[醫(yī)學(xué)]基 因 工 程

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1、基因工程GeneticEngineering第一章基因工程概貌教學(xué)要求:1.掌握基因工程的含義2.了解基因工程的發(fā)展史3.掌握基因工程的理論依據(jù)4.了解基因工程的基本技術(shù)路線5.了解因工程的安全性問題6.了解基因工程的發(fā)展前景基因工程（geneengineering）的含義指人為地通過基因重組、基因突變、基因轉(zhuǎn)移途徑，將一種或多種生物體（供體）的基因與載體在體外進(jìn)行拼接重組，然后轉(zhuǎn)入另一種生物體（受體）內(nèi)，按人們的意愿遺傳并大規(guī)模地表達(dá)出新的生物性狀或新物質(zhì)。二、基因工程的誕生需要理論和技術(shù)上的支持：

2、理論上的三大發(fā)現(xiàn)：（1）證明生物遺傳物質(zhì)是DNA（基因工程的先導(dǎo)）；（2）DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)和半保留復(fù)制機(jī)理；（3）遺傳信息的傳遞方式（中心法則）和三聯(lián)體密碼子系統(tǒng)的建立。技術(shù)上的三大發(fā)現(xiàn)：（1）限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶的發(fā)現(xiàn)（標(biāo)志著DNA重組時(shí)代的開始），載體的使用；（2）1970年，逆轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn)。（3）1973年，Cohen等獲得了抗四環(huán)素和新霉素的重組菌落TcrNer，標(biāo)志著基因工程的誕生。70年代初DNA體外重組技術(shù)—基因工程技術(shù)的出現(xiàn)，將傳統(tǒng)的生物學(xué)技術(shù)引向了高技術(shù)之路。三、基因工程理論

3、依據(jù)1.基因有共同的物質(zhì)基礎(chǔ)：可以重組互換。有遺傳功能的特定核酸序列：DNA片段或RNA。2.基因可切割：存在間隔序列（重疊序列的基因也可切出）。3.基因可轉(zhuǎn)移：可在染色體DNA或不同染色體之間跳躍，基因組也可重組。要點(diǎn)：供體、載體、受體目的：DNA擴(kuò)增，外源基因表達(dá)產(chǎn)物，表達(dá)調(diào)控，改造生物遺傳特性等。4.多肽與基因之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。一種多肽對(duì)應(yīng)一種基因。根據(jù)表達(dá)產(chǎn)物的性質(zhì)可檢查基因的轉(zhuǎn)移或重組。5.遺傳密碼通用。三聯(lián)密碼子（少數(shù)除外）與氨基酸相對(duì)應(yīng)，所有生物都相同，只要具備轉(zhuǎn)錄翻譯條件均能轉(zhuǎn)譯出原樣

4、的氨基酸?；蚩扇斯ず铣?。6.基因可復(fù)制傳遞遺傳信息。重組基因可傳代，獲得相對(duì)穩(wěn)定的轉(zhuǎn)基因生物。四、基因工程研究?jī)?nèi)容1.克隆載體：原核生物的克隆載體：Ti質(zhì)粒及其衍生載體（植物基因工程）;動(dòng)物病毒克隆載體（動(dòng)物基因工程）。核心環(huán)節(jié)：構(gòu)建新載體（適于高等動(dòng)植物轉(zhuǎn)基因表達(dá)載體和定位整合載體），應(yīng)大力發(fā)展。2.受體系統(tǒng)：克隆載體的宿主：外源目的基因表達(dá)（單個(gè)細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體）。包括：原核生物、真核生物、植物、動(dòng)物及人類。3.目的基因（優(yōu)良性狀的基因、致病基因）獲取途徑：構(gòu)建基因組文庫(kù)或cDNA文庫(kù)；P

5、CR直接從某生物基因組擴(kuò)增；較小的可人工化學(xué)合成。（已獲目的基因種類：與醫(yī)藥相關(guān)的基因；抗病、蟲害和惡劣環(huán)境的基因；編碼特殊營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的蛋白或多肽基因。）生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖，遺傳性疾病的基因治療，優(yōu)生優(yōu)育。中國(guó)水稻（秈稻）基因組“工作框架圖”和數(shù)據(jù)庫(kù)已完成。中、英兩國(guó)合作“家豬基因組計(jì)劃”。4.工具酶：指體外進(jìn)行DNA合成、切割、修飾和連接等系列過程中所需要的酶（DNA聚合酶、限制性核酸內(nèi)切酶、修飾酶和連接酶）。限制性核酸內(nèi)切酶：有規(guī)律地切割DNA，獲得特定末端的DNA片段。研究熱點(diǎn)：耐熱內(nèi)切酶和長(zhǎng)識(shí)別序

6、列稀切酶。　　五、基因工程的特點(diǎn)以分子遺傳學(xué)為理論基礎(chǔ)，以分子生物學(xué)和微生物學(xué)的現(xiàn)代方法為手段，將不同來源的基因(DNA分子),按預(yù)先設(shè)計(jì)的藍(lán)圖，在體外構(gòu)建雜種DNA分子。改變生物原有的遺傳特性，獲得新品種，生產(chǎn)新產(chǎn)品，或是研究基因的結(jié)構(gòu)和功能?；蚬こ逃袃蓚€(gè)基本的特點(diǎn)∶（1）分子水平上的操作和細(xì)胞水平上的表達(dá)。（2）打破了常規(guī)的物種間界限（原核與真核生物之間、動(dòng)植物之間、人與其他生物之間），使遺傳信息進(jìn)行重組、轉(zhuǎn)移和表達(dá)。十二、基因組計(jì)劃?研究一個(gè)基因組的全部工作的規(guī)劃：?1.測(cè)定全部DNA序列；?

7、2.構(gòu)建基因組的物理圖譜；?3.構(gòu)建基因組的遺傳圖譜；?4.構(gòu)建基因組的轉(zhuǎn)錄圖譜；?5.分析基因組的功能。目前實(shí)施的基因組計(jì)劃：微生物：大腸桿菌、噬菌體、酵母植物：擬南芥、水稻；動(dòng)物：果蠅、豬、牛、雞等；人第二章基因工程常用的工具酶教學(xué)目的和要求：1.掌握限制性核酸內(nèi)切酶的概念2.熟悉DNA連接酶的作用3.熟悉DNA聚合酶的作用和意義4.了解DNA修飾酶5.熟悉單鏈核酸內(nèi)切酶的生物學(xué)作用6.了解核酸外切酶2.1限制性核酸內(nèi)切酶※限制性核酸內(nèi)切酶定義：簡(jiǎn)稱限制酶，是一類能夠識(shí)別雙鏈DNA分子中某些特定的

8、核苷酸序列，并由此切開DNA雙鏈結(jié)構(gòu)的核酸內(nèi)切酶。?限制性核酸內(nèi)切酶的種類（三種）(p22)?Ⅰ型限制性核酸內(nèi)切酶?Ⅱ型限制性核酸內(nèi)切酶※?Ⅲ型限制性核酸內(nèi)切酶根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能，可將限制酶分為I、II、III型。I型和III型限制酶切點(diǎn)不固定，不能產(chǎn)生可利用的DNA片段。只有II型限制酶具有控制和預(yù)測(cè)位點(diǎn)特異性切割的性質(zhì)，且產(chǎn)生固定的DNA片段，基因工程中所用的都是II型限制酶。?限制酶的命名原則（p23）①限制酶的名稱由三個(gè)字母組成。第一個(gè)字母采用細(xì)菌屬