第十三章遗传工程动物讲课.pptVIP

第十三章 遗传工程动物 中心法则： 在细胞分裂过程中，遗传信息通过DNA的复制传递给子代，在子代的个体发育过程中遗传信息又从DNA传递到RNA，最后翻译成特异的蛋白质，在某些病毒（如烟草花叶病毒等）中的RNA能够自我复制，指导病毒蛋白质生物合成，某些病毒（如致癌病毒等）还能以RNA为模板逆转录成DNA。 将特定的外源基因或经过改造的自身基因成分通过各种技术手段导入动物受精卵或胚胎内，使之稳定整合于动物的染色体基因组并能遗传给后代的一类动物。 转基因研究技术的中心环节即为DNA重组技术，其最终目的是将DNA片段转入为一个生物体，从而使该生物体具有表现某种性状。 转基因通过获取基因、重组基因和表达基因等过程来实现。 转基因打破了物种的界限，使不同种的生物的遗传物质在分子水平上重新组合在一起，并且完全可以按照人的意志或目的，实现对生物体的改造。 我国的转基因动物研究始于20世纪80年代初期，中国科学院率先成功地制作了人β-珠蛋白基因、大肠杆菌galk和gpt基因、牛及人生长激素等多种转基因小鼠，在转基因猪、牛、羊和兔等的研究方面，也取得了成功，并在国际上首先将人生长激素基因转移到金鱼受精卵中，为培育高产优质和具有抗性的鱼类新品种开拓了新途径。 1994年在上海、1995年在长春、分别召开了两届全国转基因动物学术讨论会，2002年在上海召开了国际转基因动物学术讨论会。 目前，遗传工程动物、模式动物疾病动物模型的研究被列为国家“863”计划的重点项目之一。 乳动物有大约30,000个基因，传统基因功能研究方法如基因剔除和化学诱变等，技术要求高、时间长、费用大，转座因子是一类可以进入基因组内不同位置的基因载体，科学家利用它们插入基因，导致基因突变以了解基因功能，也利用它们培育转基因生物。2005年，复旦大学发育生物学研究所的科研人员将一种源于飞蛾甘蓝尺蠖中的DNA转座因子系统piggyBac(PB)用于小鼠和人类细胞的基因功能研究，表明PB转座系统可作为一种新型实用的小鼠和其他脊椎动物的高效遗传操作工具，为大规模研究哺乳动物基因功能提供了新方法。这是我国生命科学研究近年取得的重大成果之一。 （一）获取外源目的基因 从复杂的生物细胞基因组中，经过酶切（限制性内切酶）消化或PCR扩增等步骤，分离得到带有目的基因的外源性DNA片段。 对于分子质量较大而又不知其序列的基因，可从特定细胞里提取所需基因的mRNA后，借助逆(反)转录酶的作用合成碱基互补的DNA片段，即cDNA，再在DNA聚合酶的催化下合成双链cDNA。 或者通过探明目的基因所含的遗传密码及其排列顺序，然后用化学方法人工合成所需基因序列。 基因转运载体是具有自体复制能力的一种环状DNA分子，它经过人工改造后能与外来基因连接，重新形成新的重组DNA分子，并带有必要的标记基因，用于携带目的基因转移到受体细胞中。 能在受体细胞内进行独立和稳定的DNA复制； 在其DNA插入外源基因后，仍然保持稳定的复制状态和遗传特性； 易于从宿主细胞中分离，并进行纯化； 在其DNA序列中，具有适当的限制酶位点。 目前，常用的基因载体主要有两大类型：一类是质粒，另一类是病毒（如逆转录病毒）。 质粒主要存在于细菌中，可用溶菌酶分解细菌细胞壁，然后用物理化学方法，把质粒与其他成分分开，从而得到纯粹的质粒，用于进行体外重组DNA分子构建的操作。 （三）构建重组DNA分子（重组外源目的基因） 通过专一限制性内切酶处理或人为方法，使带有目的基因的外源DNA片段和能够自我复制并具有选择标记基因的载体DNA分子产生末端，并通过连接酶在体外使两者连接起来，形成一个带有目的基因的重组DNA分子。 “剪刀与浆糊”——工具酶 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 末端转移酶 单链核酸酶 反转录酶等 （四）将重组DNA分子导入受体细胞进行扩增 用显微注射等人工方法，将重组DNA分子转移到适当的受体细胞中，使它能在细胞中“定居”下来，并与之一起增值。 (五) 筛选与克隆、培育，获得转基因产物 从大量的细胞群体中筛选出获得重组DNA分子的受体细胞克隆； 从筛选出的受体细胞克隆中提取出已经得到扩增的目的基因； 将目的基因克隆到表达载体上，导入宿主细胞，使之在新的遗传背景下实现功能表达，产生出人类需要的物质。 *1.显微注射法： 在显微镜下利用玻璃显微注射针将外源DNA直接注入到受体的受精卵雄性原核内。 2.逆转录病毒载体法： 逆转录病毒是一种单链的RNA病毒，能够在逆转录酶的作用下，形成双链的DNA原