基因工程的概念

DNA而不是蛋白质，从而明确了遗传的物质基础问题；第二，是在50年代揭示了DNA分子的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传递的问题；第三，是在50年代末期和60年初，相继提出了中心法则和操纵子学说，并成功的破译了遗传密码，从而阐明了遗传信息的流向和表达问题。使人们期待已久的，应用类似于工程技术的程序，主动的改造生物的遗传特性，创造具有优良性状的生物新类型的美好愿望，从理论上讲已有可能变为现实。但在60年代的科学技术发展水平下，真正实施基因工程，还有一些问题：要详细了解DNA编码蛋白质的情况，以及DNA与基因的关系等，就必须首先弄清DNA核苷酸序列的整体结构，怎样才能分离出单基因，以便能够在体外对它的结构与功能等一系列的有关问题作深入的研究，对于基因操作来说是十分重要的环节。在70年代两项关键技术：DNA分子的切割与连接技术，DNA的核苷酸序列分析技术从根本上解决了DNA的结构分析问题。应用核酸内切酶和DNA连接酶对DNA分子进行体外的切割与连接，是60年代末和70年代初发展起来的一项重要的基因操作技术。有人甚至说它是重组DNA的核心技术。1972年在旧金山H.W.Boyer实验室首先发现的EcoRI核酸内切限制酶具有特别重要的意义。1967年在世界上有5个实验室几乎同时发现了DNA连接酶。1970年当时在Wisconsin大学的H.G.Khorana实验室的一个小组，发现T4DNA连接酶具有更高的连接活性，有时甚至能催化完全分离的两段DNA分子进行末端的连接。到了1972年底，人们已经掌握了好几种连接双链DNA分子的方法。在70年代，将外源DNA分子导入大肠杆菌的转化现象获得成功，1972年斯坦福大学的S.Cohen等人报道，劲氯化钙处理的大肠杆菌细胞同样也能够摄取质粒的DNA,从此，大肠杆菌便成了分子克隆的良好的转化受体。不到四年，世界上第一家基因工程公司“Genetech”注册登记，意味着基因工程的实际应用已跨入商业运作的门槛。70年代初期，开展DNA重组工作，无论在理论上还是技术上都已经具备了条件。1972年，斯坦福大学的P. Berg博士领导的研究小组，率先完成了世界上第一次成功的DNA体外重组实验，并因此与W. Gilbert, F. Sanger分享了1980年度的诺贝尔化学奖。
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