生物工程技術(shù)簡介

1、第十章 生物工程技術(shù)簡介 現(xiàn)代生物工程技術(shù)是指以現(xiàn)代生命科學為基礎(chǔ)，結(jié)合先進的功能技術(shù)手段和基礎(chǔ)科學原理，按照預先的設(shè)計改造生物或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達到某種目的，其內(nèi)容廣泛包括基因工程、細胞工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程、發(fā)酵工程。其中基因工程是整個生物工程的核心。 基因工程指遺傳工程或DNA重組技術(shù)，是對基因進行重組、克隆和表達的一系列技術(shù)的總稱。它是以限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)的DNA重組技術(shù)。其主要特點，一是在體外DNA水平上操作，二是目的基因在宿主體內(nèi)的細胞水平上表達。 一、DNA重組技術(shù) DNA重組技術(shù)是運用多種限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶等，把DNA作為組

2、件在細胞外將一種外源基因DNA和載體DNA重新組合連接，形成雜交DNA。然后將雜交DNA轉(zhuǎn)入宿主生物體，使外源基因DNA在宿主生物細胞中，隨著生物細胞的繁殖而增殖，或最后表達。最后獲得基因表達產(chǎn)物或改變生物原有的性狀。 DNA重組技術(shù)基本過程可分為四個階段： 1.選擇人們期望的外源基因，稱目的基因。 2.將目的基因和適合的載體DNA（如質(zhì)粒）在體外進行重組，以獲得重組體（雜交DNA）。 3.將重組體轉(zhuǎn)入合適的生物活細胞，使目的基因復制擴增、或轉(zhuǎn)錄，翻譯表達出目的基因編碼的蛋白質(zhì)。 4.從細胞中分離出基因表達產(chǎn)物或獲得一個具有新遺傳性狀的個體。 DNA重組(基因工程)限制性內(nèi)切酶：能識別DNA特

3、定核苷酸序列的核酸內(nèi)切酶分布：主要在微生物中。特點：特異性，即識別特定核苷酸序列，切割特定切點。結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端（堿基互補配對）。舉例：大腸桿菌的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點上將DNA 分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有400500多種。 運載體：質(zhì)粒 質(zhì)粒的特點: 細胞染色體外能自主復制的小型環(huán)狀DNA分子； 質(zhì)粒是基因工程中最常用的運載體； 最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒； 存在于許多細菌及酵母菌等生物中； 質(zhì)粒的存在對宿主細胞無影響； 質(zhì)粒的復制只能在宿主細胞內(nèi)完成。DNA重組與克隆從細胞中分離出DNA限制酶截

4、取DNA片斷分離大腸桿菌中的質(zhì)粒 DNA重組用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌培養(yǎng)大腸桿菌克隆大量基因重組體的篩選 二、PCR技術(shù) PCR是一種快速的DNA特定片斷，體外合成擴增技術(shù)，它可從多年前的血斑中，或幾十年前的石蠟包埋的活檢材料中，或從幾千年前的埃及木乃伊中分離出的DNA作為PCR樣品進行擴增。， PCR的基本原理 主要根據(jù)堿基配對規(guī)律，利用DNA聚合酶催化和在dNTP的參與下，引物依賴于DNA模板特性引導DNA合成。過程 包括雙鏈DNA的高溫變性，引物與模板低溫退火和適宜溫度下的引物延伸三個步驟反應循環(huán)。每一循環(huán)中新合成的子鏈及其模板鏈均作為下一循環(huán)的模板，于是特定的DNA序列的產(chǎn)量隨著循環(huán)次數(shù)成指數(shù)增長。四、體細胞克隆技術(shù) 該技術(shù)利用動物的體細胞核將其植入特定的環(huán)境中，使之發(fā)育成完整動個物體的生物技術(shù)。 1997年英國學者利用羊乳腺上皮細胞成功的克隆出一頭小羊“多利”。隨后在國外相繼出現(xiàn)了多例克隆動物。隨著這項技術(shù)的成熟應用于醫(yī)學中，人體器官的克隆和挽救一些瀕臨滅絕的物種的克隆等方面，價值不可估量。 五、蛋白質(zhì)工程 在基因工程的基礎(chǔ)上結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)晶學，計算機輔助設(shè)計和蛋白質(zhì)化學等多學科的基礎(chǔ)知識，通過對基因的人工定向改造等手段，