重组dna技术与基因工程.pptx

重组DNA技术与基因工程华东理工大学 张惠展重组DNA技术与基因工程1 重组DNA技术与基因工程的基本概念重组DNA技术所需的基本条件2 重组DNA技术的操作过程3 目的基因的克隆与基因文库的构建4 外源基因在大肠杆菌中的表达5 外源基因在酵母中的表达6 1 重组DNA技术与基因工程的基本概念A重组DNA技术的基本定义 重组DNA技术是指将一种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的DNA体外操作程序，也称为分子克隆技术。 因此，供体、受体、载体是重组DNA技术的三大基本元件。1 重组DNA技术与基因工程的基本概念B基因工程的基本定义 基因工程是指重组DNA技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNA技术）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。1 重组DNA技术与基因工程的基本概念C重组DNA技术与基因工程的基本用途分离、扩增、鉴定、研究、整理基因信息资源规模化生产生物活性物质设计、构建生物的新性状甚至新物种分离、扩增、鉴定、研究、整理基因信息资源从染色体DNA上定向分离目的基因将获得的目的基因扩增至足够数量采取加减法策略鉴定基因生物功能gain of functionloss of function通过序列缺失研究基因内的功能域根据同源基因序列整理生物进化树GGTATCGTCATCTACTACGTGGCAAT规模化生产生物活性物质野生细胞野生细胞基因工程蛋白质工程代谢途径工程细胞工程分离工程细胞工程分离工程干细胞酶工程细胞发酵工程细胞工程组织工程酶工程组织/器官生物活性物质设计构建生物的新性状甚至新物种天然物质或合成物质普通细胞突变细胞基因敲除高通量筛选普通动物突变动物基因敲除1 重组DNA技术与基因工程的基本概念D基因工程的基本形式第一代基因工程 蛋白多肽基因的高效表达 经典基因工程第二代基因工程 蛋白编码基因的定向诱变 蛋白质工程第三代基因工程 代谢信息途径的修饰重构 代谢途径工程 第四代基因工程 全基因组或染色体的转移 基因组工程PPPP第三代基因工程：代谢途径工程 信号转导途径的遗传操作合成生物学FGF 物质代谢途径的遗传操作质膜 A单基因操作FGFR PPGrb2 强化表达 / 导入基因BPPSOS 衰减表达 / 敲除基因基因线路FRS 基因线路PRas C定点突变 / 基因洗牌GDP GTP MAPKMEK多基因操作D模件重组Raf 核膜 基因组操作E多重单链片段重组TFPPFG转录机器全局工程第四代基因工程：基因组工程J.C.Venter et al. Science 325, 1693, 2009限制缺陷菌株的构建将化学合成的蕈状支原体基因组克隆在酵母中，甲基化修饰后移植到山羊支原体中。1 重组DNA技术与基因工程的基本概念E基因工程的基本原理提高外源基因的剂量：分子遗传学原理筛选修饰重组基因表达的转录调控元件：分子生物学原理 如：启动子、增强子、操作子、终止子、上游调控序列等修饰构建蛋白质生物合成的翻译调控元件：分子生物学原理 如：SD序列、mRNA非编码区、密码子等工程菌（微型生物反应器）的增殖及稳定生产：生化工程学原理 1 重组DNA技术与基因工程的基本概念F重组DNA与基因工程的支撑技术核酸凝胶电泳技术核酸分子杂交技术细菌转化转染技术DNA序列分析技术寡核苷酸合成技术基因定点突变技术聚合酶链反应（PCR）技术1 重组DNA技术与基因工程的基本概念A重组DNA技术的基本定义B基因工程的基本定义C重组DNA技术与基因工程的基本用途D基因工程的基本形式E基因工程的基本原理F重组DNA与基因工程的支撑技术