分子遗传学技术新进展讲课文档

分子遗传学技术新进展第一页，共25页。第1页，共25页。1、1944年，美国学者埃弗里等首先在肺炎双球菌中证实了转化因子是脱氧核糖核酸(DNA)，从而阐明了遗传的物质基础。2、1953年，沃森和克里克提出了DNA分子结构的双螺旋模型，这一发现常被认为是分子遗传学的真正开端。3、二十世纪50年代初期至70年代初期，是分子遗传学迅猛发展快速进步的年代。在这短短的二十余年间，许多有关分子遗传学的基本原理相继提出，大量的重要发现不断涌现。第二页，共25页。第2页，共25页。分子遗传学主要研究内容

分子遗传学不同于一般的遗传学，传统的遗传学主要研究遗传单元在各世代的分布情况,而分子遗传学则着重研究遗传信息大分子在生命系统中的储存、复制、表达及调控过程。第三页，共25页。第3页，共25页。分子遗传学不是核酸及其衍生物（蛋白质）的生物化学。分子遗传学研究的对象是分子水平上的生物学过程——遗传及变异的过程。它研究的是动态的生命过程，而不是在试管里或电泳仪上孤立地研究生物大分子的结构与功能的简单的因果关系。第四页，共25页。第4页，共25页。分子遗传学最新研究进展21世纪①、逆转录酶的发现；②、一些工具酶的先后发现；③、断裂基因的发现；④、DNA测序方法建立；⑤、核酶的发现；⑥、PCR技术建立；⑦、基因的上游调控序列发现；⑧、显微注射技术运用；⑨、基因重组技术发展、基因治疗技术发展；⑩、人类基因组计划实施人类遗传密码草图面世……其它物种基因组测序第五页，共25页。第5页，共25页。基因重组技术DNA重组技术是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组技术和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的生物类型和生物产品，又叫基因工程；也叫基因拼接技术。第六页，共25页。第6页，共25页。DNA重组技术培育抗虫棉的简要过程：普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因通过运载体导入转基因棉花含抗虫基因转基因棉花产生伴胞晶体转基因棉花有抗虫特性第七页，共25页。第7页，共25页。DNA重组技术的基本工具“分子手术刀”--“分子缝合针”--“分子运输车”--限制性核酸内切酶DNA连接酶载体第八页，共25页。第8页，共25页。1、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”

（1）来源：

主要是原核生物；（2）种类：（3）特点：（4）结果：约4000种；识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键（切点）断开。(6个,4、5、8个)形成两种末端黏性末端平末端第九页，共25页。第9页，共25页。1、种类：两类E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶

2、DNA连接酶——“分子缝合针”类型E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源功能大肠杆菌T4噬菌体恢复磷酸二酯键只能连接黏性末端能连接黏性末端和平末端(效率较低)相同点差别第十页，共25页。第10页，共25页。

可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，E·coliDNA连接酶或T4DNA连接酶即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键作用部位：双链DNA片段之间磷酸二酯键第十一页，共25页。第11页，共25页。作为运载体必须具备的条件1.能够在受体细胞中自我复制并稳定地保存。2.具有限制酶切点，以便与外源基因连接。3.具有某些标记基因，便于进行筛选。4.必需是安全的，不会对受体细胞有害。3、载体——“分子运输车”第十二页，共25页。第12页，共25页。最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四环素抗性基因。质粒的存在与否对受体细胞生存没有决定性作用，但复制只能在受体细胞内完成。

质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌染色体（即拟核DNA）之外，并且具有自我复制能力的双链环状DNA分子。质粒是基因工程最常用的载体。第十三页，共25页。第13页，共25页。人类基因组计划在文中，杜尔贝科说：“这一计划可以与征服宇宙的计划相媲美，我们也应该以征服宇宙的气魄来进行这一工作。”杜尔贝科（1914～)RenatoDulbecco美国病毒学家

伦敦帝国癌症研究基金实验室

第十四页，共25页。第14页，共25页。总体计划：在15年内投入至少30亿美元进行人类全基因组的分析。

人类单倍体基因组含30亿碱基对(bp)的DNA序列，包括约3-4万个基因，分布于22条常染色体和X、Y性染色体。第十五页，共25页。第15页，共25页。HGP基本内容四个图谱遗传图谱物理图谱序列图谱转录图谱第十六页，共25页。第16页，共25页。（一）遗传图谱（geneticmap）通过计算连锁的遗传标记之间重组频率而确定它们相对距离的遗传图，一般用厘摩（cM）来表示，遗传图谱确定了DNA标志在染色体上的相对位置与遗传距离,故又称连锁图谱（linkagemap）。它显示所知的遗传标记在染色体上的相对位置，而不是特殊的物理位置。

第十七页，共25页。第17页，共25页。（二）物理图谱（physicalmap）描绘DNA上可以识别的标记的位置和相互之间的距离(以碱基对的数目为衡量单位)，这些可以识别的标记包括限制性内切酶的酶切位点，基因等。物理图谱不考虑两个标记共同遗传的概率等信息。

第十八页，共25页。第18页，共25页。（三）序列图谱人类基因组30亿bp的全序列图。以遗传图和物理图为基础建立。先把庞大的基因组分为若干有路标的区域，再测序。基本材料：一个DNA序列的重叠克隆群（使测序工作不断延伸）第十九页，共25页。第19页，共25页。（四）基因图谱（genemap）或转录图谱（transcriptionmap）。即在人类基因组中鉴别出占2%至5%的全部基因的位置结构与功能。基本原理：蛋白质推测mRNA的序列，mRNA反转录为cDNA，然后利用其与所测序列进行杂交，鉴别出与转录有关的基因。第二十页，共25页。第20页，共25页。基因图谱的意义1、能为估计人类基因的数目提供可靠的依据。2、提供不同组织、不同时期基因表达的信息（数目、种类及结构功能）。3、提供结构基因的标记，可以作为筛选基因的探针，有直接的经济价值。4、鉴定病态基因（如癌基因）的变异位置第二十一页，共25页。第21页，共25页。HGP细节研究成果1全部人类基因组约有2.91Gbp，约有39000多个基因；2目前已经发现和定位了26000多个功能基因;3基因数量少得惊人;4人与人之间99.99％的基因密码是相同的;5人类基因组中存在“热点”和大片“荒漠”;

第二十二页，共25页。第22页，共25页。6男性的基因突变率是女性的两倍;7人类基因组中大约有200多个基因是来自于插入人类祖