生物技术概论_基因工程

《生物技术概论_基因工程》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第二章基因工程GeneEngineering基因工程是生物工程的核心技术，是最具生命力和最引人注目的前沿学科之一。学习要求掌握基因工程的概念,DNA重组原理与技术;熟悉外源基因转入受体细胞的各种途径;了解基因工程研究的基本技术路线，基因工程的应用。第一节基因工程概述一、复习DNA、基因的概念和结构1.DNA的组成、结构和功能DNA由腺嘌呤脱氧核苷酸（A）、鸟嘌呤脱氧核苷酸(G)、胞嘧啶脱氧核苷酸(C)、胸腺嘧啶脱氧核苷酸(T)组成。脱氧核苷酸由脱氧核糖、碱基和磷酸基组成。四种脱氧核苷酸的脱氧核糖、磷酸基的结构和位置相同，只是各自的碱基不同。DNA的双

2、螺旋结构DNA两条脱氧核苷酸链总是按照碱基A与T互补配对和G与C互补配对的，通过氢键形成稳定的双螺旋结构，称为双链DNA。少数病毒和噬菌体中的DNA是以单链形式存在的。DNA的功能（1）DNA分子能在细胞内复制以原有的DNA链为模板，从特定的复制起始位点（ori）起始，复制出新的DNA链。（2）携带遗传信息DNA是遗传信息的主要携带者，DNA上的部分核苷酸序列决定着RNA的核苷酸序列。通过转录，这些核苷酸序列分别指令转录出核糖体RNA(rRNA)、转移RNA(tRNA)和信使RNA(mRNA)。2、基因的概念和结构基因是编码蛋白质或RNA等具有特定功

3、能产物的遗传信息的基本单位，是具有遗传信息一段DNA序列。结构：包括编码序列(外显子)、编码区前后对于基因表达具有调控功能的序列和单个编码序列间的间隔序列(内含子)。基因是基因工程的操作对象原核生物基因结构真核生物基因结构原核生物基因启动子相关的保守核苷酸序列Pribnow框或-10区：-4~-13bp之间由６个核苷酸组成，多数是TATAAT序列。-35区：-35bp前后保守的TTGACA序列。动、植物基因启动子相关的保守核苷酸序列生物类型TATA区（-25~-30）CAAT区（-70~-80）GC区（-80~-100）动物TATAATAGGCCAA

4、CTGCCACACCC植物TCTATATA1~3CA或TGTATAAA1~3CACA2~5GNGA2~4CC或TA2~5TNGA2~4TTGGGCGGG终止子发夹结构序列终止子(termi-nator):在基因编码区下游有一段使转录终止的核苷酸序列。3、基因工程的概念按照人们的愿望（人为的），进行严密的设计（类似工程设计），通过体外DNA重组（非生命活动过程）和转基因等技术，有目的地改造生物种性，使现有的物种在较短的时间内趋于完善（区别于自然突变和常规育种），创造出更符合人们需求的新的生物类型;利用这种技术对人类疾病进行有效的诊断和治疗。体外DNA重

5、组是基因工程的基本内容和关键技术。自然界的DNA重组----难以预测基因工程----按人的意志进行DNA重组重组DNA技术是指将一种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的DNA体外操作程序，也称分子克隆技术。因此供体、受体、载体是重组DNA技术的三大基本元件。二、基因工程诞生的基础（一）理论上的三大发现1、40年代确定的遗传信息的携带者是DNA而不是蛋白质（肺炎双球菌实验）2、50年代揭示的DNA分子的双螺旋结构模型和半保留复制机制。3、50年代末－60年代：确

6、定了遗传信息的传递方式(密码子学说，中心法则)（二）基因工程研究的理论依据（为何可对基因进行切、接、转、增、检操作）1、基因可以重组互换2、基因可切割3、基因可转移（不同生物体之间、同一染色体上、不同人染色体之间、插入到靶DNA中）：可把来自任何生物的基因转移到与其毫无关系的任何其他受体细胞中，可以任意改造生物的遗传特性，创造出生物的新性状4、多肽与基因之间存在对应关系5、遗传密码是通用的6、基因可以通过复制把遗传信息传递给下一代：某一段DNA可在受体细胞内进行复制，为制备大量纯化的DNA片段提供了可能（三）技术上的三大发明1、60年代末－70年代：

7、限制性核酸内切酶的发现2、70年代：DNA连接酶的发现3、70年代：基因工程载体的使用。1973年第一次实现了重组转化成功的例子。从此基因工程诞生，这年定为基因工程诞生的元年。三、基因工程操作的技术路线生物材料mRNARNADNAcDNA基因组文库人工合成目的基因PCR扩增酶切技术路线剪切拼接导入表达基因操作的基本步骤第二节基因工程四大要素工具酶载体目的基因受体基因工程技术中对核酸的精雕细刻主要用酶作为工具一、工具酶（一）限制性内切核酸酶1、概念一类能识别双链DNA中特殊核苷酸序列，并在合适的反应条件下使每条链一定位点上的磷酸二酯键断开，产生具有3’

8、-OH和5’-P基团的DNA片段的内切脱氧核糖核酸酶。什么是限制性内切酶？由1973年H.OSmith和D.