基因工程学概论ppt课件.ppt

基因工程原理GeneticEngineering高成江，教授，泰山学者88382292(office),88382113(lab)Office:building6,Rm438Email:[e-mail]第一章概论一、基本概念基因工程(geneticengineering)：在基因水平上，根据人们的需要以人工的方法取得特定基因，在体外重组于载体DNA分子上，然后将重组DNA转入受体细胞进行无性繁殖（称为“克隆”）和行使正常功能（称为“表达”），从而制备人类需要的基因、基因产物或创造出新的生物类型的分子生物学技术。复制子（Replicon）具有独立复制能力的DNA分子，或DNA分子中可从某一起点进行复制的部分称复制子。转化(transformation)：以质粒为载体构建的重组DNA，在一定条件下引入受体细胞的过程。基因工程发展历史20世纪40年代：证明了遗传物质是DNA20世纪50年代：DNA双螺旋结构20世纪60年代：确定了遗传信息的传递方式11R型细菌（含S）赫尔希和蔡斯得噬菌体侵染细菌实验DNA的空间结构面对DNA双螺旋模型的美国生物学家沃森(左)和英国生物物理学家克里克(右)。遗传信息的传递方式基因工程学重大的技术发现相关理论的复习基因的概念和分子生物学定义21基因的功能分类基因的一般特性基因组（genome）1.病毒基因组2.原核生物基因组细菌及质粒DNA的三种构型：超螺旋：共价闭环（CCC）开环：单链缺口（OC）线型：双链断裂（L）真核生物基因组人类基因组DNA的结构DNA的性能DNA的复制与表达复制子质粒一般是一个自主环状的DNA基因组，构成一个独立复制子；原核生物基因组中一般只含一个复制子，在唯一的起始点启动就会引起整个基因组复制；真核生物基因组含多个复制子（一般40-100kb/个）。基因的转录Template(-)StrandTranscribestomRNABothDNAStrandsCouldBeExpressed原核细胞中基因的表达调控主要包括2个过程：转录和翻译转录：遗传信息DNARNA翻译：mRNA蛋白质真核细胞中基因的表达调控是多层次的，包含多个步骤。原核生物基因表达特点原核生物形成多顺反子mRNA：mRNA在合成过程中和多个核糖体结合，翻译形成多条肽链。乳糖操纵子结构启动子(promoter,P)是指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。一般长40-60bp，富含A-T碱基对共有保守序列：-10区（pribnowbox，TATAbox）：位于转录起始点上游10bp处，TATAAT，与转录起始点的距离5-10bp，是给RNA聚合酶定向的序列，使RNA合成按5′3′方向进行-35区：位于转录起始点上游35bp处，有TTGACA一组共有序列，RNA聚合酶的识别序列-35区是RNA聚合酶对转录起始的辨认位点，辨认结合后，酶到达Pribnow盒，DNA双螺旋结构被打开，形成开放型启动子复合物，开始转录终止子（terminator，T）:位于DNA链的3’端,给予RNA聚合酶转录终止信号的序列.特征：富含G/C的区域和富含A/T区域相邻排列，具有回文对称结构，在RNA转录本上形成茎-环（stem-loop)结构。不同的终止子的作用也有强弱之分。包括与蛋白质因子无关的转录终止信号和依赖于蛋白质因子的转录终止信号富含GC的反向重复序列富含AT的序列原核细胞与翻译有关的组分：——核糖体结合位点(ribosomebindingsite,RBS)（1）翻译起始密码子AUG（2）SD顺序（Shine-Dalgarno）：是细菌核糖体结合于mRNA和翻译起始所必需的核苷酸序列存在于大肠杆菌mRNA的前导序列区，AUG上游3-11bp长约3-9bp,富含嘌呤核苷酸5′…AGGAGG…3′与16s核糖体RNA3′-端碱基3′…UCCUCC…5′互补，将AUG安置于核糖体适当位置，启动翻译反应1974年澳大利亚的Shine和Dalgarno首先提出真核生物基因表达调控的特点1、RNA聚合酶2、多层次3、个体发育复杂4、活性染色体结构变化：对核酸酶敏感、DNA拓扑结构变化、DNA碱基修饰变化、组蛋白变化5、正性调节占主导6、转录与翻译间隔进行7、转录后修饰、加工真核基因表达的调控模式(Theregulatingmodelofeukaryoticgeneexpression)1、转录前水平(基因组水平)：genelevel染色质结构的变化、稳定持久，组蛋白修饰，DNA甲基化等表观遗传学（epigenetics）2.转录水平调控顺式调控元件(cis-actingelement)反式作用因子(trans-actingfactor)（1）顺式调控元件(cis-actingelement)结构基因周围能与