基因工程和基因组学II

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1、第九章基因工程和基因组学第九章-I基因组学第九章-II基因工程1第九章-II基因工程一、基因工程的概念二、基因工程的四大要素及实施要点三、细胞工程2一、基因工程的概念遗传工程（geneticengineering）是七十年代发展起来的一门新技术，它是综合分子生物学与微生物学、分子遗传学等理论和技术建立起来的。广义的遗传工程：基因工程、细胞工程、染色体工程和细胞器工程。狭义的遗传工程：基因工程31基因工程的概念：是一种操作，它不是通过一般传统的有性杂交方法，而是采取类似于工程建设的方式，按照预先设计的蓝图，借助于实验室的技术，将某种生物的基因或基因组转移到另一种生物中去，使后

2、者定向地获得新的遗传性状，成为新的类型。这实际上就是目前讲的转基因技术。42.基因工程的优越性:传统杂交只能进行亲缘关系较近的交配（远缘交配失败），无法进行远缘交配（即遗传物质交流），遗传物质交流开始是全方位的，通过人为选择，可以达到目的性状，但工作量大，且容易改变原来的其他优良性状。5但基因工程就不同的，它不但可以进行种间、属间科间遗传物质交流，还可以进行高等、低等，动物与植物间遗传物质交流，同时可以定向而不改变原来的优良性状，所以十分诱人！目前基因工程主要在以下几方面应用：基因工程6a.生物制药b.遗传病治疗c.农业新品种选育d.发酵工程e.治理环境污染(创造微生物新类

3、型)f.其他等基因工程73.基因工程施工的程序a.施工准备材料,即“目的”基因，载体和工具酶等。b.把目的基因与载体结合成重组DNA分子c.把重组DNA分子引入受体细胞，即基因转移，建立分子无性繁殖或称克隆。d.鉴定筛选转基因系基因工程8二、基因工程的四大要素及实施要点（一）基因的克隆（分离）1.鸟枪法（shotgun）这是基因工程初期使用的方法，曾起很大的作用。目前很少采用，但却在此方法基础上发展用来研究基因的功能等。鸟枪法具体做法是：DNA相当于基因大小的片段→与载体重组细菌→筛选所需的基因。限制性内切酶转化基因工程9（一）基因的克隆（分离）--方法和步骤●从基因库中

4、分离基因●聚合酶链式反应（PCR）扩增基因●人工合成基因鸟枪法（shotgun）10二、基因工程的四大要素及实施要点（一）基因的克隆（分离）1.鸟枪法（shotgun）这是基因工程初期使用的方法，曾起很大的作用。目前很少采用，但却在此方法基础上发展用来研究基因的功能等。鸟枪法具体做法是：DNA相当于基因大小的片段→与载体重组细菌→筛选所需的基因。限制性内切酶转化112.化学合成1970年Khorana首次合成酵母丙氨酸tRNA的基因，1976年合成第一个有生物活性的基因，大肠杆菌酪氨酸tRNA的基因。基因工程12基因化学合成首先要了解该基因的核苷酸顺序，然后才能合成。要了解

5、该基因的顺序，通常须将该基因克隆出来，而克隆出来的基因目前可通过更简便方法进行基因合成（克隆），即装入载体，转入细菌中合成或通过其他方法的合成。所以纯粹的基因合成目前少见，除非该基因拿不到！目前化学合成主要用来合成PCR引物等小片段。基因工程133.从基因库中分离基因步骤：(1)构建基因库(2)从基因库中筛选目的片段（3）目的基因的进一步分析与鉴定143.从基因库中分离基因(1)构建基因库基因库：核基因库染色体库cDNA库线粒体库15核基因库核基因库（genomiclibrary或genomicbank）是将某一生物的全部基因组DNA酶切后与载体连接构建而成的，理想的应包括

6、全部的序列方法是（见p294划线）一般的核基因库：BACYACTAC16染色体基因库基因组一部分（一根染色体）用来构建基因库.流动细胞分拣技术（flowcytometry）17cDNA库具有特异性183.从基因库中分离基因(2)从基因库中筛选目的片段一般的方法是利用一段已知与目的基因紧密连锁或已确定是目的基因一部分序列DNA片段。标记作为探针通过DNA互补杂交从基因库中筛选目的基因。举例：筛选入噬菌体构建的入噬菌体核基因库193.从基因库中分离基因（3）目的基因的进一步分析与鉴定一般情况获得目的基因片段是比基因本身长的，所以通常需要进一步亚克隆，采用的主要有图位克隆法，或

7、称染色体步移。亚克隆出来后，还要进行测序和进一步鉴定。20举例一：从cDNA库中分离●cDNA：反转录DNA如果已知基因的特异mRNA，就可以直接利用该mRNA反转录cDNA（基因）。值得提出cDNA与原来的基因组的基因序列可能不一样，因为内含子不转录。DNA转录mRNA反转录cDNA基因工程2122●cDNA文库某一时期等组织基因转录形成mRNA总体反转录成cDNA，这些cDNA总体就称为cDNA文库。基因工程23转录总DNAmRNA反转录cDNA1cDNA2cDNA3cDNA文库……●从cDNA文库调基因的方法