第九章 基因工程和基因组学ppt课件.ppt

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1、第九章基因工程和基因组学第一节基因工程(GeneticEngineering)基因工程概述限制性内切核酸酶载体基因的分离与鉴定基因工程的应用基因工程概述★遗传工程广义狭义：细胞工程、染色体工程、细胞器工程等基因工程★1、概念：是指将一种或多种生物体（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遗传并表达出新的性状。基因工程概述也称为DNA重组技术(DNARecombination)、或　分子克隆(Molecularcloning)★2、诞生：1971年，美国Smith,H.O.等分离出一种限

2、制性酶，可酶切病毒的DNA分子；1972年：Ｂerg,P.等实现不同酶切DNA片段的体外连接；1973年：Cohen,s.等将体外重组的DNA转入大肠杆菌细胞并得以表达。基因工程概述★３、基本过程：基因工程概述⑴从供体细胞中分离出目的基因；(简称“切”)⑵用DNA连接酶将含有外源基因的DNA片断接到载体上，形成DNA重组分子(“接”)；⑶借助细胞转化手段将DNA重组分子导入受体细胞(“转”)；★３、基本过程：基因工程概述⑷培养转化细胞，以扩增DNA重组分子，使其整合到受体细胞的基因组中（“增”）；⑸鉴定转化细胞，获得外源基因高效表达的

3、细胞（“检”）；由此可见，基因工程的操作过程可简化为：“切、接、转、增、检”目的基因与载体连接(DNA分子重组)DNA分子重组目的基因导入受体二限制性内切核酸酶★限制性内切核酸酶或限制性酶：(restrictionenzymes)在细菌中此酶的功能是降解外来DNA分子，以限制(restriction)或阻止病毒侵染。该类能识别双链DNA分子中一段特异的核苷酸序列，并将双链DNA分子切断。二限制性内切核酸酶★限制性酶据其作用特点，可分为两类。⑴第Ⅰ类限制性酶：每隔一段DNA序列随机切割双链DNA分子，没有序列特异性。⑵第Ⅱ类限制性酶：能

4、识别一段特异的DNA序列，准确地酶切双链DNA的特异序列。其识别的序列是对称的，即在一条链中从5’到3’方向的序列，与其互补链从5’到3’方向的序列完全相同。这种序列称为回纹对称序列(palindrome)。三载体一个DNA片段只有与适合的载体(vector)DNA连接构成重组DNA后，在载体DNA的运载下，才可以高效率地进入宿主细胞(hostcell)，并在其中复制、扩增、克隆出多个拷贝。可作为DNA载体的有质粒、噬菌体、病毒、细菌或酵母菌人工染色体（BAC、YAC）等。三载体★作为载体DNA分子，需具备四个条件：⑴具复制原点(or

5、i)，能携带的外源DNA片段独立地自我复制；⑵具有多克隆位点，即具有多种限制性酶的切点，用于克隆外源DNA片段；⑶至少具有一个选择标记基因；⑷易从宿主细胞中回收。1.细菌质粒◆质粒是细菌细胞内独立于细菌染色体而自然存在的、能自我复制、易分离和导入的环状双链DNA分子。☆这些质粒的适应范围广，拷贝数多。进入宿主细胞复制后，每个细胞的质粒拷贝数可高达1000个。2.λ噬菌体3.柯斯质粒4.穿梭载体5.细菌人工染色体6.酵母人工染色体7.Ti质粒及其衍生载体四基因的分离与鉴定(一)从基因库中分离基因(二)聚合酶链式反应(PCR)扩增基因(三

6、)人工合成基因五基因工程的应用(一)基因工程工业(二)植物基因工程(三)转基因动物(四)遗传疾病诊断(一)基因工程药物◆胰岛素的人工生产(二)植物基因工程根癌农杆菌介导的植物转化◆植物基因转化：是指将外源基因转移到植物细胞内、并整合到植物基因组中稳定遗传和表达的过程。◆根癌农杆菌介导的植物转化2.基因枪转化技术◆通过高压气体等动力，高速发射包裹有重组DNA的金属颗粒，将目的基因直接导入受体细胞，并整合到染色体上的方法。◆此法已广泛用于转化水稻、小麦、玉米、大豆等主要作物。(三)转基因动物与转基因植物相比，转基因动物的发展要慢些。◆例如

7、，利用转基因羊大量表达人类的抗胰蛋白酶。◆将人的抗胰蛋白酶α-1基因克隆在羊奶产生相关基因启动子的下游，这种启动子仅在乳腺细胞中表达，使羊奶中含有大量有功能的人类抗胰蛋白酶；◆可利用家禽作为生物反应器，生产人类大量需要的重要蛋白质。大象的生长基因转到猪身上(四)遗传疾病诊断(五)基因治疗◆利用基因工程技术，将特异基因导入并整合到具有遗传缺陷的患者的基因组中，以治疗遗传疾病的方法，通常叫做基因治疗(genetherapy)。◆目前最常用的方法是利用病毒DNA作载体，构建重组DNA分子，用病毒包装物包装后形成的重组去毒病毒感染患者的细胞，

8、将正常基因整合到染色体上。第二节基因组学◆基因组学(genomics)：是遗传学研究进入分子水平后发展起来的一个分支，主要研究生物体全基因组(genome)的分子特征。◆特点：是以基因组为研究单位，而不是以单个基因，◆目