遗传学 教学课件 ppt 作者 姚志刚 赵凤娟 主编第14章 基因工程与基因组学.ppt

第十四章 基因工程和基因组学 学习要点 基因工程和基因组学 §1 基因工程 遗传工程概述 基因工程主要操作程序 §2 基因组学 基因组学概述 基因组图谱的构建 基因组测序 功能基因组学 第一节 基因工程 基因工程概述 限制性核酸内切酶 载体 重组DNA导入受体细胞的方法 目的基因的分离与鉴定 基因工程的应用 一、基因工程概述 （一）基因工程的概念及意义 广义的遗传工程包括基因工程，胞工程、酶工程、生化工程和蛋白质工程等。狭义的遗传工程专指基因工程 。 基因工程是指以分子生物学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建重组DNA分子，然后导入受体细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品 。 基因工程操作的对象是DNA分子。 又称为重组DNA技术 基因工程的发展直接推动着其他学科的发展。 （二）基因工程的主要操作程序 ①获得目的基因； ②重组DNA分子的构建 ； ③将重组DNA分子引入到受体细胞中； ④转化子筛选 ； ⑤目的基因的表达和功能鉴定。 二、限制性内切核酶 （一）限制性内切酶概述 限制性内切酶或称限制性酶(restriction enzyme), 是生物体内能识别并切割特异的双链DNA序列的一种内切核酸酶 。限制性内切酶是基因工程中最重要的工具酶。 Eco R Ⅰ 限制性内切酶的命名原则： 根据分离出这种酶的细菌在分类学上的属名、种名和菌株名来命名。 名称的第一个字母是该细菌的属名的第一个字母，大写，斜体。 名称的第二、三个字母是该细菌种名的前两个字母，小写，斜体。 名称的第四个字母是菌株的名称，大写或小写，正体。如果没有菌株名称就不写。 名称最后的是罗马数字，表示从这种细菌中分离出来的酶的序号，如从某个菌株中分离出来的第一种酶为Ⅰ，第二种酶为Ⅱ，等等。 如EcoRⅠ来自大肠杆菌（Escherichia coli）R菌株，读作echo-r-one； Hind Ⅲ 来自流感噬血杆菌 （Hemophilus influenzae）d菌株,读作hind-three 限制酶的分类 限制性核酸内切酶的工作分为2个步骤： 识别特定的DNA序列 在特定的位置切割DNA分子 根据其作用特点,可以将限制性酶分为三种类型： Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型。 在基因工程中用途最广泛的是Ⅱ型限制酶。 Ⅰ型限制酶 有特定的识别序列 但切割位置远离识别位置 有的种类可以在同识别序列相距1000bp的位置上随机切割DNA分子 在基因工程中没有什么用途 Ⅲ型限制酶 有特定的识别序列 切割位置在识别序列3’端相距20bp处，可以产生各种类型的单链末端。 Ⅲ型限制酶在基因工程中有特定的用途，但总体来说，用途不大。 Ⅱ型限制酶 在DNA上有特定的识别序列 而且其切割位点就在识别序列内部 基因工程中用途最广 识别序列是对称的，在一条链中从5’到3’方向的序列与其互补链从5’到3’方向的序列完全相同，称为回纹对称序列(palindrome)。 常见内切酶 （二）限制性内切酶产生的末端 1．限制性内切酶产生的粘性末端 粘性末端（cohesive end）是指DNA分子在限制性内切酶的作用之下形成的具有互补碱基的单链延伸末端结构，它们能够通过互补碱基间的配对而重新环化起来。 2. 限制性内切酶产生的平末端 3. 限制性内酶产生非对称突出端 许多限制性内切酶切割 DNA 产生非对称突出端。当识别序列为非对称序列时，切割的 DNA 产物的末端是不同的。 （三）同裂酶和同尾酶 1.同裂酶：不同种类的限制性内切酶往往具有不同的识别位点，但也有些来源不同的限制性内切酶能识别和切割相同的核苷酸序列，这类内切酶称为同裂酶 。 2. 同尾酶：识别的DNA序列不同，但能产生相同粘性末端的限制性内切酶称为同尾酶。 （四）酶切和连接 利用限制性核酸内切酶切割DNA和利用DNA连接酶连接DNA是DNA重组过程中的关键步骤之一。 成功的酶切和有效的连接为后续的外源基因进入宿主细胞进行表达提供了有效的实验材料。 常用的DNA连接酶是T4 DNA连接酶，其作用底物是双链的DNA分子或RNA：DNA杂交分子，可以连接粘性末端、平末端。 酶切与连接 三、载体(vector) （一）载体的概述 载体是基因工程中能将目的基因转移到受体细胞中的一种能自我复制的DNA分子 。通过载体可以把目的基因导入受体细胞中。 载体的基本条件 ① 在宿主细胞中能