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第十第十四四章章 基因重基因重组与基因工程与基因工程Chapter 14 gene recombination and genetic engineering基因重基因重组与与基因工程基因工程基因重基因重组(gene recombination)是指是指DNA片段片段在在细胞内、胞内、细胞胞间，甚至在不同物种之，甚至在不同物种之间进行行交交换，交，交换后的片段仍然具有复制和表达的功后的片段仍然具有复制和表达的功能。能。基因工程基因工程(genetic engineering）是指采用人工）是指采用人工方法将不同来源的方法将不同来源的DNA进行重行重组，并将重，并将重组后后的的DNA引入宿主引入宿主细胞中胞中进行增殖或表达的行增殖或表达的过程。程。第一第一节 自然界的基因自然界的基因转移和重移和重组一、接合作用一、接合作用 当当细胞与胞与细胞相互接触胞相互接触时，DNA分分子即从一个子即从一个细胞向另一个胞向另一个细胞胞转移，移，这种种遗传物物质的的转移方式称移方式称为接合接合作用作用（conjugation）。）。一、接合作用一、接合作用接合作用的典型的例子是接合作用的典型的例子是细菌所含的一菌所含的一种种质粒粒DNA-F因子，因子，该因子含因子含细菌性菌性鞭毛蛋白鞭毛蛋白编码基因，当基因，当F+细菌与菌与F-细菌菌接触接触时，性鞭毛，性鞭毛连接就会在两接就会在两细胞胞间形形成，成，F因子被因子被酶切成切成单链并通并通过性鞭毛性鞭毛连接接桥向向F-细胞胞转移，从而使移，从而使F-细菌菌转变为F+细菌。菌。二、二、转化和化和转染染o由外来由外来DNA引起生物体引起生物体遗传性状改性状改变的的过程称程称为转化化(transformation)。o 1943年，年，Avery将有毒型肺炎双球菌将有毒型肺炎双球菌DNA与无毒型肺炎双球菌一起培养，与无毒型肺炎双球菌一起培养，结果使无果使无毒型肺炎双球菌毒型肺炎双球菌转变为有毒型肺炎双球菌。有毒型肺炎双球菌。o其原因就是有毒型肺炎双球菌其原因就是有毒型肺炎双球菌DNA进入无入无毒型肺炎双球菌中，引起其毒型肺炎双球菌中，引起其遗传性状改性状改变。噬菌体常常可感染噬菌体常常可感染细菌并将其菌并将其DNA注入注入细菌菌体内，也可引起体内，也可引起细菌菌遗传性状的改性状的改变。通通过感染方式将外来感染方式将外来DNA引入宿主引入宿主细胞，并胞，并导致宿主致宿主细胞胞遗传性状改性状改变的的过程称程称为转染染(transfection)。转染是染是转化的一种特殊形式。化的一种特殊形式。二、二、转化和化和转染染三、整合和三、整合和转导外来外来DNA侵入宿主侵入宿主细胞，并与宿主胞，并与宿主细胞胞DNA进行重行重组，成，成为宿主宿主细胞胞DNA的一部分，的一部分，这一一过程称程称为整合整合。整合后的外来整合后的外来DNA仍然可随染色体仍然可随染色体DNA一起复制，并在适当的条件下一起复制，并在适当的条件下进行表达，但也可在相当行表达，但也可在相当长的一段的一段时间内内不表达。不表达。整合在宿主整合在宿主细胞染色体胞染色体DNA中的外来中的外来DNA，可以被切离出来，同，可以被切离出来，同时也可也可带走走一部分的宿主一部分的宿主DNA，这一一过程称程称为转导(transduction)。来源于宿主来源于宿主DNA的基因称的基因称为转导基因。基因。噬菌体感染宿主噬菌体感染宿主细胞后出胞后出现的溶菌途径的溶菌途径和溶源菌途径就是典型的整合和和溶源菌途径就是典型的整合和转导的的例子。例子。三、整合和三、整合和转导四、四、转座座转座又称为转位转座又称为转位（transposition），），是指是指DNA的片段或基因从基因组的一的片段或基因从基因组的一个位置转移到另一个位置的现象。个位置转移到另一个位置的现象。这些能够在基因组中自由游动的这些能够在基因组中自由游动的DNA片段包括片段包括插入序列和转座子插入序列和转座子两种两种类型。类型。（一）插入序列（一）插入序列插入序列：插入序列：典型的插入序列（典型的插入序列（insertion sequence，IS）是）是长750-1500bp的的DNA片段，由两个分离的反向重复序列和一片段，由两个分离的反向重复序列和一个个转座座酶基因。基因。当当转座座酶基因表达基因表达时，即可引起，即可引起该序列序列的的转座。座。其其转座方式主要有座方式主要有保守性保守性转座座和和复制性复制性转座座。o转座子座子(transposons)：是可从一是可从一个染色体位点个染色体位点转移到另一个位点的移到另一个位点的分散的重复序列，含两个反向重复分散的重复序列，含两个反向重复序列、一个序列、一个转座座酶基因和其他基因基因和其他基因（如抗生素抗性基因）。（如抗生素抗性基因）。（二）（二）转座子座子o免免疫疫球球蛋蛋白白重重链基基因因由由一一组可可变区区基基因因（VH）和和一一组恒恒定定区区基基因因（CH）构成）构成。o通通过这些些基基因因的的选择性性转座座和和重重组，就就可可以以转录表表达达出出各各种种各各样的的免免疫疫球球蛋蛋白白重重链，以以对付付不同的抗原。不同的抗原。五、基因重五、基因重组的方式的方式常常见的基因重的基因重组方式有：方式有：（一）位点特异性重（一）位点特异性重组：在整合：在整合酶的催化的催化下，两段下，两段DNA序列的特异的位点序列的特异的位点处发生整生整合并共价合并共价连接，称接，称为位点特异性重位点特异性重组。（二）同源重（二）同源重组：发生在同源生在同源DNA序列之序列之间的重的重组称称为同源重同源重组(homologous recombination)。这种重种重组方式要求两段方式要求两段DNA序列序列类似，并在特定的重似，并在特定的重组蛋白或蛋白或酶的作用下完成。的作用下完成。同源重同源重组的机制的机制演讲完毕，谢谢观看！