DNA 重组技术的必要条件
幻灯片 24:DNA 重组技术的基本概念
定义:又称基因工程或遗传工程,是指按照人们的意愿,将一种
生物的某种基因提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细
胞里,定向地改造生物的遗传性状的技术。
核心:实现不同生物 DNA 分子的体外拼接和在受体细胞中的
表达。
幻灯片 25:必要条件一:工具酶
限制性核酸内切酶(限制酶)
作用:能够识别双链 DNA 分子中特定的核苷酸序列,并在特
定的位点切割 DNA 分子,产生黏性末端或平末端,为 DNA 片段
的拼接提供可能。
特点:具有特异性,即一种限制酶通常只识别一种特定的核苷酸
序列,并且切割位点在该序列内部或附近。
DNA 连接酶
作用:将两个具有相同黏性末端或平末端的 DNA 片段连接起
来,形成重组 DNA 分子。
常见类型:E・coli DNA 连接酶(主要连接黏性末端)和 T4 DNA
连接酶(既能连接黏性末端,也能连接平末端)。
其他工具酶
DNA 聚合酶:用于 DNA 片段的扩增或填补缺口,如 Taq DNA
聚合酶在 PCR 技术中常用。
逆转录酶:以 RNA 为模板合成 cDNA,用于从 RNA 中获取
目的基因。
幻灯片 26:必要条件二:目的基因
定义:人们所需要的特定基因,即编码某种蛋白质或具有特定功
能的 DNA 片段。
获取途径
从基因文库中获取:包括基因组文库和 cDNA 文库,通过筛选
文库得到目的基因。
利用 PCR 技术扩增:以已知目的基因的核苷酸序列为模板,设
计引物,在体外快速扩增目的基因。
人工合成:对于核苷酸序列已知且长度较短的目的基因,可通过
化学方法人工合成。
幻灯片 27:必要条件三:载体
作用:将目的基因导入受体细胞,并在受体细胞中复制、保存和
表达。
必备条件
具有一个或多个限制酶切割位点,以便目的基因插入。
能够在受体细胞中自主复制,保证目的基因的稳定存在和扩增。
具有标记基因(如抗生素抗性基因),便于筛选含有重组载体的
受体细胞。
对受体细胞无害,不会影响受体细胞的正常生命活动。
常见类型
质粒:一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核 DNA 之外,
并具有自我复制能力的小型双链环状 DNA 分子,是基因工程中最
常用的载体。
噬菌体或病毒:如 λ 噬菌体、动植物病毒等,可利用其侵染宿
主细胞的特性,将目的基因导入受体细胞。
幻灯片 28:必要条件四:受体细胞
定义:能够接受重组 DNA 分子,并使其在细胞内复制和表达
的细胞。
选择标准
具有繁殖能力,能够使重组 DNA 分子随着细胞的分裂而扩增。
对导入的重组 DNA 分子无明显的排斥反应,保证其能稳定存
在。
便于进行培养和筛选操作。
常见类型:原核细胞(如大肠杆菌)、真核细胞(如酵母菌、动
植物细胞)等,根据实验目的和基因表达的需求选择合适的受体细胞。
幻灯片 29:总结:各条件的协同作用
DNA 重组技术的实现是多个必要条件协同作用的结果:限制酶
切割目的基因和载体,DNA 连接酶将两者连接形成重组 DNA,载
体携带重组 DNA 进入受体细胞,受体细胞为重组 DNA 的复制和
表达提供环境。
这些条件相互配合,共同完成目的基因的体外重组与体内表达,
是基因工程能够定向改造生物性状的关键保障。