能分化成一種細(xì)胞的干細(xì)胞稱(chēng)單能干細(xì)胞 。 第一例從一個(gè)植物體細(xì)胞 一棵植株的實(shí)驗(yàn)。 全能性 多能性 單能性 分化成熟的體細(xì)胞。 分化成熟的動(dòng)物細(xì)胞已失去全能性。原因何在？ 陸續(xù)出現(xiàn)一些探索動(dòng)物細(xì)胞全能性喪失原因的實(shí)驗(yàn)。 Hoppe 的克隆小鼠實(shí)驗(yàn) 將核注入已去核 的受精卵中 以上實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論 ： 囊胚階段的細(xì)胞乃至成熟的體細(xì)胞，其細(xì)胞核仍具有全能性 —— 可能發(fā)育成完整個(gè)體。 看來(lái)，關(guān)鍵在于細(xì)胞質(zhì)。 后來(lái)實(shí)驗(yàn)證明，細(xì)胞質(zhì)中的分化決定子，是 RNA。 在卵子形成過(guò)程中，卵母細(xì)胞中含有 2－ 5 萬(wàn)種 mRNA，每種約 600 個(gè)拷貝。 信息體（ informasome） 在卵子中，母體信息以核糖核酸蛋白（ RNP）顆粒形式存在，其沉降系數(shù)比核糖體還大，稱(chēng)為信息體。 囊胚細(xì)胞核＋去核受精卵 那么，為 什么 1990s 多利羊?qū)嶒?yàn)成功仍會(huì)引起這么大的震動(dòng)？ 從囊胚細(xì)胞核到分化成熟的體細(xì)胞核是一個(gè)大進(jìn)步。 最重要的是時(shí)機(jī)： 1980s 初到 1990s 末。 ? 最后產(chǎn)出八頭小羊分屬三個(gè)核供體來(lái)源。 使結(jié)合在基因（ DNA）上的調(diào)控蛋白脫落下來(lái)。 質(zhì)疑：來(lái)自乳腺的細(xì)胞究竟是不是分化成熟的體細(xì)胞？ (原來(lái)供細(xì)胞的母羊已死 ) 回答：在 Nature 原文中已說(shuō)明，