《遗传学》课程教学资源：第十三章 遗传工程

遗传工程( genetic engineering) 又称遗传操作。广义的包括细胞工程、 染色体工程和基因工程,狭义的仅指基 因工程。是以遗传学特别是分子遗传学 为理论基础,以现代物理学、化学等技 术手段,按照人们设计的生物蓝图,在 细胞、染色体和基因的不同水平上,对 生物的遗传性进行定向的改造。遗传工 程在人类健康和工业、农业、环境保护 等方面有着广阔的应用前景

遗传工程（genetic engineering） • 又称遗传操作。广义的包括细胞工程、 染色体工程和基因工程，狭义的仅指基 因工程。是以遗传学特别是分子遗传学 为理论基础，以现代物理学、化学等技 术手段，按照人们设计的生物蓝图，在 细胞、染色体和基因的不同水平上，对 生物的遗传性进行定向的改造。遗传工 程在人类健康和工业、农业、环境保护 等方面有着广阔的应用前景

细胞工程 是细胞水平的遗传工程,即应用细胞生 物学和分子生物学方法,对细胞进行遗 传操作,如细胞培养、细胞诱变、细胞 融合、细胞重组、遗传物质转移和生殖 工程等,以获得所期望遗传组成的细胞 或生物体。细胞工程可应用于人类优生, 微生物与植物育种,生产有用物质等

细胞工程 • 是细胞水平的遗传工程，即应用细胞生 物学和分子生物学方法，对细胞进行遗 传操作，如细胞培养、细胞诱变、细胞 融合、细胞重组、遗传物质转移和生殖 工程等，以获得所期望遗传组成的细胞 或生物体。细胞工程可应用于人类优生， 微生物与植物育种，生产有用物质等

细胞融合 是在一定条件下,将两个或多个细胞融合成 个细胞的过程。 动物细胞的融合可利用病毒、溶血卵磷脂、 显微操作等。现已实现人与鼠、人与兔、人 与鸡、人与蛇、鼠与鸡、鼠与兔、鼠与猴 兔与鸡、鱼与艾氏细胞等的融合。 植物细胞的融合要先去壁、原生质体融合 然后进行杂种细胞筛选和鉴定,经杂种细胞 培养可形成再生植株

细胞融合 • 是在一定条件下，将两个或多个细胞融合成 一个细胞的过程。 • 动物细胞的融合可利用病毒、溶血卵磷脂、 显微操作等。现已实现人与鼠、人与兔、人 与鸡、人与蛇、鼠与鸡、鼠与兔、鼠与猴、 兔与鸡、鱼与艾氏细胞等的融合。 • 植物细胞的融合要先去壁、原生质体融合、 然后进行杂种细胞筛选和鉴定，经杂种细胞 培养可形成再生植株

基因工程 又称基因操作、重组体DNA技术。为基因水 平的遗传工程,是在分子遗传学等学科发展 的基础上于20世纪70年代诞生的一种新的生 物学技术。即按照预先的设计,首先获取含 有目的基因的DNA片段,在体外与载体相拼 接构成重组体DNA,将其导入受体细胞进行 复制或表达,则可获得目的基因产物或表现 有益性状。因此包括①目的基因的获得②运 载体的选择③工具酶的使用④基因的拼接和 表达四个方面

基因工程 • 又称基因操作、重组体DNA技术。为基因水 平的遗传工程，是在分子遗传学等学科发展 的基础上于20世纪70年代诞生的一种新的生 物学技术。即按照预先的设计，首先获取含 有目的基因的DNA片段，在体外与载体相拼 接构成重组体DNA，将其导入受体细胞进行 复制或表达，则可获得目的基因产物或表现 有益性状。因此包括①目的基因的获得②运 载体的选择③工具酶的使用④基因的拼接和 表达四个方面

目的基因的获得 物理化学法:依据碱基互补 √密度梯度超速离心法 √分子杂交法 √单链酶法需SI核酸酶 √多赖氨酸法 酶促合成法利用反转录酶合成CDNA→DNA 化学合成法(见下图) 生物学方法“霰弹射击法”或“鸟枪法” (见图)

目的基因的获得 • 物理化学法：依据碱基互补 ✓密度梯度超速离心法 ✓分子杂交法 ✓单链酶法 需SI核酸酶 ✓多赖氨酸法 • 酶促合成法 利用反转录酶合成cDNA→DNA • 化学合成法（见下图） • 生物学方法 “霰弹射击法”或“鸟枪法” （见图）

促合成 兔网红血球中提取出珠蛋白mRⅣA LAM反转录醉 DⅣAp1工 又又链DⅣA 化学合成法 寡核苷酸鸟 B TTT A TUR 连接囌

生物学方法 鸟枪法:是在对的遗传背景不甚了解的情况下分离目的基因的方法,先用限制酶或机械被 法切割完整的第因组款体连接对建重组体1加月其转技化细隐,从受体细腿中 筛选含有日的基因的转化细胞并使其增,则可从中分离目的基因。 DNA 侵λ营养缺陷型细菌 内切酸 DNA片段(很多) 用选择培养基将含有 目的基因的细菌筛选 用凝胶电泳将不同长度的DNA分开 提取上述DNA 最后提取目的基因 分别与运载体结合

基因工程的工具酶 限制性核酸内切酶(FR):是具有限制作用的内切 核酸酶,用来降解未经特殊修饰的外源DNA,使细 胞免受外源DNA的侵扰,故名。 专一性 识别序列和切割位点 EcR工 5′ GAATTO3 3′ CTTAAG5 Hind IT 5 GTPyPuAC 3 3′ CAPuPyT H主nd五 5′ AAGCTT GTTAAC 3 ′ TTCGAA CAATTG 5 5 GGATCC ↓ EamH工 ′ CCTAGO Sma工 5 CCCGGg 3 个 GGGCCC 5 H口a 5′ccGG3′ ′ GGCC 5 个

基因工程的工具酶 • 限制性核酸内切酶（ER）：是具有限制作用的内切 核酸酶，用来降解未经特殊修饰的外源DNA，使细 胞免受外源DNA的侵扰，故名。 ➢ 专一性 ➢ 识别序列和切割位点

共同特点:1、识别序列一般由4一6个bp组成 2、识别序列具有回文结构 与切口末端类型两种米 齐平末端 枯性末端:是多数型限制酶在限制片段上所形成的单链末端 齐平末端:经某种限制性内切酶内切DA所产生的双链末端, 也可由核酸酶S1除去单链末端产生

DNA聚合酶( DNA polymerase) E coli dNa pol、Ⅱ、Ⅲ,其主要功能是缺 口平移,polI打开缺口,5′→3外切酶降解 旧链,5′→3'聚合酶合成新链并带入放射性标 记 Klenow酶,具有5′→3′聚合酶和3→5外切酶 活性,在基因工程中用于修补限制酶切片段 的隐缩3′—末端、标记DNA片段、催化cDNA 第二链合成和进行DNA序列测定。 T4、T7、DNA聚合酶

DNA聚合酶（DNA polymerase） • E.coli DNA polⅠ、Ⅱ、Ⅲ，其主要功能是缺 口平移，pol Ⅰ打开缺口，5′→3′外切酶降解 旧链， 5′→3′聚合酶合成新链并带入放射性标 记。 • Klenow酶，具有5′→3′聚合酶和3′→5′外切酶 活性，在基因工程中用于修补限制酶切片段 的隐缩3′—末端、标记DNA片段、催化cDNA 第二链合成和进行DNA序列测定。 • T4、T7、DNA聚合酶