基因重组与基因工程和.ppt

 姚真真 生物化学与分子生物学教研室 了解中心法则 即DNA重组技术。在分子水平上进行遗传操作，按设计的蓝图，从供体中提取或人工合成目的基因，使其与载体构建成重组DNA，再转移到受体细胞。目的基因在受体细胞中表达，获得新的遗传性状 。 主要内容 DNA重组? 重组DNA技术? 重组DNA与医学的关系 不同DNA之间发生共价连接形成新的DNA 分子。 基因移动和重组是生物界普遍现象，是生物进化的动力，DNA重组具有重要的生物学意义 一、细菌的基因转移与重组  相关概念： 转化：细胞从周围介质中吸收裸露 的DNA,而获得新的遗传表型。 转化过程： 噬菌体感染宿主菌后的两种状态是由噬菌体的cI和cro两个基因编码调控蛋白控制的，溶原状态， cI 表达；溶菌状态， cro 表达。除了控制其他基因表达外， cI和cro两个基因编码调控蛋白是互为阻遏蛋白。 思考：当含噬菌体的细菌用紫外线轻度照射后，cI蛋白被降解,接下去会发生什么？停止照射后会怎样？为什么会进化成这种机制？ 二、同源重组（homologous recombination） 不需要特异DNA序列，而是依赖两分子之间序列的相同或相似性而进行的重组。 同源序列愈长，同源重组率愈高，反之，则不易发生重组。 同源重组意义 同源重组发生在任何生物中。 细菌如果通过接合或转化获得的外源DNA与宿主DNA充分同源，那末外源DNA就可以整合进宿主的染色体。 同源重组也是DNA损伤修复的重要机制 三、位点特异性重组 位点特异性重组：由整合酶催化，在两个DNA位点特异的短序列之间发生的切割和连接反应: ? 噬菌体DNA整合 细菌特异位点重组 免疫球蛋白基因的重排 四 转座重组（transposition） 由插入序列和转座子介导的基因转移或重排。 许多数细菌基因组含有几十个拷贝的能转座DNA片段，片段长度从几百到几万个bp,是遗传多样性的一个重要来源。 转座重组分类： 插入序列 ( insertion sequence，IS )转座: 由转座酶（transposase）、一个分离的反向重复序（inverted repests）列和侧翼二个正向重复序列（direct repeats）组成。 发生形式： 保守性转座(conservative transposition) 复制性转座(duplicative transposition) 转座子（transposon，Tn）转座： 除了有插入序列的 结构外，还带有抗性或其他标记基因。 转座序列结构 第二节 重组DNA技术 重组DNA技术相关概念及意义 重组DNA技术的原理及过程 重组DNA技术与医学关系 一、重组DNA技术相关概念及意义 （一）有关DNA克隆的相关概念 克隆（clone）: 通过无性繁殖过程所产生的与亲代完全相同的子代群体，这一群体可以是分子、细胞、动物或植物等。获取这一群体的过程称为克隆化（cloning） DNA克隆(DNA cloning ) ： 是按人类的意愿，在体外对DNA分子进行重组，再将重组分子导入受体细胞，使其在细胞中扩增和繁殖，以获得该DNA分子的大量拷贝。又称分子克隆 （molecular cloning)，基因克隆（gene cloning）、重组DNA ( recombinant DNA) 。 重组DNA技术(recombinant DNA technology)：是指实现基因（或DNA）克隆所采用的方法及技术路线等。又称基因工程（gene engineering），遗传工程（genetic engineering）等。 （二）重组DNA技术的意义 填平了物种间不可逾越的鸿沟； 缩短进化时间； 对生物定向改造； 基因结构、结构功能及调控研究的基础； 疾病诊治 二、重组DNA技术的原理及过程 （一）工具酶 工具酶：系指能用于DNA和RNA分子的切割，连接，聚合，反转录等有关的酶系统称为工具酶。 常 用 的 工 具 酶 限制性内切核酸酶 (restriction endonucleases) DNA连接酶 (DNA ligase) DNA聚合酶I (DNA polymerase I) 多核苷酸激酶 (polynucleotide kinase) 反转录酶