《生物化学》课程教学课件（PPT讲稿）第十九章 基因工程简介

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第十九章基因工程简介

基因工程 ·基因工程是由七十年代初才开始发展起来 的一门科学。其主要内容是一种生物的基 因在体外结合在另一生物的基因组(DNA 分子)中，再把它引入到生物的细胞内进 行表达，形成具有新遗传性状的生物。而 这种具有新遗传性状的生物是按人们的设 想制造出来的，它将有益于人类

一 基因工程 • 基因工程是由七十年代初才开始发展起来 的一门科学。其主要内容是一种生物的基 因在体外结合在另一生物的基因组（DNA 分子）中，再把它引入到生物的细胞内进 行表达，形成具有新遗传性状的生物。而 这种具有新遗传性状的生物是按人们的设 想制造出来的，它将有益于人类

二获得目的基因的方法 为了把某种基因转移到细菌中去表达，首先必须获得纯的 该种基因（称为目的基因）。目前获得目的基因的方法大 致有三种。 ()从含有目的基因的生物DNA中获得，即将此生物的 DNA分离出来后，用限制性内切酶（此种酶由DNA链内 部的一定部位将DNA切断)将其切成许多碎片，然后分 离出含有目的基因的碎片。 (2)先分离出目的基因的转录物mRNA,再用此mRNA 反转录出DNA,称为eDNA,亦即目的基因。 (3)如果已知目的基因的核苷酸顺序，可人工合成它， 此法适用于分子量比较小的基因

二 获得目的基因的方法 • 为了把某种基因转移到细菌中去表达，首先必须获得纯的 该种基因（称为目的基因）。目前获得目的基因的方法大 致有三种。 • （1）从含有目的基因的生物DNA中获得，即将此生物的 DNA分离出来后，用限制性内切酶（此种酶由DNA链内 部的一定部位将DNA切断）将其切成许多碎片，然后分 离出含有目的基因的碎片。 • （2）先分离出目的基因的转录物mRNA，再用此mRNA 反转录出DNA，称为cDNA，亦即目的基因。 • （3）如果已知目的基因的核苷酸顺序，可人工合成它， 此法适用于分子量比较小的基因

三载体 得到目的基因之后，一般要通过一定的载体才能 将目的基因转移到宿主细胞内。目前最常用的载 体是细菌的质粒，质粒是细菌细胞中含有的一类 环状DNA分子。载体必需具有的性质是： (1)能与目的基因结合在一起。 (2)新组成的DNA分子必需能在适当的寄主细 胞中进行复制，目的基因要能够表达。例如，以 大肠杆菌为寄主细胞，则质粒和入噬菌体是适当的 载体

三 载体 • 得到目的基因之后，一般要通过一定的载体才能 将目的基因转移到宿主细胞内。目前最常用的载 体是细菌的质粒，质粒是细菌细胞中含有的一类 环状DNA分子。载体必需具有的性质是： • （1）能与目的基因结合在一起。 • （2）新组成的DNA分子必需能在适当的寄主细 胞中进行复制，目的基因要能够表达。例如，以 大肠杆菌为寄主细胞，则质粒和λ噬菌体是适当的 载体

四.基因工程的应用 衡墨笼具盟主贤昊蓑哭臀县， 作为核酸序列分析、基因组的组织分析和基因表 达调控研究的材料。这三项工作的开展，将大大 促进细胞分化、肿瘤发生、进化等重大生物学问 题的研究。 在生产实践方面，目前主要是把一些 目的基因转 移到细菌中，利用此种细菌大 生产 人们所 旺 蛋白质，而这些蛋白质是用其他方法不能大量 生 产的。人类已能利用基因工程的方法，使细菌 生大量牛的生长激素，用以提高牛奶和牛肉的 产量。又如用同样方法已制造出胰岛素和干扰素 等甫于临宋治疗

• 在理论方面，目前主要是用基因工程作为手段， 以纯化和扩增基因，从而获得大量纯系DNA片段， 作为核酸序列分析、基因组的组织分析和基因表 达调控研究的材料。这三项工作的开展，将大大 促进细胞分化、肿瘤发生、进化等重大生物学问 题的研究。 • 在生产实践方面，目前主要是把一些目的基因转 移到细菌中，利用此种细菌大量生产人们所需要 的蛋白质，而这些蛋白质是用其他方法不能大量 生产的。人类已能利用基因工程的方法，使细菌 产生大量牛的生长激素，用以提高牛奶和牛肉的 产量。又如用同样方法已制造出胰岛素和干扰素 等用于临床治疗。 四. 基因工程的应用

生物学家把大鼠的生长激素基因转移到小鼠的受 裹。陈蓬國大暖 育) 成新型小鼠 其生长速度比 的小鼠，称为超级小鼠。这个成果提示，如果我 们能角类似的方法制造出具有类似性能的家畜 (猪、鸡等)，将具有重大的生产意义。 目前人 还在研究把固氮细菌的固氮基因转移到其他红 菌 中以解决氮肥同题；把天豆蛋百的基因转移到 、玉来等中以提高这些作物的蛋有质含量； 用产 因工程方法制造猪的生长激素， 蜀增加夏肉罕篆子 以提高猪肉 基因工程的研究成果，将变成为巨大的生 它能迅速提高农业、畜牧业的产 重大魔子 量，为人 兽医提供优食的药物， 以及解决许多生物学

• 生物学家把大鼠的生长激素基因转移到小鼠的受 精卵细胞内，发育成新型小鼠，其生长速度比原 来快50%，体重也比对照大很多，并把这种新型 的小鼠，称为超级小鼠。这个成果提示，如果我 们能用类似的方法制造出具有类似性能的家畜 （猪、鸡等），将具有重大的生产意义。目前人 们还在研究把固氮细菌的固氮基因转移到其他细 菌中以解决氮肥问题；把大豆蛋白的基因转移到 小麦、玉米等中以提高这些作物的蛋白质含量； 用基因工程方法制造猪的生长激素，以提高猪肉 产量和增加瘦肉率等。 • 总之，基因工程的研究成果，将变成为巨大的生 产力。它能迅速提高农业、畜牧业的产量，为人 医、兽医提供优良的药物，以及解决许多生物学 中的重大问题

位点专一性重组 细菌的附着位点(attB) 整合后的 噬销体的 噬菌体1DNA 附着位点(atP) 整合 attR 噬菌体入 剪切 DNA . 大肠杆菌染色体 图10.22噬菌体λDNA在寄主染色体的靶位点上的整合与剪切

• 位点专一性重组

限制性内切酶 逆转录 型 A0092201.moW m RNA mRNA mRNA Single stranded cDNA

限制性内切酶 逆转录

PCR原理 A0112601.mov

PCR原理

鸡输卵管上皮细胞特异性表达载体的构建 邪清蛋白基因 上游调控序列 替换原调控序列 多克隆位点CS MY E 卡那霜素/新需素抗性流选基因 绿色荧光强白基因EGFP 溶茵酶信号肽基因 U 插入多克隆位点 替换EGFP基因 干扰素基因

鸡输卵管上皮细胞特异性表达载体的构建