基因工程原理及实验技术

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1、基因工程原理及实验技术PrinciplesAndExperimentalTechnicsinGeneEngineering教材和参考书教材：简明基因工程与应用吴建平主编，2005，科学出版社主要参考书：1.基因工程张惠展编著,华东理工大学出版社,20052.基因工程孙明主编,高等教育出版社,20063.基因工程原理吴乃虎编著，科学出版社,(第二版),19984.基因工程彭银祥,主编,20075.基因工程技术钟卫鸿主编,化学工业出版社,2007第一章基因工程的概论第一节基因工程的概念一、基因工程的基本概念狭义基因工程广义

2、基因工程狭义基因工程狭义的基因工程(geneengineering):从狭义上讲，基因工程是指将一种或多种生物体(供体)的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另—种生物体(受体)内．使之按照人们的意愿遗传并表达出新的性状。因此，供体、受休、载体称为基因工程的三大要素。狭义基因工程狭义的基因工程:就是重组DNA技术（recombinantDNAtechniques）1）重组DNA技术（recombinantDNAtechniques)2）分子克隆（molecularcloning)3）基因克隆（genecloning)

3、4）遗传操作(geneticmanipulation）5）遗传工程(geneticengineering)6）基因工程(geneengineering)广义基因工程广义的基因工程：是指DNA重组技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的是外源基因重组、克隆、表达的设计与构建(即狭义的基因工程)；下游技术则涉及含有重组外源基因的生物细胞(基因工程菌或细胞)的大规模培养以及外源基因的表达、产物的分离、纯化过程。因此，广义的基因工程概念更倾向于工程学的范畴。广义的基因工程是一个高度统一的整体。上

4、游DNA重组的设计必须以简化下游操作工艺和装备为指导思想。而下游过程则是上游基因重组蓝图的体现与保证。这是基因工程产业化的基本原则。狭义的基因工程重组DNA技术广义的基因工程重组DNA技术细胞工程染色体工程细胞器工程二、基因工程的基本过程基因工程:两大部分组成基因工程的整个过程由工程菌(细胞)的设计构建和基因产物的生产两大部分组成工程菌(细胞)的设计构建:实验室里进行，其单元操作过程如下:(1)从供体细胞中分离出基因组DNA，用限制性核酸内切酶分别将外源DNA(包括外源基因或目的基因)和载体分子切开(简称“切”)；(2

5、)用DNA连接酶将含有外源基因的DNA片段接到载体分子上形成DNA重组分子(简称“接”)；(3)借助于细胞转化手段将DNA重组分子导入受体细胞中(简称“转”)；(4)短时间培养转化细胞、以扩增DNA重组分子或使其整合到受体细胞的基因组中(简称“增”)；(5)筛选和鉴定转化细胞，获得使外源基因高效稳定表达的基因工程菌或细胞(简称“检”)；基因工程的上游操作过程；可简化为：切、接、转、增、检。三．基因工程的基本原理基因工程的主体战略思想是外源基因的稳定高效表达为目的．其基本原理可从以下四个方面考虑。（1)利用载体DNA在受

6、体细胞中独立于染色体DNA而自主复制的特性，将外源基因与载体分子重组，通过载体分子的扩增提高外源基因在受体细胞中的剂量．借此提高其宏观表达水平。这里涉及到DNA分子高拷贝复制以及稳定遗传的分子遗传学原理。(2)筛选、修饰和重组启动子、增强子、操作子、终止子等基因的转录调控元件，并将这些元件与外源基因精细拼接．通过强化外源基因的转录提高其表达水平。(3)选择、修饰和重组核糖体结合位点及密码子等mRNA的翻译调控元件。强化受体细胞中蛋白质的生物合成过程。上述(2)和(3)两点均涉及到基因表达调控的分子生物学原理。(4)

7、基因工程菌(细胞)是现代生物工程中的微型生物反应器，在强化并维持其最佳生产效能的基础上，从工程菌(细胞)大规模培养的工程和工艺角度切入，合理控制微型生物反应器的增殖速度和最终数量，也是提高外源基因表达产物产量的主要环节，这里涉及的是生物化学工程的基本理论体系。因此．分子遗传学、分子生物学以及生物化学是基因工程原理的三大基石。.四、生物工程等概念生物工程：直接或间接利用生物体的机能生产物质的技术。包括发酵技术、基因重组、细胞融合、细胞大量培养、生物反应器等技术。生物技术：是在细胞水平上，特别是在分子水平上对生物体遗传性实

8、现巨大的接近定向改造的一套内容繁多和复杂的技术。包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等。现代科技革命高新技术生物技术基因工程基因克隆第二节基因工程的发展历史基因工程的发展历史概括为三个阶段基因工程的诞生基因工程的成熟基因工程的腾飞一、基因工程的诞生基因工程是一项新兴的工程技术，它的诞生需要理论和技术上的支持理论上的三大发现技术