基因克隆研究与利用

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1、67周涵滔、刘波基因克隆研究与利用周涵滔刘波主编文献出版社67周涵滔、刘波基因克隆研究与利用67周涵滔、刘波目录第一章基因与基因表达11.1基因的结构与功能11.1.1基因的结构11.1.2基因的功能21.2原核生物基因表达31.2.1原核生物基因的转录与翻译31.2.2原核生物基因的启动子61.2.3原核生物表达产物的分离纯化91.3真核细胞基因表达131.3.1酵母表达系统131.3.2昆虫细胞表达系统181.3.3哺乳动物细胞表达系统18第二章基因操作与克隆182.1基因重组技术182.1.

2、1限制性内切酶182.1.2克隆载体182.1.3基因文库的构建与筛选182.2基因诱变技术182.2.1基因诱变的理论与方法182.2.2定点诱变与蛋白质改造182.3基因克隆技术182.3.1cDNA方法182.3.3利用PCR技术获得基因182.3.4基因的定位克隆法18第三章生物基因组学研究183.1人类基因组计划183.1.1人类基因组计划产生的背景183.1.2人类基因组计划的任务183.1.3人类基因组计划的研究进展183.1.4人类基因组计划的深远影响183.1.5我国的人类基因组

3、计划183.2其它物种基因组学研究183.2.1模式动物基因组学研究183.2.2模式植物基因组学研究18第四章基因克隆的应用184.1基因克隆在动物上的应用184.2基因克隆在微生物上的应用1867周涵滔、刘波4.3基因克隆在植物上的应用18第五章参考文献1867周涵滔、刘波第一章基因与基因表达1.1基因的结构与功能1.1.1基因的结构DNA分子是一种双链的螺旋状分子。DNA链的基本单位是核苷酸。核苷酸由碱基、脱氧核糖和磷酸基团三部分构成，碱基与脱氧核糖的第一位碳相连，而脱氧核糖的5＇碳又与一个

4、磷酸基团相连(图1-1)。DNA链上的核苷酸可多可少，它们通过一个核苷酸的脱氧核糖的3＇羟基与另一个相邻的核苷酸的5＇磷酸基团之间形成磷酸二酯键而串联起来。由于碱基遵循互补的原则，所以一条DNA链上的核苷酸顺序决定了与它相配对的另一条DNA链上相对应的核苷酸顺序，后者也称为互补核苷酸链。这里所说的碱基有4种：腺嘌吟(A)、鸟嘌吟(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)(图1-2)。这4种碱基形成两种非常特异的配对形式，即A只与T配对，G只与C配对。在DNA的复制过程中，每一条已经存在的DNA链都可以作

5、为模板合成新链，链上的脱氧核糖的3＇羟基通过酶促反应与要掺入的核苷酸的5＇磷酸形成磷酸二酯键从而使核苷酸依次加入(图1-3)，而且新合成的DNA双链仍然遵循碱基配对的原则。DNA双螺旋的两条链的方向实际上是相反的，人们也称之为反向平行。图1-1核苷酸的结构图1-24种碱基的结构一个双链DNA分子的长度通常用互补核苷酸对的数目来表达，也就是人们通常所说的碱基对(basepair，bp)。对于大的DNA分子通常用多少千个碱基对来表示，即kb(kilobasepairs)。当双链DNA分子超过几百万个碱

6、基对时，人们就用百万碱基对，即Mb(megabasepairs)这个单位来描述它。67周涵滔、刘波图1-3DNA链的延伸1.1.2基因的功能生物体的结构和生化功能是由其体内的DNA中所包含的遗传信息决定的。作为遗传信息的基本单位，基因所携带的信息实际上是由核苷酸的排列顺序决定的，编码蛋白质的基因要通过两个生理过程才能解码。第一，编码蛋白质的基因(也称结构基因)作为模板产生RNA分子，即信使RNA(messengerRNA，mRNA)，这个过程称为转录(transcription)；第二，单个的mR

7、NA分子在其他的细胞组分(包括核糖体、tRNA和酶)的帮助下合成蛋白质分子，这个过程称为翻译(translation)。在转录过程中，以基因双链DNA中的一条链作为模板，DNA聚合酶会选择正确的核糖核苷酸(不是脱氧核糖核苷酸)，通过3＇→5＇磷酸二酯键把它们连起来。在RNA分子中，尿嘧啶(U)代替了胸腺嘧啶，因此，在转录过程中尿嘧啶与腺嘌吟配对。虽然RNA分子有时会在分子内形成氢键，但总体来说RNA分子是单链分子。在细菌等原核细胞中，结构基因通常指一个DNA片段，它可以转录产生mRNA分子，mRN

8、A分子通过翻译合成细胞中所需的蛋白质(图1-4)。在真核细胞中，基因的结构就相对要复杂一些(图1-5)。真核基因的编码区域(exon，外显子)往往被一些非编码区域(intron，内含子)所分开，因此，在一个完整的真核基因转录以后，内含子要被剪切删除掉，再把外显子连起来，这个过程称为剪切(splicing)，属于转录后加工。剪切之后就能产生有功能的mRNA。67周涵滔、刘波图1-4原核生物中蛋白质的翻译过程图1-5真核生物中蛋白质的翻译过程在现代生物技术应用中，做得最多的就是在细菌细