安徽医科大学基础医学院：《分子生物学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第7章 基因功能分析的基本策略

第七章基因功能分析的基本策略 基因功能是在细胞组成的多层次的复杂生命体中 实现的，因此对基因功能的研究将极大程度上依赖于 对模式生物的研究。 基因敲除技术、转基因动物模型、基因转染细胞 模型、RNA干涉技术的发展，成为基因功能分析的有 力工具

第七章 基因功能分析的基本策略 基因功能是在细胞组成的多层次的复杂生命体中 实现的，因此对基因功能的研究将极大程度上依赖于 对模式生物的研究。 基因敲除技术、转基因动物模型、基因转染细胞 模型、RNA干涉技术的发展，成为基因功能分析的有 力工具

第一节利用转基因模型研究基因的功能 利用动物模型研究未知基因的功能，就是将某 基因从动物基因组中剔除或将外源基因引入动物 基因组，产生在遗传上经过基因工程修饰（改造） 的动物，实现在整体动物、细胞或分子水平上认识 基因的功能或人类疾病发生的分子机制

第一节 利用转基因模型研究基因的功能 利用动物模型研究未知基因的功能，就是将某 一基因从动物基因组中剔除或将外源基因引入动物 基因组，产生在遗传上经过基因工程修饰（改造） 的动物，实现在整体动物、细胞或分子水平上认识 基因的功能或人类疾病发生的分子机制

转基因技术概念 转基因技术是指将外源基因导入受精卵细胞或胚胎 干细胞中，通过外源基因与细胞染色体DNA之间随机重 组的发生而将外源基因插入到受体细胞染色体DNA上的 过程。 利用转基因技术可以制备转基因生物或稳定转染细 胞。通常所指的转基因生物是指将外源基因导入受精卵 细胞或胚胎干细胞中，使外源基因通过随机重组插入到 受体细胞的染色体上，并随细胞的分裂而将外源基因遗 传给后代

转基因技术概念 转基因技术是指将外源基因导入受精卵细胞或胚胎 干细胞中，通过外源基因与细胞染色体DNA之间随机重 组的发生而将外源基因插入到受体细胞染色体DNA上的 过程。 利用转基因技术可以制备转基因生物或稳定转染细 胞。通常所指的转基因生物是指将外源基因导入受精卵 细胞或胚胎干细胞中，使外源基因通过随机重组插入到 受体细胞的染色体上，并随细胞的分裂而将外源基因遗 传给后代

、转基因动物 转基因动物是指应用转基因技术培育出的携带外源 基因的动物。 转基因过程： 1、转基因载体的构建； 2、将转基因载体导入受精卵细胞或胚胎干细胞： 3、将转基因受精卵或胚胎干细胞植入假孕小鼠子宫内； 4、对转基因动物进行鉴定

一、转基因动物 转基因动物是指应用转基因技术培育出的携带外源 基因的动物。 转基因过程： 1、转基因载体的构建； 2、将转基因载体导入受精卵细胞或胚胎干细胞； 3、将转基因受精卵或胚胎干细胞植入假孕小鼠子宫内； 4、对转基因动物进行鉴定

启动子 结构基因 0 转基因载体 一报告基因 受精 注射 增强子 91 全能性细胞 转基因小鼠 植入 Southern blot ICR RT-PCR 假孕小鼠 Western blot 后代

转基因载体 结构基因 报告基因 增强子 启动子 受精 全能性细胞 注射 植入 假孕小鼠 后代 Southern blot RT-PCR Western blot 转基因小鼠

转基因动物应用 1、通过转基因动物来研究特定基因在组织中特异表达或表达 的时相： 2、在活体内研究或发现基因的新功能； 3、可用于只在胚胎期才表达的基因结构和功能研究； 4、建立研究外源基因表达、调控的动物模型； 5、遗传性疾病的研究； 6、建立人类疾病的动物模型，为人类的基因治疗提供依据： 7、动物新品种的培育； 8、基因工程产品的制备：

转基因动物应用： 1、通过转基因动物来研究特定基因在组织中特异表达或表达 的时相； 2、在活体内研究或发现基因的新功能； 3、可用于只在胚胎期才表达的基因结构和功能研究； 4、建立研究外源基因表达、调控的动物模型； 5、遗传性疾病的研究； 6、建立人类疾病的动物模型，为人类的基因治疗提供依据； 7、动物新品种的培育； 8、基因工程产品的制备；

转基因技术存在的问题 1、不能将外源基因定向地插入受精卵细胞染色体的特 定部位； 2、外源基因随机整合可能引起插入突变，破坏宿主基 因组功能； 3、外源基因随机整合在宿主染色体上的拷贝数不同， 可能出现不同表现型； 4、整合的外源基因遗传丢失而导致转基因动物症状的 不稳定遗传

1、不能将外源基因定向地插入受精卵细胞染色体的特 定部位； 2、外源基因随机整合可能引起插入突变，破坏宿主基 因组功能； 3、外源基因随机整合在宿主染色体上的拷贝数不同， 可能出现不同表现型； 4、整合的外源基因遗传丢失而导致转基因动物症状的 不稳定遗传。 转基因技术存在的问题

二、稳定转染细胞 稳定转染细胞是一种最常用的细胞水平的转基因模 型，外源基因通过转基因过程插入到细胞染色体中，使 外源基因可以作为细胞染色体的一部分得以在细胞中稳 定表达。 稳定转染细胞基本过程：1、真核重组表达质粒的构 建：将外源基因和真核表达质粒连接构建成重组质粒；2、 在原核细胞中复制扩增和克隆化真核重组表达质粒；3、 将重组表达质粒转染哺乳动物细胞；4、重组质粒转染细 胞的克隆化筛选、保存；5、转染细胞表达目的蛋白、提 取、鉴定

二、稳定转染细胞 稳定转染细胞是一种最常用的细胞水平的转基因模 型，外源基因通过转基因过程插入到细胞染色体中，使 外源基因可以作为细胞染色体的一部分得以在细胞中稳 定表达。 稳定转染细胞基本过程：1、真核重组表达质粒的构 建：将外源基因和真核表达质粒连接构建成重组质粒；2、 在原核细胞中复制扩增和克隆化真核重组表达质粒；3、 将重组表达质粒转染哺乳动物细胞；4、重组质粒转染细 胞的克隆化筛选、保存；5、转染细胞表达目的蛋白、提 取、鉴定

第二节基因敲除技术 基因敲除技术是指通过DNA同源重组定向将外源基 因插入宿主细胞染色体DNA,从而使特定基因在细胞内 或生物体内失活的过程。 如果通过同源重组定向地在活体内别除特定基因的动 物称为基因敲除动物。日前基因敲除小鼠是应用最广泛的 动物模型之一

第二节 基因敲除技术 基因敲除技术是指通过DNA同源重组定向将外源基 因插入宿主细胞染色体DNA，从而使特定基因在细胞内 或生物体内失活的过程。 如果通过同源重组定向地在活体内剔除特定基因的动 物称为基因敲除动物。目前基因敲除小鼠是应用最广泛的 动物模型之一

基因敲除技术的基本过程： 1、打靶载体的构建：一般包括三次DNA体外重组 ①、将待剔除基因作为目的基因克隆到特定克隆载体上 ②、将带有目的基因的重组载体作为克隆载体，利用合 适的内切酶将目的基因片段的大部分切除，使目的基因 活性足以丧失，然后以此线性载体作为克隆载体，将一 个阳性筛选标志基因插入连接到目的基因的中段；例如； Neo基因：使细胞具有抵抗新霉素(G418)能力

基因敲除技术的基本过程： 1、打靶载体的构建：一般包括三次DNA体外重组 ①、将待剔除基因作为目的基因克隆到特定克隆载体上； ②、将带有目的基因的重组载体作为克隆载体，利用合 适的内切酶将目的基因片段的大部分切除，使目的基因 活性足以丧失，然后以此线性载体作为克隆载体，将一 个阳性筛选标志基因插入连接到目的基因的中段；例如； Neor基因：使细胞具有抵抗新霉素（G418）能力