第二章 基因工程

1、 基因基因，在希腊语中是在希腊语中是“给予生命给予生命”之意，之意，1909年，年， 丹麦生物学家丹麦生物学家首先使用名词首先使用名词“基因基因”代替代替“遗传因遗传因 子子” 这个术语。这个术语。 1）经典的基因概念（）经典的基因概念（Theory of the gene） 1926 T. H. Morgan 基因是染色体上的实体基因是染色体上的实体 基因象链珠基因象链珠(bead)一样，孤立地呈一样，孤立地呈 线状地排列在染色体上线状地排列在染色体上 基因是基因是 (Three in one) ； 功能功能(functional unit)(functional unit) 突变突变(mu

2、tation unit)(mutation unit) 交换交换(cross-over unit)(cross-over unit) “三位一体三位一体”的的 最小的最小的 不可分割的不可分割的 基本的基本的 遗传单位遗传单位 (1926 T. H. Morgan) 1910年始做果蝇杂交试验，发现年始做果蝇杂交试验，发现“连锁遗传规律连锁遗传规律” , 并概括提出并概括提出“基因论基因论” one gene one function ( one gene one function (Ribozyme, Abzyme, rDNA, tDNARibozyme, Abzyme, rDNA, tDN

3、A.).) o one gene one enzymene gene one enzyme Lac. OperonLac. Operon 诱导物诱导物 操纵子理论操纵子理论 (Lactose operonLactose operon 1961. Jacob, Monod Jacob, Monod ) 基因功能的表现是若干基因组成的信息表达的整体行为基因功能的表现是若干基因组成的信息表达的整体行为 I P O Z Y A z one gene one peptideone gene one peptide ya 基因可自体复制基因可自体复制 1953年年Watson-Crick 提出提出 了了D

4、NA双螺旋结构模型。说明了半保留复制机双螺旋结构模型。说明了半保留复制机 制，两股制，两股DNA彼此分开，以每一股为模板，按彼此分开，以每一股为模板，按 碱基配对的规则，各自配上一股新的碱基配对的规则，各自配上一股新的DNA，复，复 制便告完成。制便告完成。 基 因 决 定 性 状基 因 决 定 性 状 生 物 体 的 表 （ 现 ） 型生 物 体 的 表 （ 现 ） 型 （phenotype）是指有机体可见的或可计算的外在性）是指有机体可见的或可计算的外在性 质，而质，而基因型基因型（genotype）是指控制这些表型的遗传是指控制这些表型的遗传 因子因子。 基因突变基因突变 基因通常是一个

5、基因通常是一个稳定的遗传单位稳定的遗传单位， 但它也可能发生可但它也可能发生可遗传的变异遗传的变异，这种变异叫，这种变异叫基因突基因突 变变（mutation）。突变以后的基因以新的形式稳定）。突变以后的基因以新的形式稳定 遗传。遗传。携带突变基因的生物体叫突变体（携带突变基因的生物体叫突变体（mutant），）， 携带正常基因的生物体叫携带正常基因的生物体叫野生型野生型（wild type)。 1t1t水中只有水中只有1010个病毒也能被个病毒也能被DNADNA探针检测出来探针检测出来 基因工程在环境监测上的应用基因工程在环境监测上的应用 二二 基因工程的基本原理 二二 基因工程的基本原理

6、三三 基因工程的基本条件 C 用于基因转移的受体菌或细胞 B 用于基因克隆的载体 A 用于核酸操作的工具酶 寄主控制的限制和修饰现象（R / M体系） 因此发现了两种酶： 核酸内切酶：破坏外源DNA，使之迅速降解； 甲基化酶：保护自身DNA不受限制。 nickgap pBR322 4363 bp Origin of Replication ROP ROI Sal I BamH I Tcr Pvu I Pst I Pst I EcoR I Cla I Hind III Hind II Bal I Apr C 用于基因转移的受体菌或细胞用于基因转移的受体菌或细胞 基因工程的操作过程 切接转 增 检

7、 基因文库的构建程序 基因文库的构建程序 基因文库的构建程序 基因文库的构建程序 PCR的特点的特点 （1）特异性强）特异性强 PCR使用专门合成的使用专门合成的DNA引物引物。 延伸过程是在延伸过程是在高温高温下进行。下进行。 （2）敏感性高）敏感性高 这就避免了一般这就避免了一般DNA聚合酶污染和非引物聚合酶污染和非引物 延伸形成的延伸形成的DNA。提高了反映的特异性。提高了反映的特异性。 需要的模板量极低需要的模板量极低 ,理论上只要一条模板链，理论上只要一条模板链，32次循环次循环 就可合成约就可合成约109条条 RT-PCR： 对模板的纯度要求低。对模板的纯度要求低。 （5）可以扩增）可以扩增mRNA 先用先用逆转录酶逆转录酶将将mRNA合成合成cDNA，再以，再以 cDNA为模板进行扩增。为模板进行扩增。 （