导图社区 基因工程
基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术,是以分子遗传学为理论基础,以分子生物学和微生物学的现代方法为手段,将不同来源的基因按预先设计的蓝图,在体外构建杂种DNA分子,然后导入活细胞,以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。
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基因工程
概念
基因工程是指依据预先设计的蓝图,用人工方法将某种生物的基因,接合到另一种生物的基因组DNA中并使其表达 使后者获得新的遗传性状,产生出人类所需要的产物,或创造出新的生物类型的现代生物技术
理论基础
所有生物共用一套密码子
操作对象
DNA基因
DNA分子水平的现代生物技术
工具
限制酶
作用
将DNA片段化
特点
专一性很强 能够识别双键DNA分子的某种特定的核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开
结果
形成黏性末端或者平头端
酶切产物片段数量计算
线性DNA分子
如含n个酶切位点,则完全酶切后得n+1个DNA片段
环状DNA分子
如含n个酶切位点,则完全酶切后得n个DNA片段
DNA连接酶
连接双键DNA片段,恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
连接类型
具相同黏性末端的片段的连接
和平头端相比,特异性更强
如果DNA分子用相同的限制酶酶切,那么用DNA连接酶连接后,重组DNA上的酶切位点不变
如果DNA分子用不同的限制酶酶切,如产生相同的黏性末端,则也可以进行DNA连接,重组DNA上的酶切位点可能消失
具平头端的片段连接
与DNA聚合酶作用的异同
DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端,形成磷酸二酯键
DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端,形成磷酸二酯键
运载体
种类
细菌质粒
化学本质
能自我复制的双键闭环DNA分子
病毒DNA
具备的条件
能在受体细胞中复制并稳定保存
具有一至多个限制酶切点,供外源DNA片段插入
具有标记基因,供重组DNA的鉴定和选择
能启动外源目的基因的转录和翻译
分类
生物基因工程
动物基因工程
微生物基因工程
操作步骤
获取目的基因
方法
从生物细胞中分离获取
通过化学方法人工合成
PCR技术(体外复制DNA)
逆转录法(逆转录酶)
目的基因与运载体重组形成重组DNA分子
酶切方法
单酶切
目的基因与质粒均含有同一种的限制酶的酶切位点
目的基因的两端均有该酶的酶切位点,质粒含有一个该酶的酶切位点
酶切位点由一个变成两个
变长重组质粒长度=质粒+目的基因
双酶切
用两种不同的限制酶切DNA,由于两端的黏性末端不一样,避免了DNA片段的自身环化
优点
防自身环化
减少筛选
酶切位点不变
重组质粒长度可能发生改变
目的基因插入质粒的位点
含一个抗性基因的质粒
插入位点在抗性基因之外
含两个抗性基因的质粒
插入一个抗性基因内,保留一个抗性基因
重组DNA分子导入受体细胞
受体细胞
植物细胞
微生物
动物细胞(受精卵)
常用转化方法
显微注射技术
筛选含目的基因的受体细胞
基因工程成功的标志是检测到目的基因合成的蛋白质