刘杰－转基因和基因敲除-生物化学与分子生物学.PPT

转基因和基因敲除技术介绍 张 晓 军 刘 杰 魏 岱 旭 主要内容 转基因技术 基因敲除技术 文献 一、转基因（Transgenesis）技术 1、微生物中的基因转移 转化 2、植物转基因技术 3、动物转基因技术 基因敲除技术与诺贝尔奖 文献： Construction of pha-Operon-Defined Knockout Mutants of Pseudomonas putida KT2442 and their Applications in Poly(hydroxyalkanoate) Production 转导：由噬菌体介导的细菌细胞间进行遗传交换的一种方式 一个细胞的DNA通过病毒载体的感染转移到另一个细胞中 转染：通过感染方式将外来DNA引入宿主细胞，并导致宿主细胞遗传性状改变的过程称为转染(transfection)。转染是转化的一种特殊形式。 接合：是供体菌通过性菌毛相互沟通，将供体菌的遗传物质（质粒）转移给受体菌。 溶原性转换：温和噬菌体感染细胞后使之发生溶源化，因噬菌体的基因整合到宿主染色体上，而使后者获得了新性状的现象。 原生质体融合：将两个不同的细菌在溶菌酶或青霉素作用下，失去细胞壁成为原生质体后进行融合的过程 在聚乙二醇存在下，使两个细胞原生质融合，融合后的细胞形成二倍体细胞，具有两套染色体，表现两者的特征。常用作生物工程的研究 补充资料 “基因敲除小鼠”： 他们利用“基因敲除”的方法创造了一套完整的“基因敲除小鼠”的方式，把任意改变小鼠基因变为现实，不仅可以研究单个基因在动物体内的功能，而且为人类攻克某些遗传因素引发的疾病，提供了药物试验的动物模型。 所谓“基因敲除小鼠”，就是先在小鼠的胚胎干细胞上通过基因重组的办法进行基因修饰──就是将胚胎干细胞中的靶向基因改掉，然后将“修饰”后的胚胎干细胞植入小鼠的早期胚胎，生成嵌合体小鼠。这种嵌合体小鼠长大后，体内同时存在被“修饰”过的基因和未被“修饰”的基因。如果某些小鼠的生殖细胞恰巧被“修饰”过了，则它们就会生出基因完全被“修饰”过的小鼠 * * 定义：将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的修饰的技术 微生物中的基因转移 植物转基因技术 动物转基因技术 转导 接合 溶原性转换 原生质体融合 农杆菌介导转化法：根癌农杆菌和发根农杆菌中细胞中分别含有Ti质粒和Ri质粒，其上有一段T-DNA，农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将T-DNA插入到植物基因组中。 基因枪介导转化法：利用火药爆炸或高压气体加速（这一加速设备被称为基因枪），将包裹了带目的基因的DNA溶液的高速微弹直接送入完整的植物组织和细胞中。 花粉管通道法：在授粉后向子房注射含目的基因的DNA溶液，利用植物在开花、受精过程中形成的花粉管通道，将外源DNA导入受精卵细胞，并进一步地被整合到受体细胞的基因组中，随着受精卵的发育而成为带转基因的新个体。 显微注射法：在显微镜下，直接将DNA注射到胚胎的细胞核内，再把注射过DNA的胚胎移植到动物体内，使之发育成正常的幼仔。 反转录病毒转染法：把含有重组的逆转录病毒载体病毒颗粒去感染卵裂期胚胎，于是携带外源基因的逆转录DNA可以在感染过程中，整合到宿主细胞的染色体上。 体细胞核移植 二、基因敲除技术 定义：通过一定的途径使机体特定的基因失活或缺失的技术。 1、应用DNA同源重组原理进行基因敲除。 2、利用随机插入突变进行基因敲除 3、RNA干扰也可以引起基因敲除 1． 利用基因同源重组进行基因敲除  应用最为广泛 其具体的原理和应用将在后面重点介绍 2.利用随机插入突变进行基因敲除 ——基因捕获法 利用某些能随机插入基因序列的病毒，细菌或其他基因载体，在目标细胞基因组中进行随机插入突变，建立一个携带随机插入突变的细胞库，然后 通过相应的标记进行筛选获得相应的基因敲除细胞。 3.RNA干扰引起的基因敲除 RNA干扰（RNA interference, RNAi）是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA（double-stranded RNA，dsRNA）诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象。简单的说是指一种分子生物学上由双链RNA诱发的基因沉默现象。所以RNAi的反应过程也可以用于基因敲除。 医学领域的诺贝尔奖（2007年）已经揭晓。三位在基因敲除技术方面进行了卓越、开拓性工作并取得了显著成就的科学家分享了诺贝尔生理或医学奖，他们是美国盐湖城犹他州大学的Marie Capecchi教授、美国北卡罗来纳州大学的Oliver smithie