第十五章基因工程现代遗传学(1).ppt

基因工程是一种现代遗传学的重要分支，涉及到在分子层面上对生物的遗传物质进行人工提取、合成、切割、拼接和重组的过程。通过这种方式，科学家能够将外源DNA引入受体细胞中，使之在细胞内复制和表达，进而生产出人们所需的产物或创造出新的生物性状，并确保这些性状能够遗传给下一代。基因工程被广泛地称为遗传工程、基因操作、DNA重组技术，有时也被称作基因克隆或分子克隆。基因工程的基本操作程序包括目的基因的制备、载体的选择、体外DNA重组、重组DNA引入受体细胞、克隆转化子的筛选以及重组DNA的检测等多个步骤。 在进行基因工程操作时，限制性核酸内切酶起着至关重要的作用。这些酶是微生物细胞中存在的，用于水解外源DNA，保护细胞免受噬菌体感染的防御机制。限制性内切酶分为三种类型，其中Ⅱ型酶因其识别位点和切割位点的一致性，以及切割后产生粘性末端的特性，在基因工程中被广泛应用。此外，还有同裂酶和同尾酶等特殊类型的内切酶，它们虽然来源不同，但可以识别相同的靶序列或产生相同的粘性末端。 限制性内切酶的命名原则通常以微生物的属名、种名和菌株号的首字母来标识，罗马数字则表示该菌株发现的限制酶的编号。例如，EcoR I就是来自Escheria coli RY13的第一个限制酶。 末端转移酶是另一类在基因工程中常用的酶，其作用是在DNA片段的3'-OH端加入核苷酸，从而在平头DNA上合成一段寡聚核苷酸，形成粘性末端。另外，也可以通过使用衔接物（linker）来处理平末端DNA，人工加上粘性末端。衔接物是一种人工合成的小分子DNA，约10至20个核苷酸，包含多种限制性内切酶的酶切位点。通过与平末端DNA分子连接，并使用相应的限制性内切酶酶切，也可产生粘性末端。该方法的优势在于增加了克隆位点的选择。 DNA连接酶是基因工程中不可或缺的另一种酶，通常从T4噬菌体的受感细胞中提取。它能够催化DNA分子中磷酸二脂键的形成，使两个DNA片段以共价键的形式结合起来。特别是对于具有粘性末端的DNA分子，经过退火后，DNA连接酶能够有效地实现连接反应。 基因工程作为现代遗传学的一个重要分支，其操作流程涉及到了许多专业的酶学基础和操作技术。通过对这些酶和相关技术的深入理解，科学家们可以进行更加精准和高效的基因操作，为生物医学、农业、工业等诸多领域带来革命性的变化。