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第十章 遗传工程 第一节 遗传工程概念 第二节 动物细胞工程 第三节 基因工程 第一节 遗传工程的概念 遗传工程(Genetic engineering):一般认为,遗传工程是按照人们预先设计的蓝图,将一种生物的遗传物质绕过有性周期导入另一种生物中去,使其获得新的遗传性状,形成新的生物类型的遗传操作。 遗传工程有狭义和广义之分，广义的遗传工程包括细胞工程和基因工程；狭义的遗传工程就是基因工程。 第二节 动物细胞工程 细胞工程：是利用细胞生物学和分子生物学的方法，在细胞水平上进行的遗传操作。分为微生物细胞工程、植物细胞工程和动物细胞工程。 一、细胞融合 二、动物克隆技术 一、细胞融合 1、细胞融合：也称体细胞杂交，是一种在同种或不同物种体细胞间，在融合剂存在的条件下，自然的或人工的细胞水平的杂交过程，获得的杂种细胞具有双亲的遗传属性。 2、细胞融合过程：两个细胞紧密接触→细胞膜合并→细胞间出现通道或细胞桥→细胞桥数增加扩大通道面积→两细胞融合为一体。 植物体几乎所有的体细胞都能在体外培养成新的完整植株，单个性细胞（如花粉和未受精的子房培养）也能未经两性结合而发育成新植株。 动物克隆技术的发展经历从胚胎细胞的克隆到体细胞克隆的过程。胚胎细胞克隆是指将胚胎细胞核移植到去核的卵母细胞中，由于胚胎细胞的全能性，它比较容易经培养和移植获得基因相同的个体。由于该技术产生的新个体并非是亲代的自我复制，而是等同于多生了几个双胞胎，并未引起世人注意。体细胞克隆可达到亲代个体的自我复制。 第三节 基因工程 利用转基因手段对生物进行人为改造的技术 一、目的基因的获得 二、工具酶和载体 三、转基因技术的应用 一、目的基因的获得 （一）目的基因的获得 1、从基因文库分离基因 基因（组）文库：某一生物的全部DNA序列的不同DNA片段所构成的群体，即克隆某种生物全部基因（99%）的总和。包含外显子和内含子。 cDNA文库：由某一生物特定器官或特定发育阶段的细胞内总mRNA逆转录成互补cDNA分子，其所构建的重组DNA克隆群体，即具有表达功能外显子序列的总和。 2、化学合成基因 3、PCR法 PCR（polymerase chain reaction,聚合酶链反应)：体外有引物介导的特定DNA序列的酶扩增。 PCR技术的原理：利用DNA本身的特性，变性与复性,以达到扩增DNA分子的目的。 PCR反应条件（反应体系组成）：模板、引物、dNTP、Taq DNA聚合酶、缓冲液、灭菌水、石蜡油。 PCR原理 PCR原理 二、工具酶、载体和宿主 工具酶 A. 剪切酶类 有目的有选择的把目的片段切开 B. 连接酶类 将目的片段和载体相连 C. 其他工具酶 修饰, 加工等作用 同切酶和同粘酶 同切酶: 识别相同的位点, 但生成不同的末端. 同粘酶: 识别不同的位点, 但产生相同的粘性末端 连接酶及其对底物的要求: T4 Ligase, Ecoli Ligase 载体及其构成基本要素 能独立复制并稳定传代:复制起始点ori或自主复制序列ARS和着丝粒, 端粒 方便插入外源片段: 单酶切位点 选择标记: 药物抗性 报告基因: 插入筛选标记 易分离提取 高产率（多拷贝） 强启动子 多宿主 常用载体 质粒(plasmid)，粘粒(cosmid)，噬菌体，噬粒(phagemid), 病毒，PAC，YAC，BAC 常用宿主 大肠杆菌: 繁殖快, 易培养, 易分离产物 噬菌体: 转化效率高, 易于保存 酵母: 繁殖最快的真核生物, 适于有蛋白质加工 的基因表达 三、转基因技术的应用 一、利用微生物基因工程生产重组基因工程药物 利用基因工程技术不但能得到大量的具有特殊功能的基因。而且可以让这些特殊功能的基因生产出具有特殊功能的蛋白质药物，这是目前基因工程 领域中最活跃最有成果和极富商业价值的领域之一，究其原因： （1）蛋白质和多肽是基因表达的直接产物，可用重组DNA技术进行研究和生产。 （2）具有生物活性的蛋白和多肽是珍稀而具有很高医疗价值的药物，用常规分离的方法很难制取。 □胰岛素是治疗糖尿病的重要药物，之前从猪或牛的胰腺中提取分离，含量少而且会有毒素。 □人生长激素是治疗侏儒症，青少年增高和促进创伤组织修复的药物，生长激素具有种属特异性，从动物脑组织来源的生长激素不能用于人类，之前只能从刚死亡的人大脑垂体中分离纯化，来源极有限；而且发现长期应用会对人类有毒副作用。 目前有几十种基因工程药物，常用的有：干扰素、白细胞介素、乙肝疫苗、人胰岛素和人生长激素等。 人类最早的商业化基因工程药物是人胰岛素和人生长激素，于80年代初投放市场，用大肠杆菌来生产，是基因工程 发展的里