基因工程的基本內容
常用運載體:質粒、噬菌體和動植物病毒等。
質粒:是基因工程最常用的運載體,最常用的質粒是大腸桿菌的質粒
存在于許多細菌以及酵母菌等生物中,是細胞染色體外能夠自主復制的很小的環狀dna分子。
特點:① 含有抗性基因:大腸桿菌質粒中常含抗藥基因,如:抗四環素的標記基因
② 基因組很小:細菌質粒的大小只有普通細菌染色體dna的百分之一
③ 質粒能夠“友好”地“借居”在宿主細胞中。一般來說,質粒的存在與否對宿主細胞生存沒有決定性的作用。
④ 質粒的復制則只能在宿主細胞內完成。
來源:大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農桿菌等細菌中都有質粒。(土壤農桿菌很容易感染植物細胞,使細胞生有瘤狀物。培育轉基因植物時,常常用土壤農桿菌中的質粒做運載體。)
六. 基因操作的基本步驟
(一)取目的基因
目的基因:是人們所需要的特定基因
蘇云金芽孢桿菌中的抗蟲基因
植物的抗病(抗病毒、抗細菌)基因
種子的貯藏蛋白的基因
人的胰島素基因、干擾素基因等
主要途徑:① 從供體細胞的dna中直接分離基因 ② 人工合成基因。
1. 直接分離基因:最常用的方法是“鳥槍法”,又叫“散彈射擊法”。
具體操作:供體細胞中的dna 切成許多片段 重組dna
受體細胞(大量復制) 基因擴增 分離含有目的基因的細胞 把帶有目的基因的dna片段分離出來
優點:操作簡便
缺點:
① 工作量大,具有一定的盲目性
② 真核細胞的基因含有不表達的dna片段,不能直接用于基因的擴增和表達
主要應用:如許多抗蟲、抗病毒的基因都可以用上述方法獲得。
2. 人工合成基因:
(1)逆轉錄法
以目的基因轉錄成的信使rna為模板,反轉錄成互補的單鏈dna,然后在酶的作用下合成雙鏈dna,從而獲得所需要的基因。
目的基因mrna 單鏈dna 雙鏈dna(目的基因序列)
(2)化學合成法
根據已知的蛋白質的氨基酸序列,推測出相應的信使rna序列,然后按照堿基互補配對原則,推測出它的結構基因的核苷酸序列,再通過化學方法,以單核苷酸為原料合成目的基因
蛋白質氨基酸序列 mrna序列 dna序列 目的基因
優點:目的性強,比較容易獲得真核基因序列
缺點:操作技術性強,不容易獲取,基因表達不容易控制
主要應用:如人的血紅蛋白基因、胰島素基因等就可以通過人工合成基因的方法獲得。
重要發展:dna序列自動測序儀對提取出來的基因進行核苷酸序列分析,擴增dna技術(也叫pcr技術),使目的基因在短時間內成百萬倍地擴增。
a. 目的基因與運載體結合
b. 將目的基因導入受體細胞
常用受體細胞:大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農桿菌、酵母菌和動植物細胞等。
主要手段:借鑒細菌或病毒侵染細胞的途徑。
質粒 細菌 目的基因擴增
感受態細胞:能夠接受外源dna的細胞
將細菌用氯化鈣處理,以增大細菌細胞壁的通透性,使含有目的基因的重組質粒易進入受體細胞。
c. 目的基因的檢測和表達
1. 轉基因結果:
① 在全部受體細胞中,真正能夠攝入重組dna分子的受體細胞很少
② 重組dna轉移成功的受體細胞不一定能夠表達
③ 必須通過一定的手段對受體細胞中是否導入了目的基因進行檢測。
2. 檢測的方法
(1)抗性監測:
(2)性狀檢測:
受體細胞是否表現出特定的性狀,才能說明目的基因完成了表達過程。