分子遺傳學(xué)技術(shù)新進(jìn)展

1、分子遺傳學(xué)遺傳學(xué)遺傳學(xué)（GeneticsGenetics）是研究生物的遺傳與變異，研究）是研究生物的遺傳與變異，研究基因的結(jié)構(gòu)、功能及其變異、傳遞和表達(dá)規(guī)律的學(xué)科?；虻慕Y(jié)構(gòu)、功能及其變異、傳遞和表達(dá)規(guī)律的學(xué)科。分子遺傳學(xué)分子遺傳學(xué)（ molecular genetics molecular genetics ）是研究基因的）是研究基因的活動(dòng)和功能的科學(xué)?；顒?dòng)和功能的科學(xué)。近年來(lái)近年來(lái), ,分子遺傳技術(shù)發(fā)展極為迅速分子遺傳技術(shù)發(fā)展極為迅速, , 并對(duì)其它的生物學(xué)并對(duì)其它的生物學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大的影響。領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大的影響。 1 1、 19441944年，美國(guó)學(xué)者年，美國(guó)學(xué)者埃弗里埃弗里等首先在等

2、首先在肺炎雙球肺炎雙球菌菌中證實(shí)了轉(zhuǎn)化因子是脫中證實(shí)了轉(zhuǎn)化因子是脫氧核糖核酸氧核糖核酸(DNA)(DNA)，從而，從而闡明了闡明了遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。 2 2、19531953年，年，沃森和克沃森和克里克里克提出了提出了DNADNA分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)的的雙螺旋模型雙螺旋模型，這一發(fā)現(xiàn)，這一發(fā)現(xiàn)常被認(rèn)為是分子遺傳學(xué)的常被認(rèn)為是分子遺傳學(xué)的真正真正開(kāi)端開(kāi)端。 3 3、二十世紀(jì)、二十世紀(jì)5050年代初期至年代初期至7070年代初期，是分子年代初期，是分子遺傳學(xué)迅猛發(fā)展快速進(jìn)步的年代。在這短短的二十遺傳學(xué)迅猛發(fā)展快速進(jìn)步的年代。在這短短的二十余年間，許多有關(guān)分子遺傳學(xué)的基本原理相繼提出，余年間

3、，許多有關(guān)分子遺傳學(xué)的基本原理相繼提出，大量的重要發(fā)現(xiàn)不斷涌現(xiàn)。大量的重要發(fā)現(xiàn)不斷涌現(xiàn)。分子遺傳學(xué)主要研究?jī)?nèi)容分子遺傳學(xué)主要研究?jī)?nèi)容分子遺傳學(xué)不同于一般的遺傳學(xué)，分子遺傳學(xué)不同于一般的遺傳學(xué)，傳統(tǒng)傳統(tǒng)的遺傳學(xué)的遺傳學(xué)主要研究遺傳單元在各世代的分布情況主要研究遺傳單元在各世代的分布情況, ,而而分子遺分子遺傳學(xué)傳學(xué)則著重研究遺傳信息大分子在生命系統(tǒng)中的儲(chǔ)則著重研究遺傳信息大分子在生命系統(tǒng)中的儲(chǔ)存、復(fù)制、表達(dá)及調(diào)控過(guò)程。存、復(fù)制、表達(dá)及調(diào)控過(guò)程。分子遺傳學(xué)研究的對(duì)象是分子水平上的生物學(xué)分子遺傳學(xué)研究的對(duì)象是分子水平上的生物學(xué)過(guò)程過(guò)程遺傳及變異的過(guò)程。它研究的是動(dòng)態(tài)遺傳及變異的過(guò)程。它研究的是動(dòng)態(tài)的

4、生命過(guò)程，而不是在試管里或電泳儀上孤立的生命過(guò)程，而不是在試管里或電泳儀上孤立地研究生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能的簡(jiǎn)單的因果地研究生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能的簡(jiǎn)單的因果關(guān)系。關(guān)系。分子遺傳學(xué)最新研究進(jìn)展、逆轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn)；、逆轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn)； 、一些工具酶的先后發(fā)現(xiàn)；、一些工具酶的先后發(fā)現(xiàn)； 、斷裂基因的發(fā)現(xiàn)；、斷裂基因的發(fā)現(xiàn)； 、DNADNA測(cè)序方法建立；測(cè)序方法建立； 、核酶的發(fā)現(xiàn)；、核酶的發(fā)現(xiàn)； 、PCRPCR技術(shù)建立；技術(shù)建立； 、基因的上游調(diào)控序列發(fā)現(xiàn)；、基因的上游調(diào)控序列發(fā)現(xiàn)； 、顯微注射技術(shù)運(yùn)用；、顯微注射技術(shù)運(yùn)用； 、基因重組技術(shù)發(fā)展、基因治療技術(shù)發(fā)展；基因重組技術(shù)發(fā)展、基因治療技術(shù)發(fā)展；

5、、人類基因組計(jì)劃實(shí)施人類基因組計(jì)劃實(shí)施基因重組技術(shù)基因重組技術(shù)DNADNA重組技術(shù)重組技術(shù)是指按照人們的愿望，進(jìn)是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過(guò)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過(guò)體外體外DNADNA重組技術(shù)重組技術(shù)和和轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的，賦予生物以新的遺傳特遺傳特性性，創(chuàng)造出更符合人們需要的，創(chuàng)造出更符合人們需要的生物類型生物類型和和生物產(chǎn)品生物產(chǎn)品，又叫，又叫基因工程基因工程；也叫；也叫基因基因拼接技術(shù)拼接技術(shù)。DNADNA重組技術(shù)重組技術(shù)的基本工具的基本工具“分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀”-“分子縫合針?lè)肿涌p合針”-“分子運(yùn)輸車分子運(yùn)輸車”-限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶DNADNA連

6、接酶連接酶載體載體1 1、限制性核酸內(nèi)切酶、限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀” （1 1）來(lái)源：）來(lái)源： 主要是原核生物；主要是原核生物；（2 2）種類：）種類：（3 3）特點(diǎn)：）特點(diǎn)：（4 4）結(jié)果：）結(jié)果：約約40004000種；種；識(shí)別識(shí)別雙鏈雙鏈DNADNA分子的某種分子的某種特定的核苷酸特定的核苷酸序列序列，并且使每一條鏈中，并且使每一條鏈中特定部位特定部位的兩的兩個(gè)核苷酸之間的個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵（切點(diǎn)）斷磷酸二酯鍵（切點(diǎn)）斷開(kāi)開(kāi)。( (6 6個(gè)個(gè), ,4 4、5 5、8 8個(gè)個(gè)) )形成兩種末端形成兩種末端黏性末端黏性末端平末端平末端1 1、種類：、種類：兩類兩類Eco

7、li DNAEcoli DNA連接酶連接酶T4 DNAT4 DNA連接酶連接酶 2 2、 DNADNA連接酶連接酶“分子縫合針?lè)肿涌p合針”類型類型作用部位：雙鏈作用部位：雙鏈DNADNA片段之間片段之間 磷酸磷酸二酯鍵二酯鍵 作為運(yùn)載體必須具備的條件作為運(yùn)載體必須具備的條件1. 能能夠在受體細(xì)胞中夠在受體細(xì)胞中自我復(fù)制自我復(fù)制并并穩(wěn)定穩(wěn)定地地保存保存。2.2.具有具有限制酶切點(diǎn)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接。，以便與外源基因連接。3.3.具有某些具有某些標(biāo)記基因標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。，便于進(jìn)行篩選。4.4.必需是安全的，不會(huì)對(duì)受體細(xì)胞有害。必需是安全的，不會(huì)對(duì)受體細(xì)胞有害。3 3、載體、載體

8、“分子運(yùn)輸車分子運(yùn)輸車” 最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒，其中常含有的質(zhì)粒，其中常含有抗藥基因抗藥基因，如如四環(huán)素抗性基因四環(huán)素抗性基因。質(zhì)粒的存。質(zhì)粒的存在與否對(duì)受體細(xì)胞生存沒(méi)有決在與否對(duì)受體細(xì)胞生存沒(méi)有決定性作用，但定性作用，但復(fù)制只能在受體復(fù)制只能在受體細(xì)胞內(nèi)完成細(xì)胞內(nèi)完成。質(zhì)粒是質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于細(xì)菌染色體（即擬核立于細(xì)菌染色體（即擬核DNADNA）之外，）之外，并且具有并且具有自我復(fù)制自我復(fù)制能力的能力的雙雙鏈鏈環(huán)環(huán)狀狀DNADNA分子。分子。質(zhì)粒是基因工程最常用的載體。質(zhì)粒是基因工程最常用的載體。人類基因組計(jì)劃人類基因組計(jì)

9、劃在文中，杜爾貝科杜爾貝科說(shuō)： “這一計(jì)劃可以與征服宇宙的計(jì)劃相媲美，我們也應(yīng)該以征服宇宙的氣魄來(lái)進(jìn)行這一工作?！倍艩栘惪疲ǘ艩栘惪疲?914 )Renato DulbeccoRenato Dulbecco美國(guó)病毒學(xué)家倫敦帝國(guó)癌癥研究基金實(shí)驗(yàn)室HGPHGP基本內(nèi)容基本內(nèi)容四個(gè)圖譜遺傳圖譜遺傳圖譜物理圖譜物理圖譜序列圖序列圖譜譜轉(zhuǎn)錄圖譜轉(zhuǎn)錄圖譜（一）遺傳圖譜（一）遺傳圖譜（genetic mapgenetic map） 通過(guò)計(jì)算連鎖的遺傳標(biāo)記之間重組頻率而通過(guò)計(jì)算連鎖的遺傳標(biāo)記之間重組頻率而確定它們確定它們相對(duì)相對(duì)距離的遺傳圖，一般用厘摩（距離的遺傳圖，一般用厘摩（cMcM）來(lái)表示，遺傳圖譜確定

10、了來(lái)表示，遺傳圖譜確定了DNADNA標(biāo)志在染色體上的標(biāo)志在染色體上的相對(duì)位置與遺傳距離相對(duì)位置與遺傳距離, ,故又稱連鎖圖譜故又稱連鎖圖譜（linkage maplinkage map）。）。 它顯示所知的它顯示所知的遺傳標(biāo)記遺傳標(biāo)記在染色體上的相對(duì)在染色體上的相對(duì)位置，而不是特殊的物理位置。位置，而不是特殊的物理位置。 （二）物理圖譜（二）物理圖譜（physical map physical map ） 描繪描繪DNADNA上上可以識(shí)別的標(biāo)記可以識(shí)別的標(biāo)記的位置和的位置和相互之間的距離相互之間的距離( (以堿基對(duì)的數(shù)目為衡量以堿基對(duì)的數(shù)目為衡量單位單位) )，這些可以識(shí)別的標(biāo)記包括限制性，這

11、些可以識(shí)別的標(biāo)記包括限制性內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn)，基因等。物理圖譜內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn)，基因等。物理圖譜不考慮兩個(gè)標(biāo)記共同遺傳的概率等信息。不考慮兩個(gè)標(biāo)記共同遺傳的概率等信息。 （三）序列圖譜（三）序列圖譜 人類基因組人類基因組3030億億bpbp的全序列圖。的全序列圖。 以遺傳圖和物理圖為基礎(chǔ)建立。以遺傳圖和物理圖為基礎(chǔ)建立。先把龐大的基因組分為若干有路標(biāo)的區(qū)域，再測(cè)序。先把龐大的基因組分為若干有路標(biāo)的區(qū)域，再測(cè)序?；静牧希阂粋€(gè)基本材料：一個(gè)DNADNA序列的重疊克隆群（使測(cè)序工作序列的重疊克隆群（使測(cè)序工作不斷延伸）不斷延伸）（四）基因圖譜（四）基因圖譜（gene mapgene map）或轉(zhuǎn)錄圖

12、譜（或轉(zhuǎn)錄圖譜（transcription maptranscription map）。）。即在人類基因組中鑒別出占即在人類基因組中鑒別出占2%2%至至5%5%的全部基的全部基因的位置結(jié)構(gòu)與功能。因的位置結(jié)構(gòu)與功能?；驹恚旱鞍踪|(zhì)推測(cè)基本原理：蛋白質(zhì)推測(cè)mRNAmRNA的序列，的序列，mRNAmRNA反反轉(zhuǎn)錄為轉(zhuǎn)錄為cDNAcDNA，然后利用其與所測(cè)序列進(jìn)行雜，然后利用其與所測(cè)序列進(jìn)行雜交，鑒別出與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的基因。交，鑒別出與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的基因?；驁D譜的意義基因圖譜的意義1、能為估計(jì)人類基因的數(shù)目提供可靠的依據(jù)。能為估計(jì)人類基因的數(shù)目提供可靠的依據(jù)。2 2、提供不同組織、不同時(shí)期基因表達(dá)的信息

13、（數(shù)目、提供不同組織、不同時(shí)期基因表達(dá)的信息（數(shù)目、種類及結(jié)構(gòu)功能）。種類及結(jié)構(gòu)功能）。3 3、提供結(jié)構(gòu)基因的標(biāo)記，可以作為篩選基因的探針，、提供結(jié)構(gòu)基因的標(biāo)記，可以作為篩選基因的探針，有直接的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。有直接的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。4 4、鑒定病態(tài)基因（如癌基因）的變異位置、鑒定病態(tài)基因（如癌基因）的變異位置HGPHGP細(xì)節(jié)研究成果細(xì)節(jié)研究成果 1 1 全部人類基因組約有全部人類基因組約有2.91Gbp2.91Gbp，約有，約有3900039000多個(gè)多個(gè)基因；基因； 2 2 目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和定位了目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和定位了2600026000多個(gè)功能基因多個(gè)功能基因; 3 基因數(shù)量少得驚人基因數(shù)量少得驚人;

14、; 4 4 人與人之間人與人之間99.9999.99的基因密碼是相同的的基因密碼是相同的; ; 5 5 人類基因組中存在人類基因組中存在“熱點(diǎn)熱點(diǎn)”和大片和大片“荒漠荒漠”; ; 6 男性的基因突變率是女性的兩倍男性的基因突變率是女性的兩倍; ;7 7 人類基因組中大約有人類基因組中大約有200200多個(gè)基因是來(lái)自于插入多個(gè)基因是來(lái)自于插入人類祖先基因組的細(xì)菌基因人類祖先基因組的細(xì)菌基因; ;8 8 發(fā)現(xiàn)了大約一百四十萬(wàn)個(gè)單核苷酸多態(tài)性，并發(fā)現(xiàn)了大約一百四十萬(wàn)個(gè)單核苷酸多態(tài)性，并進(jìn)行了精確的定位，初步確定了進(jìn)行了精確的定位，初步確定了3030多種致病基多種致病基因因; ;9 9 人類基因組編碼的全套蛋白質(zhì)（蛋白質(zhì)組）比人類基因組編碼的全套蛋白質(zhì)（蛋白質(zhì)組）比無(wú)脊椎動(dòng)物編碼的蛋白質(zhì)組更復(fù)雜無(wú)脊椎動(dòng)物編碼的蛋白質(zhì)組更復(fù)雜. . HGP意義1 HGPHGP對(duì)人類疾病基因研究的貢獻(xiàn)對(duì)人類疾病基因研究