第十四章 基因重組與基因工程

第十四章

基因重組與基因工程Chapter14generecombinationandgeneticengineering基因重組與基因工程基因重組(generecombination)是指DNA片段在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞間，甚至在不同物種之間進(jìn)行交換，交換后的片段仍然具有復(fù)制和表達(dá)的功能?；蚬こ?geneticengineering）是指采用人工方法將不同來源的DNA進(jìn)行重組，并將重組后的DNA引入宿主細(xì)胞中進(jìn)行增殖或表達(dá)的過程。

第一節(jié)

自然界的基因轉(zhuǎn)移和重組一、接合作用

當(dāng)細(xì)胞與細(xì)胞相互接觸時(shí)，DNA分子即從一個(gè)細(xì)胞向另一個(gè)細(xì)胞轉(zhuǎn)移，這種遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移方式稱為接合作用（conjugation）。

一、接合作用接合作用的典型的例子是細(xì)菌所含的一種質(zhì)粒DNA--F因子，該因子含細(xì)菌性鞭毛蛋白編碼基因，當(dāng)F+細(xì)菌與F-細(xì)菌接觸時(shí)，性鞭毛連接就會(huì)在兩細(xì)胞間形成，F(xiàn)因子被酶切成單鏈并通過性鞭毛連接橋向F-細(xì)胞轉(zhuǎn)移，從而使F-細(xì)菌轉(zhuǎn)變?yōu)镕+細(xì)菌。

二、轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)染由外來DNA引起生物體遺傳性狀改變的過程稱為轉(zhuǎn)化(transformation)。

1943年，Avery將有毒型肺炎雙球菌DNA與無毒型肺炎雙球菌一起培養(yǎng)，結(jié)果使無毒型肺炎雙球菌轉(zhuǎn)變?yōu)橛卸拘头窝纂p球菌。其原因就是有毒型肺炎雙球菌DNA進(jìn)入無毒型肺炎雙球菌中，引起其遺傳性狀改變。

噬菌體常?？筛腥炯?xì)菌并將其DNA注入細(xì)菌體內(nèi)，也可引起細(xì)菌遺傳性狀的改變。通過感染方式將外來DNA引入宿主細(xì)胞，并導(dǎo)致宿主細(xì)胞遺傳性狀改變的過程稱為轉(zhuǎn)染(transfection)。轉(zhuǎn)染是轉(zhuǎn)化的一種特殊形式。

二、轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)染三、整合和轉(zhuǎn)導(dǎo)外來DNA侵入宿主細(xì)胞，并與宿主細(xì)胞DNA進(jìn)行重組，成為宿主細(xì)胞DNA的一部分，這一過程稱為整合。整合后的外來DNA仍然可隨染色體DNA一起復(fù)制，并在適當(dāng)?shù)臈l件下進(jìn)行表達(dá)，但也可在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)不表達(dá)。

整合在宿主細(xì)胞染色體DNA中的外來DNA，可以被切離出來，同時(shí)也可帶走一部分的宿主DNA，這一過程稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)。來源于宿主DNA的基因稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)基因。

噬菌體感染宿主細(xì)胞后出現(xiàn)的溶菌途徑和溶源菌途徑就是典型的整合和轉(zhuǎn)導(dǎo)的例子。

三、整合和轉(zhuǎn)導(dǎo)四、轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)座又稱為轉(zhuǎn)位（transposition），是指DNA的片段或基因從基因組的一個(gè)位置轉(zhuǎn)移到另一個(gè)位置的現(xiàn)象。這些能夠在基因組中自由游動(dòng)的DNA片段包括插入序列和轉(zhuǎn)座子兩種類型。

（一）插入序列插入序列：典型的插入序列（insertionsequence，IS）是長(zhǎng)750-1500bp的DNA片段，由兩個(gè)分離的反向重復(fù)序列和一個(gè)轉(zhuǎn)座酶基因。當(dāng)轉(zhuǎn)座酶基因表達(dá)時(shí)，即可引起該序列的轉(zhuǎn)座。其轉(zhuǎn)座方式主要有保守性轉(zhuǎn)座和復(fù)制性轉(zhuǎn)座。

轉(zhuǎn)座子(transposons)：是可從一一個(gè)染色色體位點(diǎn)點(diǎn)轉(zhuǎn)移到到另一個(gè)個(gè)位點(diǎn)的的分散的的重復(fù)序序列，含含兩個(gè)反反向重復(fù)復(fù)序列、、一個(gè)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)座酶基基因和其其他基因因（如抗抗生素抗抗性基因因）。（二）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)座子免疫球蛋蛋白重鏈鏈基因由一組可可變區(qū)基基因（VH）和一組組恒定區(qū)區(qū)基因（（CH）構(gòu)成。通過這些些基因的的選擇性性轉(zhuǎn)座和重重組，就可以以轉(zhuǎn)錄表表達(dá)出各各種各樣樣的免疫疫球蛋白白重鏈，，以對(duì)付付不同的的抗原。。五、基因因重組的的方式常見的基基因重組組方式有有：（一）位位點(diǎn)特異異性重組組：在整整合酶的的催化下下，兩段段DNA序列的的特異的的位點(diǎn)處處發(fā)生整整合并共共價(jià)連接接，稱為為位點(diǎn)特異異性重組組。（二）同同源重組組：發(fā)生在同同源DNA序列之間間的重組組稱為同源重組組(homologousrecombination)