第14章基因重组和基因工程药事情

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,目录,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,目录,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,目录,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,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),。,DNA,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,T,4,DNA,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。,GGATCC,CCTAGG,G,CCTAG,GATCC,G,+,Bam,H,定义：,与甲基化酶共同构成细菌的限制修饰系统，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：,H,in,d,属,种,株,序,H,aemophilus,in,fluenzae,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,目的基因的获取,DNA,导入受体细胞,外源基因与载体的连接,克隆载体的选择和构建,重组体的筛选,克隆基因的表达,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,目的基因,载体,限制性内切酶,限制性内切酶,T4 DNA,连接酶,15,C,重组体,载体自连,目的基因,自连,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,DNA,技术操作过程可形象归纳为：,小结,分,分离目的基因,切,限制酶切目的基因与载体,接,拼接重组体,转,转入受体细胞,筛,筛选重组体,重组,DNA,技术操作的主要步骤,载体,质粒,噬菌体,病毒,目的基因（外源基因）,基因组,DNA,c DNA,人工合成,PCR,产物,限制酶消化,开环载体,DNA,目的基因,连接酶,重组体,转化,体外包装，转染,带重组体的宿主,筛选,表型筛选,酶切电泳鉴定,菌落原位杂交,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,