分子遺傳學(xué)技術(shù)新進(jìn)展

分子遺傳學(xué)技術(shù)新進(jìn)展第1頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三分子遺傳學(xué)遺傳學(xué)（Genetics）是研究生物的遺傳與變異，研究基因的結(jié)構(gòu)、功能及其變異、傳遞和表達(dá)規(guī)律的學(xué)科。分子遺傳學(xué)（moleculargenetics）是研究基因的活動(dòng)和功能的科學(xué)。近年來(lái),分子遺傳技術(shù)發(fā)展極為迅速,并對(duì)其它的生物學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大的影響。第2頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1、1944年，美國(guó)學(xué)者埃弗里等首先在肺炎雙球菌中證實(shí)了轉(zhuǎn)化因子是脫氧核糖核酸(DNA)，從而闡明了遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。2、1953年，沃森和克里克提出了DNA分子結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型，這一發(fā)現(xiàn)常被認(rèn)為是分子遺傳學(xué)的真正開端。3、二十世紀(jì)50年代初期至70年代初期，是分子遺傳學(xué)迅猛發(fā)展快速進(jìn)步的年代。在這短短的二十余年間，許多有關(guān)分子遺傳學(xué)的基本原理相繼提出，大量的重要發(fā)現(xiàn)不斷涌現(xiàn)。第3頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三分子遺傳學(xué)主要研究?jī)?nèi)容

分子遺傳學(xué)不同于一般的遺傳學(xué)，傳統(tǒng)的遺傳學(xué)主要研究遺傳單元在各世代的分布情況,而分子遺傳學(xué)則著重研究遺傳信息大分子在生命系統(tǒng)中的儲(chǔ)存、復(fù)制、表達(dá)及調(diào)控過(guò)程。第4頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三分子遺傳學(xué)不是核酸及其衍生物（蛋白質(zhì)）的生物化學(xué)。分子遺傳學(xué)研究的對(duì)象是分子水平上的生物學(xué)過(guò)程——遺傳及變異的過(guò)程。它研究的是動(dòng)態(tài)的生命過(guò)程，而不是在試管里或電泳儀上孤立地研究生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能的簡(jiǎn)單的因果關(guān)系。第5頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三分子遺傳學(xué)最新研究進(jìn)展21世紀(jì)①、逆轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn)；②、一些工具酶的先后發(fā)現(xiàn)；③、斷裂基因的發(fā)現(xiàn)；④、DNA測(cè)序方法建立；⑤、核酶的發(fā)現(xiàn)；⑥、PCR技術(shù)建立；⑦、基因的上游調(diào)控序列發(fā)現(xiàn)；⑧、顯微注射技術(shù)運(yùn)用；⑨、基因重組技術(shù)發(fā)展、基因治療技術(shù)發(fā)展；

⑩、人類基因組計(jì)劃實(shí)施人類遺傳密碼草圖面世……

其它物種基因組測(cè)序第6頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三基因重組技術(shù)DNA重組技術(shù)是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過(guò)體外DNA重組技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的生物類型和生物產(chǎn)品，又叫基因工程；也叫基因拼接技術(shù)。第7頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三DNA重組技術(shù)培育抗蟲棉的簡(jiǎn)要過(guò)程：普通棉花(無(wú)抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因通過(guò)運(yùn)載體導(dǎo)入轉(zhuǎn)基因棉花含抗蟲基因轉(zhuǎn)基因棉花產(chǎn)生伴胞晶體轉(zhuǎn)基因棉花有抗蟲特性第8頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三DNA重組技術(shù)的基本工具“分子手術(shù)刀”--“分子縫合針”--“分子運(yùn)輸車”--限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶載體第9頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1、限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”

（1）來(lái)源：

主要是原核生物；（2）種類：（3）特點(diǎn)：（4）結(jié)果：約4000種；識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵（切點(diǎn)）斷開。(6個(gè),4、5、8個(gè))形成兩種末端黏性末端平末端第10頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1、種類：兩類E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶

2、DNA連接酶——“分子縫合針”類型E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶來(lái)源功能大腸桿菌T4噬菌體恢復(fù)磷酸二酯鍵只能連接黏性末端能連接黏性末端和平末端(效率較低)相同點(diǎn)差別第11頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來(lái)，E·coliDNA連接酶或T4DNA連接酶即恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵作用部位：雙鏈DNA片段之間磷酸二酯鍵第12頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三作為運(yùn)載體必須具備的條件1.能夠在受體細(xì)胞中自我復(fù)制并穩(wěn)定地保存。2.具有限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接。3.具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。4.必需是安全的，不會(huì)對(duì)受體細(xì)胞有害。3、載體——“分子運(yùn)輸車”第13頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒，其中常含有抗藥基因，如四環(huán)素抗性基因。質(zhì)粒的存在與否對(duì)受體細(xì)胞生存沒(méi)有決定性作用，但復(fù)制只能在受體細(xì)胞內(nèi)完成。

質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于細(xì)菌染色體（即擬核DNA）之外，并且具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。質(zhì)粒是基因工程最常用的載體。第14頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三人類基因組計(jì)劃在文中，杜爾貝科說(shuō)：“這一計(jì)劃可以與征服宇宙的計(jì)劃相媲美，我們也應(yīng)該以征服宇宙的氣魄來(lái)進(jìn)行這一工作?！倍艩栘惪疲?914～)RenatoDulbecco美國(guó)病毒學(xué)家

倫敦帝國(guó)癌癥研究基金實(shí)驗(yàn)室

第15頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三總體計(jì)劃：在15年內(nèi)投入至少30億美元進(jìn)行人類全基因組的分析。

人類單倍體基因組含30億堿基對(duì)(bp)的DNA序列，包括約3-4萬(wàn)個(gè)基因，分布于22條常染色體和X、Y性染色體。第16頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三HGP基本內(nèi)容四個(gè)圖譜遺傳圖譜物理圖譜序列圖譜轉(zhuǎn)錄圖譜第17頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（一）遺傳圖譜（geneticmap）通過(guò)計(jì)算連鎖的遺傳標(biāo)記之間重組頻率而確定它們相對(duì)距離的遺傳圖，一般用厘摩（cM）來(lái)表示，遺傳圖譜確定了DNA標(biāo)志在染色體上的相對(duì)位置與遺傳距離,故又稱連鎖圖譜（linkagemap）。它顯示所知的遺傳標(biāo)記在染色體上的相對(duì)位置，而不是特殊的物理位置。

第18頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（二）物理圖譜（physicalmap）描繪DNA上可以識(shí)別的標(biāo)記的位置和相互之間的距離(以堿基對(duì)的數(shù)目為衡量單位)，這些可以識(shí)別的標(biāo)記包括限制性內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn)，基因等。物理圖譜不考慮兩個(gè)標(biāo)記共同遺傳的概率等信息。

第19頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（三）序列圖譜人類基因組30億bp的全序列圖。以遺傳圖和物理圖為基礎(chǔ)建立。先把龐大的基因組分為若干有路標(biāo)的區(qū)域，再測(cè)序。基本材料：一個(gè)DNA序列的重疊克隆群（使測(cè)序工作不斷延伸）第20頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（四）基因圖譜（genemap）或轉(zhuǎn)錄圖譜（transcriptionmap）。即在人類基因組中鑒別出占2%至5%的全部基因的位置結(jié)構(gòu)與功能?；驹恚旱鞍踪|(zhì)推測(cè)mRNA的序列，mRNA反轉(zhuǎn)錄為cDNA，然后利用其與所測(cè)序列進(jìn)行雜交，鑒別出與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的基因。第21頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三基因圖譜的意義1、能為估計(jì)人類基因的數(shù)目提供可靠的依據(jù)。2、提供不同組織、不同時(shí)期基因表達(dá)的信息（數(shù)目、種類及結(jié)構(gòu)功能）。3、提供結(jié)構(gòu)基因的標(biāo)記，可以作為篩選基因的探針，有直接的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。4、鑒定病態(tài)基因（如癌基因）的變異位置第22頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三HGP細(xì)節(jié)研究成果

1全部人類基因組約有2.91Gbp，約有39000多個(gè)基因；

2目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和定位了26000多個(gè)功能基因;3基因數(shù)量少得驚人;4人與人之間99.99％的基因密碼是相同的;5人類基因組中存在“熱點(diǎn)”和大片“荒漠”;

第23頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三6男性的基因突變率是女性的兩倍;7人類基因組中大約有200多個(gè)基因是來(lái)自于插入人類祖先基因組的細(xì)菌基因;8發(fā)現(xiàn)了大約一百四十萬(wàn)個(gè)單核苷酸多態(tài)性，并進(jìn)