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1、基因重组和基因工程 Genetic Recombination and Genetic Engineering,第14章,第一节自然界DNA重组和基因转移是经常发生的 DNA Recombination and Gene Transfer Occur Frequently in Nature,第二节 重组DNA技术又称DNA克隆或分子克隆,DNA Recombination Technique is also Called DNA Cloning or Molecular Clone,相关概念 DNA克隆 工具酶 目的基因 基因载体基本原理 重组DNA技术与医学的关系,本节主要内容：,一、重组
2、DNA技术相关概念,克隆(clone):来自同一始祖的相同副本或拷贝的集合。,获取同一拷贝的过程称为克隆化(cloning)，即无性繁殖。,（一）DNA克隆,技术水平：分子克隆(molecular clone)（即DNA 克隆）细胞克隆 个体克隆（动物或植物）,应用酶学的方法，在体外将各种来源的遗传物质（同源的或异源的、原核的或真核的、天然的或人工的DNA）与载体DNA接合成一具有自我复制能力的DNA分子复制子(replicon)，继而通过转化或转染宿主细胞，筛选出含有目的基因的转化子细胞，再进行扩增提取获得大量同一DNA分子，也称基因克隆或重组DNA(recombinant DNA)。,DN
3、A克隆,目的：分离获得某一感兴趣的基因或DNA 获得感兴趣基因的表达产物（蛋白质）,基因工程(genetic engineering)实现基因克隆所用的方法及相关的工作称基因工程，又称重组DNA工艺学。,（二）工具酶,限制性核酸内切酶 DNA聚合酶 逆转录酶 T4DNA连接酶 碱性磷酸酶 末端转移酶 Taq DNA聚合酶,限制性核酸内切酶(restriction endonuclease),限制性核酸内切酶(restriction endonuclease,RE)是识别DNA的特异序列,并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类内切酶。,+,Bam H,定义：,与甲基化酶共同构成细菌的限制修饰系
4、统，限制外源DNA，保护自身DNA。,、（基因工程技术中常用型）,分类：,作用：,第一个字母取自产生该酶的细菌属名，用大写；第二、第三个字母是该细菌的种名，用小写；第四个字母代表株；用罗马数字表示发现的先后次序。,命名：,Hin d,Haemophilus influenzae d株流感嗜血杆菌d株的第三种酶,（三）目的基因(target gene),感兴趣的基因,（四）基因载体,定义为携带目的基因，实现其无性繁殖或表达有意义的蛋白质所采用的一些DNA分子。,常用载体质粒DNA噬菌体DNA病毒DNA,载体的主要选择标准：能自主复制,质粒(plasmid),特点:能在宿主细胞内独立自主复制；带有
5、某些遗传信息,会赋予宿主细胞一些遗传性状。,二、重组DNA技术基本原理,基本原理,以 质 粒 为 载 体 的DNA 克 隆 过 程,（一）目的基因的获取,化学合成法，从组织中提取等。,（二）克隆载体的选择和构建,目的不同，操作基因的性质不同，载体的选择和改建方法也不同。,（三）外源基因与载体的连接,受体菌条件：安全宿主菌 限制酶和重组酶缺陷处于感受态(competent),导入方式：转化(transformation)转染(transfection)感染(infection),（四）重组DNA导入受体菌,抗药性标记选择，免疫化学方法等。,（五）重组体的筛选,(插入失活法)抗药性标记选择,重组D
6、NA技术操作过程可形象归纳为：,小结,重组DNA技术操作的主要步骤,表达体系的建立：表达载体的构建 受体细胞的建立 表达产物的分离纯化,（六）克隆基因的表达,第三节 重组DNA技术与医学的关系非常密切并前景远大,DNA Recombination Technique is Closly Related with Medicine and has a Good Perspective,一、疾病基因的发现与克隆,根据基因定位克隆之并研究其性质，而认识疾病的分子机制。,二、生物制药,利用基因工程生产有药用价值的蛋白质、多肽产品已成为当今世界一项重大产业，并将有望成为21世纪的支柱产业。,基因工程胰岛
7、素,胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。,胰岛素分子结构,基因诊断(genetic diagnosis)是利用分子生物学及分子遗传的技术和原理，在DNA水平分析、鉴定遗传疾病所涉及基因的置换、缺失或插入等突变。又称DNA诊断。,三、基因诊断与治疗,（一）基因诊断的概念,（二）基因治疗的概念,定义基因治疗(gene therapy)是向有功能缺陷的细胞补充相应功能的基因，以纠正或补偿其基因的缺陷，从而达到治疗的目的。,方式体细胞基因治疗(somatic cell gene therapy)性
8、细胞基因治疗(germ line gene therapy),1.产前诊断2.携带者测试3.症候前诊断4.遗传病易感性,四、遗传疾病的预防,细菌染色体,质粒,细菌,质粒分离,重组DNA分子,目的DNA分子插入载体,感兴趣的基因,DNA分离,细胞,重组DNA分子转入细菌,重组细菌转化子细菌,目的基因的倍增,抗虫基因转入植物,目的基因的转入使细菌可清理污染物,细菌的倍增,产生的蛋白质用于治疗疾病,目的基因的倍增,大量的蛋白质,大量的目的基因,转基因动植物,转基因生物的生产,转基因小鼠,不易腐烂的番茄,Carolina cotton producers have reduced pesticidesprays and lowered production costs by utilizing genetically engineered cotton varieties,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,普通棉花(无抗虫特性),苏云金芽孢杆菌,提取,抗虫基因,与运载体DNA拼接导入,棉花细胞(含抗虫基因),棉花植株(有抗虫特性),小结,1.基因工程概念2.重组DNA技术基本操作步骤,
