基因重組和基因工程

GeneticRecombinationandGeneticEngineering第14章第14章基因重組和基因工程藥事情第一節

自然界DNA重組和基因轉移是經常發生的

DNARecombinationandGeneTransferOccurFrequently

inNature第14章基因重組和基因工程藥事情第二節

重組DNA技術

又稱DNA克隆或分子克隆

DNARecombinationTechniqueisalsoCalledDNACloningorMolecularClone第14章基因重組和基因工程藥事情相關概念

DNA克隆工具酶目的基因基因載體基本原理重組DNA技術與醫學的關系本節主要內容：第14章基因重組和基因工程藥事情一、重組DNA技術相關概念克隆(clone):來自同一始祖的相同副本或拷貝的集合。獲取同一拷貝的過程稱為克隆化(cloning)，即無性繁殖。（一）DNA克隆第14章基因重組和基因工程藥事情技術水平：分子克隆(molecularclone)

（即DNA克隆）

細胞克隆個體克隆（動物或植物）

第14章基因重組和基因工程藥事情應用酶學的方法，在體外將各種來源的遺傳物質（同源的或異源的、原核的或真核的、天然的或人工的DNA）與載體DNA接合成一具有自我復制能力的DNA分子——復制子(replicon)，繼而通過轉化或轉染宿主細胞，篩選出含有目的基因的轉化子細胞，再進行擴增提取獲得大量同一DNA分子，也稱基因克隆或重組DNA(recombinantDNA)

。

DNA克隆第14章基因重組和基因工程藥事情

目的：①分離獲得某一感興趣的基因或DNA②獲得感興趣基因的表達產物（蛋白質）基因工程(geneticengineering)

——實現基因克隆所用的方法及相關的工作稱基因工程，又稱重組DNA工藝學。第14章基因重組和基因工程藥事情（二）工具酶

限制性核酸內切酶

DNA聚合酶Ⅰ

逆轉錄酶

T4DNA連接酶堿性磷酸酶末端轉移酶

TaqDNA聚合酶第14章基因重組和基因工程藥事情限制性核酸內切酶(restrictionendonuclease)

限制性核酸內切酶(restrictionendonuclease,RE)是識別DNA的特異序列,并在識別位點或其周圍切割雙鏈DNA的一類內切酶。GGATCCCCTAGGGCCTAGGATCCG+BamHⅠ定義：第14章基因重組和基因工程藥事情與甲基化酶共同構成細菌的限制修飾系統，限制外源DNA，保護自身DNA。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（基因工程技術中常用Ⅱ型）分類：作用：第14章基因重組和基因工程藥事情第一個字母取自產生該酶的細菌屬名，用大寫；第二、第三個字母是該細菌的種名，用小寫；第四個字母代表株；用羅馬數字表示發現的先后次序。命名：Hin

dⅢ

屬

種

株序Haemophilusinfluenzaed株流感嗜血桿菌d株的第三種酶第14章基因重組和基因工程藥事情（三）目的基因(targetgene)

感興趣的基因

第14章基因重組和基因工程藥事情（四）基因載體

定義為攜帶目的基因，實現其無性繁殖或表達有意義的蛋白質所采用的一些DNA分子。

常用載體質粒DNA噬菌體DNA病毒DNA載體的主要選擇標準：能自主復制第14章基因重組和基因工程藥事情質粒

(plasmid)特點:能在宿主細胞內獨立自主復制；帶有某些遺傳信息,會賦予宿主細胞一些遺傳性狀。第14章基因重組和基因工程藥事情第14章基因重組和基因工程藥事情二、重組DNA技術基本原理基本原理目的基因的獲取DNA導入受體細胞外源基因與載體的連接克隆載體的選擇和構建重組體的篩選克隆基因的表達

第14章基因重組和基因工程藥事情

以質粒為載體的DNA

克隆過程第14章基因重組和基因工程藥事情（一）目的基因的獲取化學合成法，從組織中提取等。（二）克隆載體的選擇和構建目的不同，操作基因的性質不同，載體的選擇和改建方法也不同。（三）外源基因與載體的連接第14章基因重組和基因工程藥事情目的基因載體限制性內切酶限制性內切酶T4DNA連接酶15oC重組體載體自連目的基因自連第14章基因重組和基因工程藥事情受體菌條件：安全宿主菌限制酶和重組酶缺陷處于感受態(competent)

導入方式：轉化(transformation)轉染(transfection)感染(infection)（四）重組DNA導入受體菌第14章基因重組和基因工程藥事情抗藥性標記選擇，免疫化學方法等。（五）重組體的篩選第14章基因重組和基因工程藥事情(插入失活法)

抗藥性標記選擇第14章基因重組和基因工程藥事情重組DNA技術操作過程可形象歸納為：小結分分離目的基因切限制酶切目的基因與載體接拼接重組體

轉轉入受體細胞篩篩選重組體

第14章基因重組和基因工程藥事情重組DNA技術操作的主要步驟載體質粒噬菌體病毒目的基因（外源基因）基因組DNA

cDNA

人工合成PCR產物限制酶消化開環載體DNA目的基因連接酶重組體轉化體外包裝，轉染帶重組體的宿主篩選表型篩選酶切電泳鑒定菌落原位雜交第14章基因重組和基因工程藥事情表達體系的建立：表達載體的構建受體細胞的建立表達產物的分離純化（六）克隆基因的表達第14章基因重組和基因工程藥事情第三節

重組DNA技術與醫學的關系非常密切并前景遠大DNARecombinationTechniqueisCloslyRelatedwithMedicineandhasaGoodPerspective第14章基因重組和基因工程藥事情一、疾病基因的發現與克隆根據基因定位克隆之并研究其性質，而認識疾病的分子機制。二、生物制藥

利用基因工程生產有藥用價值的蛋白質、多肽產品已成為當今世界一項重大產業，并將有望成為21世紀的支柱產業。第14章基因重組和基因工程藥事情基因工程胰島素胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產量之低和價格之高可想而知。胰島素分子結構第14章基因重組和基因工程藥事情基因診斷(geneticdiagnosis)是利用分子生物學及分子遺傳的技術和原理，在DNA水平分析、鑒定遺傳疾病所涉及基因的置換、缺失或插入等突變。又稱DNA診斷。三、基因診斷與治療（一）基因診斷的概念第14章基因重組和基因工程藥事情（二）基因治療的概念定義基因治療(genetherapy)是向有功能缺陷的細胞補充相應功能的基因，以糾正或補償其基因的缺陷，從而達到治療的目的。方式體細胞基因治療(somaticcellgenetherapy)性細胞基因治療(germlinegenetherapy)第14章基因重組和基因工程藥事情1.產前診斷2.攜帶者測試3.癥候前診斷4.遺傳病易感性四、遺傳疾病的預防第14章基因重組和基因工程藥事情細菌染色體質粒細菌質粒分離重組DNA分子目的DNA分子插入載體感興趣的基因DNA分離細胞重組DNA分子轉入細菌重組細菌轉化子細菌目的基因的倍增抗蟲基因轉入植物目的基因的轉入使細菌可清理污染物細菌的倍增產生的蛋白質用于治療疾病目的基因的倍增大量的蛋白質大量的目的基因第14章基因重組和基因工程藥事情轉基因動植物第14章基因重組和基因工程藥事情

轉基因生物的生產轉基因小鼠不易腐爛的番茄第14章基因重組和基因工程藥事情Carolinacottonproducershavereducedpesticide

spraysandloweredproductioncostsbyutilizinggenetically

engineeredcottonvarieties第14章基因重組和基因工程藥事情第14章基因重組和基因工程藥事情