上海交通大学：《微生物学 Microbiology》课程教学资源（中文课件）第10章 微生物与基因工程

上充通大￥ Shanghai Jiao Tong University 微生物学 第10章微生物与基因工程 陈峰 上海交通大学生命科学技术学院 http://micro.sjtu.edu.cn

第10章 微生物与基因工程 陈峰 上海交通大学生命科学技术学院 http://micro.sjtu.edu.cn 微生物学

上游究通大睾 Shanghai Jiao Tong University 目录 第一节基因工程概述 第二节微生物与基因工程工具酶 第三节微生物与克隆载体 第四节微生物作为克隆载体的宿主 第五节基因工程的常用技术和方法 上海交大生命学院陈峰

Shanghai Jiao Tong University 上海交大生命学院陈峰 第一节 基因工程概述 第二节 微生物与基因工程工具酶 第三节 微生物与克隆载体 第四节 微生物作为克隆载体的宿主 第五节 基因工程的常用技术和方法 目录

上游充通大睾 Shanghai Jiao Tong University 第一节基因工程概述 基因工程的基本过程： 1.基因分离或合成： a)分别提取供体DNA和载体DNA b)限制性核酸内切酶分别切割供体和载体DNA 2.体外重组 DNA连接酶使供体DNA片段和载体连接，成为重组载体。 3.重组载体导入宿主细胞 4.筛选得到含有目的外源片段的重组子. 5.外源基因在特定的宿主中表达，得到基因工程产品 上海交大生命学院陈峰

Shanghai Jiao Tong University 上海交大生命学院陈峰 基因工程的基本过程: 1. 基因分离或合成： a）分别提取供体DNA和载体DNA 2. 体外重组 b）限制性核酸内切酶分别切割供体和载体DNA DNA连接酶使供体DNA片段和载体连接，成为重组载体。 3. 重组载体导入宿主细胞 第一节 基因工程概述 5. 外源基因在特定的宿主中表达，得到基因工程产品 4. 筛选得到含有目的外源片段的重组子

上降克通大睾 Shanghai Jiao Tong University DNA molecule Cleavage by an enzyme DNA fragments Gene a vecto Vector inserted into a cell such as a bacterium Bacterial chromosome Cells cloned Goal may be to make be to make protein copies of gene Gene is replicated in clones.Protein Cells make product may be P叫asmd- protein product made but is not the goal. RNA Protein product Copies of gene harvested Copies of protein harvested esti时d to alter bacterta t-PA dissolves blood clots luman insul山a treats for cleaning up toxic waste in heart attack therapy. d abetes。 aoaraheeaee Protein used to make snow freeze Human growth hormone at a hi er FIGURE 9.2 Typical genetic engineering procedures with examples of possible applications :生命学院陈峰

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上游充通大睾 Shanghai Jiao Tong University 抗病毒水稻 (b) Figure 10.14 (a)Virus resistance in rice.A new form of rice plant was transfected with genes for resistance to the rice stripe virus(right) The virus is a significant pathogen that severely stunts young plnt and reduces crop yields(plant on left is infected control). (b)Genetically engineered(FLAVR SAVR)tomatoes (left) compared with normal controls(right).The modified tomatoes contain an antisense gene that prevents them from softening too rapidly.which allows them to develop their natural flavor on the vine and continue the natural process of ethylene production. 上海交大生命学院陈峰

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上游充通大睾 Shanghai Jiao Tong University >GROWTH H⊙PM⊙NE (c) MT PROMOTER pBR 可产生基因工程药物的羊 Fig (a)These two mice are genetically the same strain,except that the 带有人类激素基因的小鼠 one on the right has been transfected with the human growth hormone gene (shown in its circular plasma vector).The new gene spurred an increase in this mouse's growth rate until it dwarfed its normal-sized companion.(b)Comparison of the meat from a pig into which bovine growth hormone genes were introduced (left) and a normal pig (right).A section taken at the same rib area of the two pigs indicates significantly reduced fat content in the transgenic pig.Both animals weighed approximately the same (Goat as drug factory.This normal-looking goat carries a human gene for synthesizing the cystic fibrosis transmembrane regulator (CFTR)protein.If tests go as planned,the CFTR will be marketed as a replacement factor for children with cystic fibrosis. 上海交大生命学院陈峰

Shanghai Jiao Tong University 上海交大生命学院陈峰 带有人类激素基因的小鼠 可产生基因工程药物的羊

上气通大学 Shanghai Jiao Tong University 第二节微生物与基因工程工具酶 限制性核酸内切酶(restriction endonuclease) 能识别双链DNA分子的特定序列，并在识别位点或其附近切割 DNA的一类内切酶，简称为限制性酶(restrition enzyme) 在细菌细胞内限制性酶与DNA甲基化酶共同构成细菌的限制- 修饰系统，利用限制酶降解进入细胞内的外源DNA,同时用甲 基化酶修饰细菌本身DNA,以避免被酶降解。 上海交大生命学院陈峰

Shanghai Jiao Tong University 上海交大生命学院陈峰 第二节 微生物与基因工程工具酶 一、限制性核酸内切酶（restriction endonuclease） 能识别双链DNA分子的特定序列，并在识别位点或其附近切割 DNA的一类内切酶，简称为限制性酶（restrition enzyme）。 在细菌细胞内限制性酶与DNA甲基化酶共同构成细菌的限制– 修饰系统，利用限制酶降解进入细胞内的外源DNA，同时用甲 基化酶修饰细菌本身DNA，以避免被酶降解

上浒克通大￥ Shanghai Jiao Tong University 限制性核酸内切酶的命名 取微生物属名的第一个字母和种名的头两个字母组成三个斜体 字母加以表示，遇有株名，再加在后面。如果同一菌株先后发现几 个不同的酶，则用罗马数字加以表示。 EcoRI E：表示大肠杆菌属名第一个字母 C0：表示种名头两个字母 R: 表示株名 I: 表示该菌中第一个被分离出来的酶。 上海交大生命学院陈峰

Shanghai Jiao Tong University 上海交大生命学院陈峰 取微生物属名的第一个字母和种名的头两个字母组成三个斜体 字母加以表示，遇有株名，再加在后面。如果同一菌株先后发现几 个不同的酶，则用罗马数字加以表示。 EcoRI E： 表示大肠杆菌属名第一个字母 co： 表示种名头两个字母 R： 表示株名 I： 表示该菌中第一个被分离出来的酶。 限制性核酸内切酶的命名

上浒克通大￥ Shanghai Jiao Tong University 回文结构 (palindromic structure) 识别序列通常由4~8个碱基对组成，具有二重旋转对称轴， 序列呈回文结构(palindromic structure) 上海交大生命学院陈峰

Shanghai Jiao Tong University 上海交大生命学院陈峰 识别序列通常由4～8个碱基对组成，具有二重旋转对称轴， 序列呈回文结构（palindromic structure）。 回文结构（palindromic structure）

上浒充通大睾 Shanghai Jiao Tong University Hind III的识别序列： 5-AAGCTT-3 3'-T TCG AA-5 5-A AGCTT-3 3-TTCGA A-5 切割后形成具有粘性末端 (cohesive end)的DNA片段： 二个具有互相匹配的粘性末端的DNA片段可以通过碱基 的互补及DNA连接酶的作用而重新连接起来。 上海交大生命学院陈峰

Shanghai Jiao Tong University 上海交大生命学院陈峰 Hind III的识别序列： 5`-A A G C T T-3` 3`-T T C G A A-5` 5`-A A G C T T-3` 3`-T T C G A A-5` 切割后形成具有粘性末端（cohesive end）的DNA片段： 二个具有互相匹配的粘性末端的DNA片段可以通过碱基 的互补及DNA连接酶的作用而重新连接起来