工业微生物基因育种

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1、第五章工业微生物基因育种王陶2012年2月目的与要求了解和掌握基因工程育种的原理与方法；了解基因工程的主要载体与基因定位诱变的原理与方法。教学重点：质粒的特性与基因工程操作原理教学难点：基因定位诱变的原理教学内容1、概述基因工程在微生物育种中的地位和作用，原理2、基因工程载体几种常见的载体3、基因工程所用的酶限制性内切酶，核酸酶，连接酶，聚合酶等4、基因工程的主要步骤5、基因定位诱变一、基因工程概述多利和它的孩子沃尔小组成功克隆两只恒河猴吴明杰小组：5只克隆猪基因操作，是在分子生物学和分子遗传学等学科综合发展的基础

2、上、于本世纪70年代诞生的一门崭新的生物技术科学。它的创立和发展，直接依赖于基因工程或称分子生物学的进步，两者之间有着密不可分的联系。基因的研究为基因工程的创立奠定了坚实的理论基础，基因工程的诞生是基因研究发展的必然结果；而基因工程技术的发展和应用，又深刻并有力地影响着基因的研究，使我们对基因的研究提到了空前的高度。因此，对基因研究发展的过程，以及基因的现代概念进行一下回顾是十分必要的。基因工程与基因基因（gene）一段可以编码具有某种生物学功能物质的核苷酸序列。Abriefhistoryofgenetics.1866

3、年，孟德尔（G.J.Mendel）提出了遗传因子（hereditaryfactor）的概念。他将控制豌豆性状的遗传因素称之为遗传因子形成了基因的雏形。豌豆杂交操作孟德尔研究的七对性状孟德尔分离律孟德尔自由组合律黄圆绿圆黄皱绿皱1909年，丹麦的遗传学家W.Johanssen根据希腊语“给予生命”之义，创造了“gene”一词。但它只是一个抽象的单位，并不代表物质实体。同源染色体分别带着控制同一性状的两个等位基因显性等位基因纯合子隐性等位基因纯合子杂合子1910年，美国遗传学家摩尔根（T.H.M.organ）以果蝇为研究材

4、料，发现了连锁交换定律并提出遗传粒子学说，第一次将代表某一特定性状的基因与某一特定的染色体联系起来，即基因位于染色体上。野生果蝇没有现成的成对性状摩根在长期饲养中找到各个性状的突变株。控制不同性状的等位基因在2#染色体上的位置触须长/短身体灰/黑眼睛红/紫翅长/短1944年，美国微生物学家O.T.Avery首次证实遗传物质的基础是DNA，基因位于DNA上。ThetransformingprincipleisDNA.DNAisthegeneticmaterial35S标记外壳蛋白质,感染后放射标记不进入大肠杆菌细胞32P

5、标记DNA,感染后放射标记进入大肠杆菌细胞1953年，J.Watson和F.Crike创立DNA双螺旋模型，证实基因是具有一定遗传效应的DNA片段。1955年，Benzer在T4噬菌体的顺反互补实验中，正式使用“顺反子（cristron）”这个术语，并将顺反子与基因在意义上和功能上统一起来。同时证实了基因不是最小单位。它仍然是可分的；并非所有的DNA序列都是基因，只有其中某一特定的核苷酸区段才是基因的编码区。1960年，F.Jacob和J.Monmd提出了操纵元（操纵子）的概念，揭示了原核生物基因表达调控的重要规律。基

6、因的现代概念移动基因（movablegene）断裂基因（splitgene）假基因（pseudogene）重复基因（repeatedgenes）重叠基因（overlappinggenes）或嵌套基因（nestedgenes）基因的特点:不同基因具有相同的物质基础在原则上，所有生物的DNA都是可以重组互换的，因为地球上的一切生物，无论是高等还是低等，他们的基因都是一个具有遗传功能的特定核苷酸序列的DNA片断，而所有生物的DNA结构都是一样的。有些病毒的基因定位在RNA上，但这些病毒RNA可以通过反转录产生CDNA，并不影

7、响不同基因的重组互换。基因是可以切割的基因在染色体上的存在形式是直线排列。大多数基因彼此之间存在这间隔，少数基因是重叠排列的。基因是可以转移的生物体内有的基因是可以在染色体上移动的，甚至可以在不同的染色体上跳跃，插入到靶DNA分子中。基因在转移的过程中就完成了基因间的重组。（转座子、反转座子）多肽与基因之间存在对应关系现在普遍认为，一种多肽就有一种相对应的基因。因此，基因的转移或重组可以根据其表达产物多肽的性质来检查。多肽与基因之间存在对应关系现在普遍认为，一种多肽就有一种相对应的基因。因此，基因的转移或重组可以根据其

8、表达产物多肽的性质来检查。基因可以通过复制把遗传信息传递给下一代经重组的基因一般来说是能传代的，可以获得相对稳定的转基因生物。目前世界许多国家将生物技术，信息技术和新材料技术作为三大重中之重技术，而生物技术可以分为传统生物技术，工业生物发酵技术和现代生物技术。现在人们常说的生物技术实际上就是现代生物技术。现代生物技术包括基因工程、